負(fù)離子的原理及應(yīng)用

自改革開放以來，中國駛?cè)肓私?jīng)濟高速發(fā)展的快車道，特別是中國加入世界貿(mào)易組織以來，中國的科技與工業(yè)制造進(jìn)一步與國際接軌，飛速發(fā)展的經(jīng)濟同時也帶動了居民生活品質(zhì)的提升，目前，我們國家已成為經(jīng)濟問題排名僅次于美國的經(jīng)濟大國。

然而，伴隨中國這幾十年來高速發(fā)展的就是各地經(jīng)濟發(fā)展的不平衡以及落后的工業(yè)技術(shù)導(dǎo)致的環(huán)境污染問題越來越嚴(yán)重，特別是近年來，各地政府將房地產(chǎn)經(jīng)濟做為地方的支柱經(jīng)濟發(fā)展，帶動了廣大農(nóng)村戶口居民進(jìn)入了城鎮(zhèn)時候，人群的密度的增加，對環(huán)境帶來的影響也隨之增加。同時，近年來科技的發(fā)展給人們的生活帶來了更多的便利，越來越多的電子產(chǎn)品進(jìn)入了普通民眾的生活，但是，由于受到電子電器產(chǎn)品普及與都市居住空間過于密閉的影響，環(huán)境的離子平衡遭受嚴(yán)重的破壞。因此，以人工方式補充負(fù)離子的負(fù)離子產(chǎn)生機就逐漸受到大家的青睞，而且各種相關(guān)的產(chǎn)品也熱烈問世，但人們對負(fù)離子的了解仍然很有限。本文主旨在說明何謂負(fù)離子、環(huán)境中負(fù)離子分布的情形、以及人工負(fù)離子如何生成與其功能。 

我們在解釋何謂“負(fù)離子”之前，先對“離子”（ion）做簡單的介紹。物理學(xué)上，對離子的定義就是：帶有自由電荷的原子、原子團或分子，是極小的微粒。根據(jù)離子所帶電荷的不同，離子可以分為兩種：帶正電荷的離子稱為正離子，帶負(fù)電荷的則稱為負(fù)離子。 以水（H₂O）為例。氫原子（H）的原子是一個帶正電質(zhì)子的核被一個帶負(fù)電的電子所環(huán)繞，若因某種力量的介入使電子脫離原有軌道，那么原來處理電荷平衡狀態(tài)的氫原子就會變成帶正電的狀態(tài)，這就是離子化的氫（H⁺）。對氧原子（O）而言，其原子核中本有 8 個帶正電的質(zhì)子，原子核外層則有 8 個電子圍繞，2 個在內(nèi)層，6 個在外層，但問題在于，氧原子的外層在結(jié)構(gòu)上是可以容納 8 個電子的，在容納了6個電子后外層尚有 2 個空位，因此氧是很容易自他處獲得電子的，從而形成帶負(fù)電荷的氧原子（這就是許多人常說的負(fù)氧原子，這一過程稱為“氧化”）。 

負(fù)離子產(chǎn)生示意圖

在上面的解釋中，獲取了電子的氧原子（即負(fù)氧離子）與擁有 1 個電子的氫原子都具備良好的活性，很容易結(jié)合而成水分子。如果利用外來能量把水分解，就會使它變成一個帶正電的氫離子，及一個帶負(fù)電的氫氧離子（OH^－）。但在自然環(huán)境中，氫氧離子是以附著于水（H₂O + OH^－ = H₃O₂^－）的負(fù)離子方式存在。由于水分子是自然環(huán)境中最容易離子化的分子之一，因此當(dāng)我們稱環(huán)境中有較多空氣負(fù)離子的狀態(tài)時，指的就是負(fù)離子化的水分子含量十分豐富的狀態(tài)。 

含有較多負(fù)離子化水分子的空氣，一般認(rèn)為會讓生物體感到舒適愉快，日本的研究學(xué)者就稱將正離子是稱為“疲勞離子“，而將負(fù)離子稱為“舒適離子”、“元氣離子”或“空氣中的維他命”。 另外，空氣負(fù)離子的壽命是很短的，一般只有幾十秒至數(shù)分鐘。在人口眾多、工廠密集的城市、工礦區(qū)，空氣負(fù)離子的壽命會更短，僅有幾秒鐘。在森林、海濱、瀑布周圍，空氣負(fù)離子的壽命會稍長些，但也只有20分鐘左右。

l  自然環(huán)境中空氣負(fù)離子的形成 

在自然環(huán)境空氣中，常因狀態(tài)的變化而產(chǎn)生負(fù)離子。以瀑布為例，瀑布是水從高處落到低處所形成的，在落下的同時，水粒子會和巖石產(chǎn)生激烈的碰撞而飛散，飛散的水粒子與周圍空氣摩擦就可能形成負(fù)離子。像淋浴、噴泉、溫泉澡堂都和瀑布類似，飛散的水粒子中也可能會含有很多的負(fù)離子。 

瀑布的水流在下落過程中會形成大量負(fù)離子

地表中的含有天然放射性特的石材、土壤也可是形成空氣負(fù)離子的源泉之一，這些含有天然放射性物質(zhì)的石材會自然發(fā)生衰變，在衰變的過程中就會對外釋放多種放射線：如α射線、β射線、γ射線或Ｘ射線，這些射線通常具備較強的能量，具備電離能力，可以將環(huán)境中的空氣產(chǎn)生電離效應(yīng)，這些射線會以附加或失去電子的方式把能量釋放到空氣中，使空氣中的分子形成帶負(fù)電的負(fù)離子。 

具電離作用的放射性物質(zhì)

另外，日常生活中常的雷電也是產(chǎn)生負(fù)離子的一個源，雷電是帶電的云所產(chǎn)生的放電現(xiàn)象，當(dāng)云和地上的電壓差達(dá)到大約1億伏特時就會打雷，產(chǎn)生的電流約有40萬安培，也可能激發(fā)四周空氣中的分子形成負(fù)離子。 

雷電在對外釋放能量的過程中也會形成大量負(fù)離子

l  負(fù)離子的功能 

諾貝爾物理獎得主菲利普?萊納德（Philip Lenard）博士發(fā)現(xiàn)，當(dāng)河水由高山上沖瀉而下，擊打到瀑潭周圍的巖石或水面時，激起大量的水花，就可能會產(chǎn)生許多負(fù)離子。這些負(fù)離子會吸納空氣中的塵埃、惡臭等細(xì)小的污染物，隨后附著在樹木、巖石或溶入潭水中，因此達(dá)到凈化空氣的作用，這種大自然的自凈作用又稱為”萊納德效用”

而近年來，負(fù)離子成為世界各國關(guān)注的焦點，主要是因為在現(xiàn)代的居住環(huán)境中受到環(huán)境污染物，如汽車排放的廢氣、工廠的煤煙、大量使用的農(nóng)藥和化學(xué)物質(zhì)等的影響，使得空氣中負(fù)離子大量減少。許多國家對負(fù)離子與健康關(guān)系的研究都相當(dāng)熱衷，較具代表性的有美國、德國、加拿大、瑞士、瑞典等國家，對于負(fù)離子與健康有關(guān)的說法，可以追朔到公元　1560年左右，北海道大學(xué)名譽教授阿岸佑幸博士指出：環(huán)境中的有害正離子的世界狀態(tài)就是一個氧化→→破壞的過程，在這個過程中，正離子會對動植物的健平衡帶來破壞作用。相反地，負(fù)離子的世界狀態(tài)就是一個相反的還原→合成→復(fù)蘇，在這個過程中，負(fù)離子具有促進(jìn)包含人類在內(nèi)的動植物健全成長的作用。這個觀點闡明了現(xiàn)代人對負(fù)離子功效的無限期望。 

空氣負(fù)離子的保健醫(yī)療作用主要包括以下7個方面：

l  空氣負(fù)離子能調(diào)節(jié)中樞神經(jīng)系統(tǒng)的功能，使其興奮和抑制過程正?；?。

l  空氣負(fù)離子能促進(jìn)高血壓、冠心病和高脂血癥等疾病的康復(fù)。

l  空氣負(fù)離子具有增加血液中白蛋白，降低球蛋白，增加血紅細(xì)胞、紅細(xì)胞數(shù)，促進(jìn)血液形態(tài)成分與物理特性恢復(fù)正常的作用。

l  空氣負(fù)離子能促進(jìn)黏膜上纖毛運動，腺體分泌增加，平滑肌興奮性提高，換氣功能增強。對呼吸道、支氣管疾病、慢性鼻炎、鼻竇炎等具有輔助治療作用，且無任何副作用。

l  空氣負(fù)離子能提高機體的細(xì)胞免疫力和體液免疫力，增加血中抗體、補體、γ-球蛋白，提高淋巴細(xì)胞增殖能力，對淋巴細(xì)胞的存活有益。

l  空氣負(fù)離子具有降塵、抑菌、除菌、除臭等凈化空氣的功能。

l  空氣負(fù)離子具有消除疲勞、恢復(fù)體力的作用。

醫(yī)學(xué)研究表明，當(dāng)空氣負(fù)離子濃度達(dá)到700個/cm³以上時，對人體具有保健作用；當(dāng)達(dá)到10000個/cm³以上時，具有治療效果。

環(huán)境中空氣負(fù)離子濃度與健康的關(guān)系

l  環(huán)境中負(fù)氧離子濃度等級標(biāo)準(zhǔn) 

世界衛(wèi)生組織（WHO）很早就對環(huán)境中負(fù)氧離子的濃度經(jīng)及它與人體健康的關(guān)系進(jìn)行了關(guān)注，世界衛(wèi)生組織曾發(fā)布過相關(guān)數(shù)據(jù)：空氣中大氣負(fù)氧離子濃度達(dá)到每立方厘米5000個至5萬個，能增強人體免疫力；達(dá)到每立方厘米5萬個至10萬個，能消毒殺菌、減少疾病傳染；達(dá)到每立方厘米10萬個至50萬個，能提高人體自然能力。

對于環(huán)境中負(fù)氧離子濃度等級標(biāo)準(zhǔn)的劃分，世界衛(wèi)生組織（WHO）也提供了一個清新空氣等級標(biāo)準(zhǔn)，其中，對于空氣中負(fù)氧離子濃度進(jìn)行了如下規(guī)定：

目前空氣負(fù)離子已被當(dāng)作評價環(huán)境和空氣質(zhì)量的一個重要標(biāo)準(zhǔn),相信隨著人民認(rèn)識的提升以及相關(guān)研究的深入，負(fù)離子行業(yè)未來的發(fā)展將有廣泛的空間。

空氣中負(fù)離子濃度專用檢測儀器（日本KEC-900 空氣負(fù)離子檢測儀）

編輯：廣州科技有限公司

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