负离子的原理及应用

自改革开放以来，中国驶入了经济高速发展的快车道，特别是中国加入世界贸易组织以来，中国的科技与工业制造进一步与国际接轨，飞速发展的经济同时也带动了居民生活品质的提升，目前，我们国家已成为全世界经济问题排名仅次于美国的经济大国。

然而，伴随中国这几十年来高速发展的就是各地经济发展的不平衡以及落后的工业技术导致的环境污染问题越来越严重，特别是近年来，各地政府将房地产经济做为地方的支柱经济发展，带动了广大农村户口居民进入了城镇时候，人群的密度的增加，对环境带来的影响也随之增加。同时，近年来科技的发展给人们的生活带来了更多的便利，越来越多的电子产品进入了普通民众的生活，但是，由于受到电子电器产品普及与都市居住空间过于密闭的影响，环境的离子平衡遭受严重的破坏。因此，以人工方式补充负离子的负离子产生机就逐渐受到大家的青睐，而且各种相关的产品也热烈问世，但人们对负离子的了解仍然很有限。本文主旨在说明何谓负离子、环境中负离子分布的情形、以及人工负离子如何生成与其功能。 

我们在解释何谓“负离子”之前，先对“离子”（ion）做简单的介绍。物理学上，对离子的定义就是：带有自由电荷的原子、原子团或分子，是极小的微粒。根据离子所带电荷的不同，离子可以分为两种：带正电荷的离子称为正离子，带负电荷的则称为负离子。 以水（H₂O）为例。氢原子（H）的原子是一个带正电质子的核被一个带负电的电子所环绕，若因某种力量的介入使电子脱离原有轨道，那么原来处理电荷平衡状态的氢原子就会变成带正电的状态，这就是离子化的氢（H⁺）。对氧原子（O）而言，其原子核中本有 8 个带正电的质子，原子核外层则有 8 个电子围绕，2 个在内层，6 个在外层，但问题在于，氧原子的外层在结构上是可以容纳 8 个电子的，在容纳了6个电子后外层尚有 2 个空位，因此氧是很容易自他处获得电子的，从而形成带负电荷的氧原子（这就是许多人常说的负氧原子，这一过程称为“氧化”）。 

负离子产生示意图

在上面的解释中，获取了电子的氧原子（即负氧离子）与拥有 1 个电子的氢原子都具备良好的活性，很容易结合而成水分子。如果利用外来能量把水分解，就会使它变成一个带正电的氢离子，及一个带负电的氢氧离子（OH^－）。但在自然环境中，氢氧离子是以附着于水（H₂O + OH^－ = H₃O₂^－）的负离子方式存在。由于水分子是自然环境中最容易离子化的分子之一，因此当我们称环境中有较多空气负离子的状态时，指的就是负离子化的水分子含量十分丰富的状态。 

含有较多负离子化水分子的空气，一般认为会让生物体感到舒适愉快，日本的研究学者就称将正离子是称为“疲劳离子“，而将负离子称为“舒适离子”、“元气离子”或“空气中的维他命”。 另外，空气负离子的寿命是很短的，一般只有几十秒至数分钟。在人口众多、工厂密集的城市、工矿区，空气负离子的寿命会更短，仅有几秒钟。在森林、海滨、瀑布周围，空气负离子的寿命会稍长些，但也只有20分钟左右。

l  自然环境中空气负离子的形成 

在自然环境空气中，常因状态的变化而产生负离子。以瀑布为例，瀑布是水从高处落到低处所形成的，在落下的同时，水粒子会和岩石产生激烈的碰撞而飞散，飞散的水粒子与周围空气摩擦就可能形成负离子。像淋浴、喷泉、温泉澡堂都和瀑布类似，飞散的水粒子中也可能会含有很多的负离子。 

瀑布的水流在下落过程中会形成大量负离子

地表中的含有天然放射性特的石材、土壤也可是形成空气负离子的源泉之一，这些含有天然放射性物质的石材会自然发生衰变，在衰变的过程中就会对外释放多种放射线：如α射线、β射线、γ射线或Ｘ射线，这些射线通常具备较强的能量，具备电离能力，可以将环境中的空气产生电离效应，这些射线会以附加或失去电子的方式把能量释放到空气中，使空气中的分子形成带负电的负离子。 

具电离作用的放射性物质

另外，日常生活中常的雷电也是产生负离子的一个源，雷电是带电的云所产生的放电现象，当云和地上的电压差达到大约1亿伏特时就会打雷，产生的电流约有40万安培，也可能激发四周空气中的分子形成负离子。 

雷电在对外释放能量的过程中也会形成大量负离子

l  负离子的功能 

诺贝尔物理奖得主菲利普‧莱纳德（Philip Lenard）博士发现，当河水由高山上冲泻而下，击打到瀑潭周围的岩石或水面时，激起大量的水花，就可能会产生许多负离子。这些负离子会吸纳空气中的尘埃、恶臭等细小的污染物，随后附着在树木、岩石或溶入潭水中，因此达到净化空气的作用，这种大自然的自净作用又称为”莱纳德效用”

而近年来，负离子成为世界各国关注的焦点，主要是因为在现代的居住环境中受到环境污染物，如汽车排放的废气、工厂的煤烟、大量使用的农药和化学物质等的影响，使得空气中负离子大量减少。许多国家对负离子与健康关系的研究都相当热衷，较具代表性的有美国、德国、加拿大、瑞士、瑞典等国家，对于负离子与健康有关的说法，最早可以追朔到公元　1560年左右，北海道大学名誉教授阿岸佑幸博士指出：环境中的有害正离子的世界状态就是一个氧化→腐败→破坏的过程，在这个过程中，正离子会对动植物的健平衡带来破坏作用。相反地，负离子的世界状态就是一个完全相反的还原→合成→复苏，在这个过程中，负离子具有促进包含人类在内的动植物健全成长的作用。这个观点阐明了现代人对负离子功效的无限期望。 

空气负离子的保健医疗作用主要包括以下7个方面：

l  空气负离子能调节中枢神经系统的功能，使其兴奋和抑制过程正常化。

l  空气负离子能促进高血压、冠心病和高脂血症等疾病的康复。

l  空气负离子具有增加血液中白蛋白，降低球蛋白，增加血红细胞、红细胞数，促进血液形态成分与物理特性恢复正常的作用。

l  空气负离子能促进黏膜上纤毛运动，腺体分泌增加，平滑肌兴奋性提高，换气功能增强。对呼吸道、支气管疾病、慢性鼻炎、鼻窦炎等具有辅助治疗作用，且无任何副作用。

l  空气负离子能提高机体的细胞免疫力和体液免疫力，增加血中抗体、补体、γ-球蛋白，提高淋巴细胞增殖能力，对淋巴细胞的存活有益。

l  空气负离子具有降尘、抑菌、除菌、除臭等净化空气的功能。

l  空气负离子具有消除疲劳、恢复体力的作用。

医学研究表明，当空气负离子浓度达到700个/cm³以上时，对人体具有保健作用；当达到10000个/cm³以上时，具有治疗效果。

环境中空气负离子浓度与健康的关系

l  环境中负氧离子浓度等级标准 

世界卫生组织（WHO）很早就对环境中负氧离子的浓度经及它与人体健康的关系进行了关注，世界卫生组织曾发布过相关数据：空气中大气负氧离子浓度达到每立方厘米5000个至5万个，能增强人体免疫力；达到每立方厘米5万个至10万个，能消毒杀菌、减少疾病传染；达到每立方厘米10万个至50万个，能提高人体自然痊愈能力。

对于环境中负氧离子浓度等级标准的划分，世界卫生组织（WHO）也提供了一个清新空气等级标准，其中，对于空气中负氧离子浓度进行了如下规定：

目前空气负离子已被当作评价环境和空气质量的一个重要标准,相信随着人民认识的提升以及相关研究的深入，负离子行业未来的发展将有广泛的空间。

空气中负离子浓度专用检测仪器（日本KEC-900 空气负离子检测仪）

编辑：广州极端科技有限公司

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