金宗哲
( 中國建筑材料科學研究總院, 北京 100024)
摘要: 本文通過正、負離子的對比, 介紹了負離子對環境舒適度、除塵、抑菌以及人體健康的各項機能的影響,闡述了負離子對健康的重要性。
關鍵詞: 負離子; 正離子; 健康
1. 空氣離子的基本概念
十八世紀的物理學家庫侖實驗發現, 絕緣的金屬導體所帶的電荷會在大氣中消失。物理學家倫琴和貝克勒爾研究發現,
電解質溶液中的氣體帶有正極性或負極性的電荷微粒, 由于這些帶電微粒的存在,
使氣體具有導電的性能。物理學家艾斯特爾、蓋特勒和威爾遜也用大氣導電性的理論對庫侖的實驗結果作出解釋。這種空氣中的導電微粒,
被物理學家法拉第稱之為“離子”,“空氣離子”因而得名。當今人們一般常說環境中的“負離子”或“正離子”,
即是不同極性的“大氣離子”或“空氣離子”。空氣負離子、正離子對人體的影響是由一位德國醫生在一九三一年發現, 他把自己關進一間有空氣負離子濃度高的小室,
自我感覺到舒適和精神振奮。但當小室中正離子濃度高時, 則自我感覺胸悶、頭昏、頭痛、煩燥不安等。自此以后,
半個多世紀來一直為歐、美、蘇、日等國所積極研究的課題。
2. 空氣離子與環境
自然界中小的空氣離子是在紫外線、宇宙射線、放射性物質、雷電、風暴、瀑布、海浪等的沖擊下不斷產生。當空氣分子或原子的電子軌道上失去電子,
則形成空氣正離子, 而游離子電子附加到空氣周圍的原子或分子上, 形成空氣負離子( 氧及水分子比氮等其它氣體更具有親電性, 而優先形成帶電荷的離子,
因此空氣中的小離子是以氧離子或氧離子團為主或與空氣中的 CO2、H2O 組成復合物, 形成復合離子團) 。最近觀測證實地表面中主要是硝酸負離子, 在
20～30km 上空中觀測得到碳酸、硫酸負離子。這些接近分子大小的荷電原子團或分子團, 都屬于小的空氣離子( 按離子遷移率分類: 小空氣離子遷移率為 1.0～2
cm2/v·s, 中離子遷移率為0.01 ～1.0 cm2/v·s , 大 離 子 遷 移 率 為 0.0003 ～0.01cm2/v·s)
。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。大離子的產生受空氣中小離子種類及粒子性質的影響, 在被污染的空氣中,
離子夾帶著污染物, 對生態環境的危害起著協同作用或被中和、沉降、衰減。因此在特定的環境下, 小的空氣離子在不斷產生, 又不斷衰減,
而維持在一定的濃度范圍內，正、負電荷亦維持在一個平衡常數。在自然界 2.7×1019 個/cm3 空氣分子中, 小離子僅占 102～103 個/cm3,
即使在人造空氣離子高濃度的環境下, 也不過是 106～107 個/cm3, 僅為空氣分子 10- 12, 但它們卻以自身微小的粒子, 正或負的電荷,
高的生物活性, 影響著大氣環境的質量及整個生態平衡。
由于小的空氣正、負離子與荷電及未荷電的污染相互作用、復合、擴散而影響著污染物的變化, 或作為催化劑在化學反應過程中改變衡量氣體的毒性, 尤其對小至
0.01μm 的微粒, 在工業上難以除去的飄塵, 亦有明顯的沉降去除效果。一些皮毛制作車間控制空氣負離子濃度為 1.5×105 個/cm3 時,塵�？捎�
0.42mg/m3 降至 0.05mg/m。其中一些小于 10nm 的飄塵, 幾乎是永久性懸浮于大氣中的微粒, 對人們危害最大, 而在數量上又是占大氣懸浮總粒子
90% 的這些微粒 ( 這些粒子不受呼吸器官的纖毛阻擋, 可穿過肺泡, 直到血液至全身帶來毒害) 。它們在空氣離子的電荷作用下容易吸附、沉降,
使得空氣得到很好的凈化。
3. 空氣中離子的除塵、消煙、抑菌作用
負離子由于增加了一個外層電子, 獲得負電荷。這一顆不起眼的電子, 作用卻不容輕視—它產生非凡的結合能力,
使通常都帶正電荷的塵埃、煙霧、病菌、病毒互相聚集、中和, 失去在空氣中自由漂浮的能力, 并迅速墜落, 不再對人體形成危害, 從而凈化了空氣。美國環境總署(
EPA)認為最有害于人體健康的是直徑小于 10 微米的塵埃, 他們能通過呼吸直接進入人體血液, 環境保護署的專家曾利用空氣污染測定器測量空氣質量。出乎意料的是,
平均粉塵濃度最密的地方, 既不在街道, 也不在工廠, 而是在城市居民家中�？諝猸h境中的塵埃, 粗的灰塵, 它會自由下降。由于人鼻粘膜和鼻毛的作用較難進入人體,
另一種稱為飄塵以微米為單位, 其每立方升中有幾十萬至幾百萬顆,
這些飄塵伴著細菌、病毒、有害氣體呈正電荷在空氣中長期飄浮。人的鼻腔無法過濾這種微粒塵埃。人每吸呼一次就有成千上萬的微粒進入人體內,
成為危害人們健康的無形殺手。這些超細顆粒, 利用一般機械設備很難濾除。而空氣負離子對捕獲這些有害物質有著特殊的本領, 粒度越小, 捕獲效率相對來說越高。
4. 負離子改善呼吸功能
負離子能使肺功能改善, 吸入負離子 30 分鐘后, 肺吸收氧氣增加 20% , 排出二氧化碳約增加14.5% 。 P.Cboulatov
蘇聯學者總結了過去 35 年的實驗, 包括用高濃度負離子治療了 3000 余個支氣管哮喘患者指出, 患者血象趨于正常, 改善了呼吸功能,
減少了哮喘的深度與頻率。負離子產生了鎮靜的效果。最近對某瑞士銀行的研究指出, 在試驗中找出 309 個志愿者在空氣中經處理使負離子高于正離子的空間工作 30
周, 同時對照組 362 例在未經處理的空間工作, 在試驗期間因呼吸道疾病而損失工作日為驚人的對比達 1: 16.。
5. 負離子與血液循環
負離子可促進血液循環, 改善冠狀動脈血流,有明顯的降壓作用, 改善心機功能, 增加心機營養,使呼吸次數減少, 脈搏均勻。
6. 負離子與腦神經
腦神經細胞的興奮與 Na 離子引起的電位變化有關。實驗證實, 產生負離子的材料可提高人的睡眠效果, 也可改善癡呆癥狀�？捎^察到室內負離子增加腦波中的
α波。
7. 負離子的抗氧化功能——防衰老與長壽
強氧化功能自由基破壞人體細胞及 DNA, 導致人體衰老, 在空氣或人體內增加負離子時, 相應的減少自由基, 可延緩衰老, 并使人類健康長壽。
8. 正離子與氧化衰老
正離子加快氧化衰老, 易疲勞, NK 細胞活性和血液 pH 值下降, 易得感染癥。常處于正離子高的環境條件下, 細胞易老化,
從而引發動脈硬化與心肌梗塞; 精神容易高度緊張而引發胃潰瘍、肺氣腫、高血壓、白內障、腎炎、糖尿病、肝炎、關節炎、皮膚病、自律神經失調、癡呆癥等。LM
正離子與負離子的健康效應歸納如下表：
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