[摘 要]研究旅游洞穴的环境变化，关键是要弄清洞穴开放后，人为因素对洞穴环境的影响。通过实地测量沂源九天洞洞穴空气温度、湿度、CO2浓度、水化学特征和游客量的变化，研究旅游洞穴环境变化中的人为影响，并把它与自然影响做简单的比较。沂源溶洞环境变化研究将为洞穴景观的保护提供科学依据，同时对其他洞穴的保护起借鉴作用。
　　[关键词]温度；湿度；CO2浓度；游客量；灯光系统
　　[中图分类号]F59
　　[文献标识码]A
　　[文章编号]1002-5006(2009)02-0081-06
　　
　　对旅游洞穴环境变化的研究主要集中在洞穴的气候环境(温度、湿度)，空气CO2含量、气流、灰尘、灯光植物方面。这些因素除了在很大程度上受自然影响外，还与洞穴旅游活动有着密切关系。国外的研究起步较早，并通过建立自动观测系统对洞穴环境因子进行连续观测，收集了大量资料。较之国外，我国在这方面的研究还是落后的，目前国内还没有一个洞穴设立有洞穴环境的自动观测设备，对旅游洞穴环境的监测大多间断而不连续，国内对洞穴环境研究较多的旅游洞穴主要有浙江瑶琳洞、北京石花洞、贵州织金洞、河北白云洞等，其他洞穴则研究很少，洞穴环境的基本资料相当缺乏。我国是个喀斯特大国，洞穴资源十分丰富，开放洞穴从早期的桂林七星岩、芦笛岩，广东云浮岩等几十多个，发展到现在已达280多个，成为世界上最大的洞穴旅游国。多数旅游洞穴游客较多，由于缺乏洞穴环境保护知识和措施，致使许多洞穴景观遭受不同程度的破坏。为了保护和恢复洞穴景观资源，有必要增强对我国旅游洞穴环境变化及其改变因素的研究。
　　
　　1 研究区概况
　　
　　九天洞旅游区位于山东省沂源县土门镇鲁山之南，属于暖温带大陆性季风气候。年均气温13℃，年均降水量767毫米，为半干旱和半湿润过渡带环境。
　　九天洞发育于鲁中断隆区的沂源盆地西北部鲁山山前断裂南侧中奧陶统厚层石灰岩地层中。鲁山山前断裂在地貌上表现为一近东西向沟谷，沟谷南侧九天洞等所在的千人洞山，山上植被茂密，盖度在90％以上，主要乔木种群为侧柏，刺槐等。沟谷两侧及缓坡地带多为耕地及经济林地，生态环境良好。
　　该洞总体为一近南北向的单口洞穴，洞口位置36°16′17″N，118°04′06″E，开口方向333°。洞口海拔高度470米，与谷底相对高度约60余米。洞穴总长度为1010米，现开放长度约有500多米。洞穴高度一般在3-7.5米，洞穴宽度一般在3-8米；在石冰凌与凌霄玉塔、凌霄玉塔与梦幻天堂厅之间的个别人工开凿洞段，洞穴高度不足1.5米；宽度不足2米。部分洞厅洞穴规模较大，如仙山琼阁厅的个别地段宽度达10余米；高度可达8-9米。洞穴底部整体相对平坦，但在天河与天官厅、石冰凌与凌霄玉塔厅等过渡洞段坡度较大，而修有阶梯。由于在中、末段(测点6-12)洞厅交界处有多处卡口存在(图1)，阻碍洞穴空气与外界的交换。因此，洞穴可以大致分为两个段落：测点1-5(洞口-天官厅)为相对开放段落；测点6-12(天官厅-梦幻天堂)为相对封闭洞段。九天洞因洞内发育有九个大的洞厅(表1)而得名。洞内钙华沉积物丰富，有石钟乳、石笋、石柱、边石坝、石瀑、石旗、石盾、石葡萄、石莲花、石花、石针、卷曲石、月奶石等，而且体态晶莹剔透，多姿多彩，具有很高的观赏价值。该洞穴自1993年向游人开放以来，历经3次阶段性开发，目前已开发有十几个洞厅，主要景观300多处，年均接待游客量数万人。
　　
　　2 研究方法
　　
　　2．1 观测点布置
　　监测点布置本着易于测量、不妨碍游客观赏的原则，共选择了12个监测点，沿着主要旅游线路走向布置(图1)。考虑到距离洞口越近，环境要素的变化越大；距离洞口越远，环境要素变化较小，趋于平稳的特点；接近洞口处，观测点布设相对密集，随着到洞口距离增加，观测点之间的距离逐渐加大。另外，选点一般在主要景观附近，无景观洞段，距离可适当加大。而且，对洞内两处长期滴水点进行了观测，即“天宫厅”景点处以及“观音赏花”景点处(在石冰凌和灵霄玉塔之间)。
　　 　
　　2．2 观测时间
　　分别在人数较多的“五一”黄金周(2006年5月1-5日)和人数相对较少的7月底(2006年7月28-30日)进行监测。根据洞穴长度及工作人员数量，确定每日基本测量次数为4次，即上午下午各2次。“五一”黄金周期间，由于游客数量大增，环境因子变化较快，测量次数增加至6-7次／日，上午3-4次，下午3次。监测时间：8-12时；13-17时。同时，分时段统计进出洞穴的游客数量，用以计算洞内游客滞留人数。
　　
　　2．3 观测要求
　　分时段测量洞内温度、CO2浓度、湿度。每一日观测前，进行仪器校正。测点观测时，手持观测仪器探头距地面2米高度。要求仪器数字稳定在10秒以上方可读数，同时记录观测时间及环境状况(周围游客数量，游客至仪器距离等)。
　　
　　2．4 观测仪器
　　温、湿度测量仪器为电子温、湿度计，CO2浓度测量所用仪器为GXH305A便携式红外气体分析仪。
　　把250毫升塑料瓶放置于滴口下方的洞底收集滴水。现场用秒表计时测量滴水量，用温度表测量温度。采集的水样带回实验室用酸度计测量其pH值，并用EDTA滴定分析水样的HCOCO3CO-、CO3CO2-、Mg2+、Ca2+等成分。
　　 　
　　3 九天洞环境变化监测分析
　　
　　3．1　气温
　　洞穴气温是反映洞穴能量变化的一个重要指标。且洞穴空气的温度会影响水中的CO2溶解度，当气温高于水温时，会促使CO2从水中逸出，有利于CaCO，的沉淀。
　　根据九天洞2006年5月1-5日和7月28-30日观测数据，可以得到洞穴气温沿旅游线路的变化曲线(图2)及洞穴环境要素与洞内游客数量变化过程图(图5)。
　　由图2看出，九天洞洞穴气温变化具有如下几个特点：
　　(1)从两次监测结果来看，洞内各点气温均低于洞外，而且随着距离洞口的增加，洞内大部分测点气温不断降低，但至天河厅(5号测点)、天官厅(6号测点)一带后又呈逐渐增高趋势。这主要是由于近口段(测点3-5)洞穴高度较大，受外界影响较大；而洞穴中、末端(测点6-12)较小(表1)，受外界影响较小。
　　
　　(2)从测点平均气温来看(图2)，5月1-5日时间段，洞内各点气温变化较大，特别在5月1-3日， 洞内各点气温呈明显降低趋势。这主要因为“五一”黄金周期间，天气多变，尤其是4月30日本地有一次较大的降雨过程，使洞穴内滴水明显增多，并使洞穴气温出现较大幅度下降。此后，随滴水减少以及5月3日游客量高峰的到来(见后文图5)，洞内各点气温逐渐升高。5月5日的阴雨天气，又使得洞内外气温进一步降低。
　　7月28－30日时间段，正值当地高温多雨时节，因此洞外及靠近洞口诸点的气温均较高，而距离洞口较远的洞内地段由于雨季滴水量大，滴水的降温作用及蒸发耗热，使各点气温均较低，且与5月3－5日气温接近，致使气温分布曲线接近重合。
　　(3)测点的平均温度最低值出现在仙山琼阁(测点4)与天河厅(测点5)，同为13.9℃，原因是该洞段洞穴高度较大，而最高值则出现在洞口。洞外与洞内平均温度差为13.9℃－26.8℃。
　　 　
　　3．2 湿度
　　洞穴空气湿度监测结果如图4所示。
　　(1)从较大的尺度看，洞穴湿度与季节气候密切相关。九天洞所处的沂源县，四季分明，雨热同期，雨季集中在6、7、8月份，其他月份降水很少。反映在洞穴空气湿度变化上，盛夏的7月28－30日观测期的平均湿度明显高于春末初夏的5月1－5日，且洞内外差别较小。而5月1－5日观测期，除了5月5日因降雨造成湿度较大外，其余大部测点湿度较小，且洞内湿度大大高于洞外。
　　(2)从较小的尺度来看，湿度受当时的天气和气温的影响很大。降雨及雨后的一个时间段内，由于温度的降低及滴水的作用，湿度呈增大之势。如受4月30日

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