空氣負(fù)離子的形成及濃度衰減的規(guī)律

空氣是人類賴以生存的重要條件之一, 自上世紀(jì)30年代英國學(xué)者威爾遜與法國學(xué)者埃爾斯特和格特爾證實(shí)了空氣中存在游離態(tài)的負(fù)氧離子以來，人們對空氣負(fù)離子的研究經(jīng)歷了近百年的發(fā)展、應(yīng)用階段。經(jīng)過科學(xué)家不斷的探索，空氣負(fù)離子在健康方面的諸多功能正慢慢改變?nèi)藗兊纳睿諝庳?fù)離子亦被譽(yù)為“空氣維生素和生長素”，對人體健康十分有益，研究證明，當(dāng)空氣中負(fù)離子濃度超過10000個/cm³時，對多種人體健康疾病有良好的輔助治療作用。因此，空氣負(fù)離子對空氣污染物的凈化功能也使其已成為評價旅游環(huán)境空氣清潔程度的重要指標(biāo)之一，世界衛(wèi)生組織也定義：當(dāng)空氣中負(fù)離子濃度達(dá)到1500個/cm³時才算是清新空氣。

空氣負(fù)離子對人體健康的功效

世衛(wèi)組織公布的新鮮空氣負(fù)離子濃度標(biāo)準(zhǔn)

當(dāng)前環(huán)境污染的問題越來越受到民眾關(guān)注，正因?yàn)榭諝庳?fù)離子在空氣負(fù)離子可以用來改善微小氣候環(huán)境,因此目前針對空氣負(fù)離子的研究越來越多，已成為“ 電氣候?qū)W”這門新興的邊緣科學(xué)的一項(xiàng)新技術(shù)。同時目前，市場上已有越來越多的生產(chǎn)企業(yè)制造出了各式各樣的負(fù)離子凈化及保健產(chǎn)品。

不過，對于許多消費(fèi)者來講，很多時候?qū)諝庳?fù)離子并不太了解，今天我們就帶大家來好好認(rèn)識一下負(fù)離子。

l  負(fù)離子的生理作用

人體本身就是一個復(fù)雜的奇妙的帶電系統(tǒng)細(xì)胞就是一個微型電池, 細(xì)胞膜內(nèi)有50~90mV的電位差, 通過細(xì)胞電池不斷充放電來維持大腦指揮各部器官的正常生理活動。而細(xì)胞的充放電又必須由負(fù)離子來維持，因此，負(fù)離子是維持人體器管正?；顒铀仨毜纳臣Z。

負(fù)離子的生理作用

l  負(fù)離子產(chǎn)生的機(jī)理

在正常狀態(tài)下, 氣體的原子處于能級, 這時電子在離核最近的軌道上運(yùn)動原子處于狀態(tài), 呈中性。當(dāng)空氣受宇宙射線、紫外線、放射性射線、強(qiáng)電場或光的照射時, 空氣分子能夠從這些外來的因素中吸取一定的能量而激發(fā)電離。

空氣中負(fù)離子的濃度與空氣分子處于電離和激發(fā)的狀態(tài)有很大關(guān)系。所謂電離, 就是大氣中形成帶正電荷或負(fù)電荷粒子的過程。所謂激發(fā), 就是原子從外界吸取一定的能量, 使原子的價電子躍遷到較高能級去的過程。電子獲得外界一定動能與空氣原子碰撞, 是造成空氣原子激發(fā)和電離的重要條件。

電子對原子的碰撞分為兩種，一種是彈性碰撞, 即粒子部分地交換能量而它們的動能總和保持不變。這時, 空氣原子內(nèi)部的狀態(tài)也是不變的, 如圖1所示，在這種狀態(tài)下, 空氣中的氧分子O₂就不會變?yōu)樨?fù)氧離子。

圖 1

另一種是非彈性碰撞。非彈性碰撞又分為兩種情況, 一種非彈性碰撞是原子吸收電子的能量, 只引起原子的激發(fā), 碰撞電子附在中性原子的外層, 如果這中性原子是氧原子, 它就會變成我們所需要的空氣負(fù)氧離子, 如圖2。另一種非彈性碰撞是原子吸收碰撞電子的能量而電離, 除了原始碰撞電子, 還生成正離子及電離電子, 如圖3，這時電子不會附在原子上, 形不成負(fù)離子。

圖 2

圖 3

顯然, 只有激發(fā)原子,才能使電子附在原子上產(chǎn)生負(fù)離子。所以, 要增加負(fù)離子的濃度,實(shí)際上是靠負(fù)離子發(fā)生器電極所產(chǎn)生的電壓, 使電子動能達(dá)到一定的值, 以保證原子激發(fā)而不被電離來實(shí)現(xiàn)的。

為了激發(fā)原子, 電子所必需的能量稱為激發(fā)能, 激發(fā)能量可用激發(fā)電位U₀來表示, 使一個常態(tài)原子電離所需的最小能量稱為電離能U₁。

從表1可以看出，運(yùn)動電子在電場中電離某一元素的電位U₁都比激發(fā)它的電位U₀要大，這說明電子激發(fā)中性氧分子, 使之變?yōu)樨?fù)氧離子所需要的電壓, 要比使它電離的電壓為小。前者是增加空氣中負(fù)氧離子濃度的條件,而后者不能增加空氣中負(fù)氧離子的濃度。所以, 要提高空氣中負(fù)離子的濃度, 只能對負(fù)離子發(fā)生器加適當(dāng)電壓。但是，需要注意的是，盲目增加電壓不僅不能增加負(fù)離子濃度, 而且會隨著電離產(chǎn)生一些有害氣體(見的就是臭氧氣體)對人體帶來不良影響。圖4是用大氣離子濃度測試儀在距電極30cm處的測試數(shù)據(jù)。

激發(fā)電位與電離電位

圖 4

l  負(fù)離子濃度隨距離和時間的衰減規(guī)律

負(fù)離子的濃度是負(fù)離子發(fā)生器的一個重要技術(shù)指標(biāo), 一般我們說它的濃度時, 都是指在某一位置上的濃度, 因?yàn)槲恢貌煌?span lang="EN-US" style="FONT-SIZE: 12px; FONT-FAMILY: 黑體">, 濃度也往往不同。一般常說的濃度是指距電極30cm處的負(fù)離子濃度。

理論上來講，負(fù)離子發(fā)生器工作時有穩(wěn)定的電壓、穩(wěn)定的工作位置和環(huán)境, 這時它排出的負(fù)離子雖然是流動的, 但對于空間任一點(diǎn)的體密度和面密度來說都是隨時間變化的。那么, 對于空間每一體積元來說, 只要流入的電量等于流出的電量, 就達(dá)到了電荷分布不隨時間變化的要求。因此,在發(fā)生器的周圍形成的靜電場可作為恒定電場的特例。那么根據(jù)電荷守恒定律，可以得知負(fù)離子發(fā)生器周圍的負(fù)離子濃度隨距離是按指數(shù)規(guī)律衰減，實(shí)際測試結(jié)果也是符合這個規(guī)律的。

編輯：廣州科技有限公司

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