织金洞洞穴空气环境监测数据
2015-03-22 13:27 | 作者：未知 | 来源：未知 | 阅读：次 |
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洞穴空气环境 洞穴空气环境，指洞穴内部特殊的小气候条件，包括气温、湿度、风速、气压、CO2 浓度、O2 浓度、正负离子浓度、氡浓度、放射性射线等诸多环境要素。这些要素和洞穴外部各环境因素（如风、温度、空气、降水、季节变化、植被土壤和基岩等），及洞穴内部各环境因素（如洞穴滴水、地下河、围岩等）间有着密切的关系，它们之间存在物质、能量和信息的交换；而对于业已开发为旅游洞穴的空气环境而言，其变化状况还受到游客人数、参观时间、旅游季节、灯光及洞内服务和基础设施等的影响。 由于洞穴内、外的气压差，地下水的流动，洞内外及洞内各部位空气之间冷暖、干湿的差异，引起了洞穴的空气运动，它是洞穴内部与外部各环境参数间进行物质、能量和信息交换的主要途径，而它们的交换量、方式等则取决于洞穴的结构及形态。 洞穴空气运动主要引起洞内外空气间的热交换，交换方式有传导、辐射、对流、乱流、蒸发和凝结等；地表温度可通过岩石热传导和洞壁辐射来影响洞内气温，而这种影响主要局限在洞口地带和埋深不大的洞穴；蒸发和凝结主要也是发生在洞口段。 织金洞，分4层，2-4层洞为化石洞（干洞），下层洞为现代地下河廊道。目前，进出通道均为开放型，洞穴洞腔相对较大，洞内外空气交换频率相对较大，主要通过热对流方式和人流挟带方式进行。 （1）温度 织金洞，平均气温为11.2℃-15.2℃，大部分洞段平均温度15℃,与洞外织金县年平均气温（14.1℃）基本一致（仅相差2-3℃），属“暖洞”（表4-26）。 上述观测和分析，表明：①不同洞段之间，温度略有变化，由洞口至十万大山（洞尾），温度趋高（由11℃→15℃），可能与洞口至洞尾的洞穴封闭程度趋高，受洞外环境影响和空气交换趋弱有关。②人类活动没有使洞穴气温产生重大的改变。③各洞段的气温与旅游季节有一定的相关性，各洞最高的气温基本出现于每年4-5月的旅游旺季，最低气温出现于每年1-3月的旅游淡季。 表4-26 织金洞温度(℃)测量和监测记录
（2）相对湿度 织金洞洞内相对湿度平均为93%，最高可达100%，最低为73（表4-27）。表明洞内仍有较多的水汽来源，可能缘于：①洞穴中保存有常年不干的水池和常年滴水的滴水点，源源不断地产生水汽；②虽然洞穴空间规模宏大，但洞内的巨型崩积物将它分隔成众多洞厅，总体属相对封闭的“静态洞穴”，洞口至洞尾空气交换趋弱，空气流通缓慢，输送到洞外的水汽较少。而相对较高的湿度也是洞内钟乳石风化相对较轻的主要原因之一。 上述分析，表明：①人类活动没有使洞穴相对湿度产生重大的改变；②总体而言，洞内仍有较多的水汽来源。 表4-27 织金洞相对湿度(%)测量和监测记录
（3）CO2浓度 织金洞各洞段CO2平均浓度变化较大，由洞口的350ppm渐增至洞尾的1000ppm（表4-28）和图4-22），总体高于全球大气CO2平均浓度（350ppm）。 上述观测和分析，表明：①不同洞段之间，CO2平均浓度变化较大，由洞口至十万大山（洞尾），浓度度趋高，可能与洞口至洞尾的洞穴封闭程度趋高，受洞外环境影响和空气交换趋弱有关。②CO2平均浓度受人类活动影响明显，开放洞段均高于未开发洞段。 表4-28 织金洞CO2浓度(ppm)测量和监测记录
 图4-22 织金洞CO2浓度(ppm)分布图（据贺卫，李波等，2011） （4）O2浓度 织金洞各洞段O2平均浓度基本没有变化，O2平均浓度19.74%（表4-29），与洞外O2浓度19.76%基本持平，略低于全球大气O2平均浓度（21%）。 表4-29 织金洞O2浓度(%)测量和监测记录
织金洞平均气压993.99 hpa，与洞外气压（993.6 hpa）基本持平（表4-30）。 表4-30 织金洞气压(hpa)测量和监测记录
织金洞洞穴风速基本为零（表4-31），说明洞穴相对封闭，洞穴内空气运动，主要由洞内外及洞内各部位气温差异形成的，气流缓慢，属“静态洞穴”。 表4-31 织金洞风速（m/s）测量和监测记录
织金洞CO2和O2平均浓度，虽分别略高于和略低于全球大气CO2和O2平均浓度（表4-28、29），但差值不大，尚属正常波动的范围，其CO2平均浓度属一级卫生标准（<1000 ppm），风速为零，洞内气压基本稳定。说明：①织金洞主要通过出入口与洞外进行空气交换，能持续保持其新鲜、清新的空气环境；②已实施多年的旅游活动可能会使其CO2浓度和O2浓度分别略有上升和降低，但不会产生影响游客或洞穴工作人员健康的高浓度CO2（1000-3000 ppm）和低浓度O2，仍能保持洞穴相对稳定的空气环境质量。③稳定的气压和零风速，对保持洞穴恒定、等温、等湿、流动缓和，相对较稳定的空气环境质量有着积极的意义。 （7）正负离子浓度 织金洞洞内负离子平均浓度为1240个/cm3，洞外负离子平均浓度为1090个/cm3，它们相差不大，总体处于负离子高浓度区（表4-32、33），表明：洞内外负离子产生源较多，其中洞外可能与较高的植被覆盖率有关，而洞内可能缘于：①洞穴洞顶和洞壁常年保持一定的滴水和流水量，且呈季节性变化；②织金洞属相对封闭的“静态洞穴”，洞内空气交换趋弱，空气流通缓慢，具备保持负离子高浓度平衡状态的条件。 表4-32 织金洞负离子（个/cm3）测量和监测记录
表4-33 织金洞正离子（个/cm3）测量和监测记录
织金洞洞内正离子平均浓度为740个/cm3，洞外正离子平均浓度为650个/cm3，它们相差不大（表4-32、33），总体处于正离子高浓度区，但这不意味着织金洞洞穴内的空气污染源较多，已受到污染，反而表明洞内空气污染源极少，没有受到污染，质量优良，因为它们的单极系数（正负离子浓度比值）较小，将在后面详述。 上述分析，表明：①洞顶和洞壁的滴水和流水量，及洞外气候的季节性变化直接影响着洞内外正负离子浓度变化；②总体而言，织金洞洞内仍有较多的负离子产生源；③人类活动没有使洞穴正负离子浓度产生重大的改变。 （8）氡浓度 织金洞洞内氡浓度为3.6Bq•m-3，洞外氡平均浓度为5Bq•m-3，它们相差不大，基本持平，总体处于极低氡浓度区（表4-34），说明目前洞内、外存在热源辐射，如灯光、水泥结构等。 表4-34 织金洞氡浓度（Bq•m-3）测量和监测记录
但洞内外氡浓度不会超过50 Bq•m-3（表4-34），仍远远低于室内氡浓度的“上限值”和“行动值”（ 一般为70-150Bq·m-3）。 同时氡对人体影响主要与氡浓度及暴露时间成正比，工作人员在洞内逗留时间远比室内的短，游客就更加短暂了，因此织金洞洞内的氡气不会对工作人员和游客的身体造成危害。 （9）其它环境要素 2013年3-6月期间的测量和监测结果表明，织金洞目前没有检测到放射性射线、氧化硫和一氧化碳，说明目前洞内不存在放射性污染源（表4-35），不存在氧化硫和一氧化碳产生源（即没有含碳燃料燃烧过程）。 表4-35 织金洞其它环境要素测量和监测记录
（10）单极系数 单极系数，即正负离子浓度比值，单极系数应等于1或小于1，才能给人以舒适感。 2013年3-6月期间的测量结果中，织金洞单极系数平均值为0.635，洞外单极系数平均值为0.60，均小于1（表4-36），表明织金洞洞内、外的空气没有受到污染，质量优良，有益于人体健康。 表4-36 织金洞单极系数（q）测量和监测记录
（11）空气质量评价指数 空气质量评价指数（CI），由日本学者安培提出，日本空气净化协会规定的空气洁净度指标与此类似，该评价方法的计算公式如下： CI=(n-/1000)×(1/q) 公式中，CI—空气质量评价指数；n-—空气负离子浓度； q—单极系数；1000—满足人体生物学效应最低需求的空气负离子浓度； 2013年3-6月期间的测量结果中，织金洞空气质量评价指数(CI)平均值为2.16，（表4-37），远大于空气质量等级分级标准中“最清洁”级别的临界指标1.0，因此，其空气属于最清洁的级别。 表4-37 织金洞空气质量评价指数（CI）测量和监测记录
综上所述，织金洞①平均气温为11.2℃-15.2℃。②相对湿度平均为93%。③CO2平均浓度350-1000 ppm，属一级卫生标准。④O2平均浓度19.74%，在正常波动范围内，且气压稳定，风速基本为零。⑤负离子平均浓度1240个/cm3，高出“1000个/cm3以上有益于人体健康”的指标。⑥单极系数平均值较低，为0.635，与能给人舒适感的单极系数值1相差1-2倍。⑦空气质量评价指数(CI)平均值为2.16，与空气质量等级分级标准中“最清洁”级别的临界指标1.0约相差2倍。⑧氡平均浓度为3.6 Bq•m-3，远远低于室内氡浓度的“上限值”和“行动值”（ 一般为70-150Bq·m-3）。⑨目前没有检测到放射性射线、氧化硫和一氧化碳等对人体不利的环境因素（表4-26至4-37）。 这些数据表明，织金洞：①洞内四季温差小，终年保持恒定、等温、等湿，负离子浓度较高，空气流动缓和，相对较稳定。②空气没有受到污染，质量优良，属于最清洁的级别。 |
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