大、小粒徑負(fù)離子的區(qū)分及清新空氣評價方法

物理學(xué)中我們都知道，物質(zhì)是由分子組成的，分子是由原子組成的，原子是由原子核及圍繞其旋轉(zhuǎn)的電子組成，得到電子時顯負(fù)電性，失去電子時顯正電性，我們把正負(fù)電子運動現(xiàn)象稱為：離子現(xiàn)象。自然狀態(tài)下，空氣分子的極性呈中性，即：不帶電荷。但在宇宙射線、紫外線、微量元素輻射、雷擊閃電等作用下，空氣分子會失去部分圍繞原子核旋轉(zhuǎn)的最外層電子，使空氣發(fā)生電離，逃逸原子核束縛的電子稱為：自由電子，帶負(fù)電荷。當(dāng)自由電子與其它中性氣體分子結(jié)合后，就形成帶負(fù)電荷的空氣負(fù)離子。

負(fù)離子產(chǎn)生原理

自然界中空氣正、負(fù)離子是在紫外線宇宙射線、放射性物質(zhì)、雷電、風(fēng)暴、瀑布、海浪沖擊下產(chǎn)生，既是不斷產(chǎn)生，又不斷消失，保持某一動態(tài)平衡狀態(tài)。同時；因地面對于大氣電離層形成的靜電場，地面為負(fù)極，結(jié)果；空氣負(fù)離子受地面排斥，空氣正離子則受地面吸引，所以，在一般情況下，地表面正離子稍多于負(fù)離子，而在高處，空間中的負(fù)離子會稍多于正離子。

在景區(qū)或者環(huán)境質(zhì)量比較好的效區(qū)地帶，山林、樹冠，葉端的放電，及雷電，瀑布，海浪的沖擊下，會形成較高濃度的空氣負(fù)離子環(huán)境，使空氣清新，使人心曠神怡。而人煙稠密的大都市、工業(yè)污染地區(qū)、密閉的空調(diào)間，所產(chǎn)生的污染物及污染物的液體、固體和各種生物體與空氣形成的氣溶膠，使大量的空氣離子結(jié)合成大離子而沉降、失去活性，及使空氣負(fù)離子濃度降低，并出現(xiàn)正、負(fù)離子很不平衡狀態(tài)，而令人感到不適，甚至頭昏、頭痛、、嘔吐、情緒不安、呼吸困難、工作效率下降，以至引起一些癥狀不明的病變。因此，提高環(huán)境中空氣負(fù)離子濃度，以維持其適當(dāng)?shù)恼?fù)離子平衡，而改善空氣環(huán)境質(zhì)素，日益受到人們關(guān)注。

高濃度的負(fù)離子對于環(huán)境質(zhì)量及人體健康等都有改善作用

負(fù)離子很少以單個方式存在于環(huán)境中，多是以幾個或者多個成團(tuán)方式存在于環(huán)境中。雖然空氣負(fù)離子對環(huán)境及人體健康大有益處，但其中起作用的主要是體積小、活性高的小粒徑負(fù)離子團(tuán)，這是因為，小粒徑的負(fù)離子團(tuán)的體積小、重量輕、移動快，具有良好的生物活性，易于透過人體血腦屏障，進(jìn)入人體發(fā)揮其生物效應(yīng)。

關(guān)于不同粒徑的負(fù)離子的定義及區(qū)分，清華大學(xué)博導(dǎo)、中科院專家林金明教授所著的《環(huán)境健康與負(fù)氧離子》一書中如下定義：

空氣的正、負(fù)離子，按其遷移率大小可分為大、中、小離子。離子遷移率大于0.4 cm2/（V`s）為小離子，小于0.04 cm2/（V`s）為大離子，介于s兩者之間則為中離子。接近分子大小的荷電原子團(tuán)或分子團(tuán)，都屬于小的空氣離子。小粒徑的輕離子在電場中運動速度較快，為1～2 cm2/V.S中，這些小的空氣離子具有高的運動速度，在大氣中互相碰撞，又不斷聚集，形成大離子或中離子，大粒徑的負(fù)離子在電場中運動較慢，僅為0.0005 cm2/V.S，所以其生物活性相比小粒徑負(fù)離子要差得多。

小粒徑負(fù)離子主要存在于污染物比較少、空氣流通性較好的自然環(huán)境中，森林、公園等場所環(huán)境之所以能有效形成高濃度的小粒徑負(fù)離子環(huán)境，主要原因主要：一是負(fù)離子產(chǎn)生源頭多、分布廣（植物、水源、巖石等都是負(fù)離子生成源），二是環(huán)境中污染物少（綠色植物可以有效吸附及分解污染物），三是良好的空氣流通環(huán)境（不像城市里面，有太多的高大建筑物干擾空氣流通）。所有因素綜合在一起，才會讓空間的負(fù)離子不容易形成大粒徑的負(fù)離子團(tuán)，且良好的環(huán)境也有得于負(fù)離子具備更好的運動性及活性。

備注：離子的遷移度，指單位電場中的離子的遷移度以單位k,以m2/(V?s)來表示，電場強(qiáng)度為E（V/M）,離子的平均速度為V（M/S），離子的遷移度k=V/E來計算。

l  空氣清新度評價方法

目前國內(nèi)外對空氣負(fù)離子的評價還沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，常規(guī)采用單極系數(shù)和安倍空氣質(zhì)量評價系數(shù)這兩個應(yīng)用的評價指標(biāo)進(jìn)行分析。

1.     單極系數(shù)(q)

在正常大氣中，空氣正、負(fù)離子濃度一般不相等，這種特征被稱為大氣的單極性。單極性用單級系數(shù)來表示，即空氣中正離子與負(fù)離子的比值，q=n⁺/n^-。

許多學(xué)者對不同地區(qū)的相關(guān)研究表明，通常陸地上q值為1．2左右；大多數(shù)學(xué)者認(rèn)為q值等于或小于1時，才能給人以舒適感。單級系數(shù)越小，表示空氣中負(fù)離子濃度比正離子濃度高得越多，對人體越有利。日本學(xué)者研究表明，當(dāng)空氣中負(fù)離子濃度值大于1000個/cm³，且q值小于1時，空氣清潔舒適，對人體健康益。

2.     安倍空氣質(zhì)量評價系數(shù)(CI)

日本學(xué)者安倍通過對城市居民生活區(qū)空氣離子的研究，建立了安倍空氣離子評價指數(shù)。安培空氣質(zhì)量評價系數(shù)反映了空氣中離子濃度接近自然界空氣離子化水平的程度，見公式：

CI=( n^-/1000)x(1/q)

公式中CI為空氣質(zhì)量評價指數(shù)；n^-為空氣負(fù)離子濃度(個/cm³)；q為單極系數(shù)；1000為滿足人體生物學(xué)效應(yīng)需求的空氣負(fù)離子濃度(個/cm³)。

空氣質(zhì)量評價指數(shù)把空氣負(fù)離子作為指標(biāo)，同時又考慮了正、負(fù)離子的構(gòu)成比，較為全面和客觀，因此在國外的城市空氣離子評價中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，其評價標(biāo)準(zhǔn)見下表1。

3.     空氣正、負(fù)離子濃度監(jiān)測設(shè)備

目前，市面上用于檢測空氣負(fù)離子濃度的設(shè)備有很種，根據(jù)這些設(shè)備的結(jié)構(gòu)及檢測方式，主要是以采用平行電板式結(jié)構(gòu)的空氣負(fù)離子檢測儀和電容式吸入法結(jié)構(gòu)（或叫圓筒式結(jié)構(gòu)）的空氣負(fù)離子檢測儀，前一種結(jié)構(gòu)簡單，主要以測中、大粒徑負(fù)離子為主，后一種結(jié)構(gòu)復(fù)雜，主要是測小粒徑負(fù)離子為主。由于自然環(huán)境中的負(fù)離子主要以小粒徑負(fù)離子為主要存在方式，所以針對環(huán)境負(fù)離子嘗試監(jiān)測，我們建議采用后一種。

目前來說，電容式吸入法結(jié)構(gòu)（或叫圓筒式結(jié)構(gòu)）的空氣負(fù)離子檢測儀由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，技術(shù)含量高，所以目前市場上銷售的產(chǎn)品基本以進(jìn)口設(shè)備為主，而這其中，又以日本COM-SYSTEM公司生產(chǎn)的COM-3600F空氣負(fù)離子檢測儀和COM-3800雙探頭空氣負(fù)離子檢測儀應(yīng)用廣泛，這兩款設(shè)備的各方面性能都代表了目前該領(lǐng)域水準(zhǔn)。

COM-3600F空氣負(fù)離子檢測儀和COM-3800雙探頭空氣負(fù)離子檢測儀嚴(yán)格遵照“日本JISB9929氣體離子密度標(biāo)準(zhǔn)測量方法”標(biāo)準(zhǔn)，性能優(yōu)異，功能全面，非常適合于氣象條件多變的戶外環(huán)境負(fù)離子濃度監(jiān)測。兩款設(shè)備的核心探測器均采用“日本JISB9929氣體離子密度標(biāo)準(zhǔn)測量方法”標(biāo)準(zhǔn)中認(rèn)證的大尺寸、冷凝式同軸二重圓筒式構(gòu)造，具備的負(fù)離子的收集效率，同時具備良好的準(zhǔn)確性及穩(wěn)定性，特別是針對速度速度極快的小粒徑離子具備的收集能力,離子收集效率非常優(yōu)秀（收集效率達(dá)95%以上）、檢測范圍寬廣（0~5,000,000個/cm3）、長期工作穩(wěn)定性能也非常好。特別適合于環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測、研究、負(fù)離子相關(guān)產(chǎn)品通用性鑒定等應(yīng)用。

COM-3600F空氣負(fù)離子檢測儀和COM-3800雙探頭空氣負(fù)離子檢測儀的區(qū)別在于，COM-3600F采用單探測器結(jié)構(gòu)，只能工作于單通道模式（即只能工作于單一負(fù)離子濃度或正離子濃度檢測模式，而COM-3800采用雙探測器結(jié)構(gòu)，可以工作于單通道模式或雙通道模式（同時監(jiān)測空氣中正離子濃度、負(fù)離子濃度），相對來說，COM-3800更要的滿足安倍空氣質(zhì)量評價系數(shù)法要求，檢測結(jié)果更具專業(yè)性及性。

另外，兩款設(shè)備都符合單極系數(shù)法，具備手動監(jiān)測或者自動監(jiān)測兩種模式，可以手動選擇監(jiān)測空氣中正離子濃度或負(fù)離子濃度，也可以自動監(jiān)測空氣中的正離子和負(fù)離子濃度，儀器內(nèi)置溫度和濕度模塊，可自動同時監(jiān)測空氣中溫、濕度。所有監(jiān)測數(shù)據(jù)可以通過PC軟件自動采集監(jiān)測數(shù)據(jù)，實現(xiàn)無人持守監(jiān)測，減小人為因素干擾，非常適合復(fù)雜環(huán)境中使用。

COM-3600F空氣負(fù)離子監(jiān)測儀

COM-3600F空氣負(fù)離子監(jiān)測儀用于環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測

COM-3800雙探頭空氣負(fù)離子監(jiān)測儀

COM-3800雙探頭空氣負(fù)離子監(jiān)測儀用于環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測

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