负离子简介

一、负离子是什么

　　1、空气离子的基本概念

　　空气中带正电荷或负电荷的微粒(如氧分子)称为空气离子(如氧离子)。一个负氧离子所带的电荷与一个电子的电荷相等。

　　元素的原子由原子核(包括质子和中子)和电子组成，电子围绕原子核旋转。原子核中的质子呈正极性，中子呈中性，电子呈负极性。在通常情况下，电子的负电荷和质子的正电荷相等，两者平衡使原子的总电荷量为0。

　　在某些外界能量的作用下，原子外层的电子运动的速度加快到一定程度时，会逸出轨道与其他中性原子结合，这一原子“俘获”电子之后负电荷量增加，呈现负极性，我们称之为“负离子”。而失去电荷的原子负电荷量减少，呈现正极性，我们称之为“正离子”。

　　2、空气负离子的产生

　　空气是由氧、氮、水蒸气、二氧化碳等多种气体组成的气体混合物，在正常情况下，气体分子及原子内的正负电荷相等，呈现中性。

　　在宇宙射线、太阳光线、电磁波、岩石和土壤的射线、海浪、瀑布以及各种气象活动所产生的能量作用下，气体分子中某些原子的外层电子会离开轨道，成为自由电子，呈负电极性，而失去一些电子的原子呈正电极性，这一现象称为“空气的电离”。

　　游离的自由电子又会与其它中性的分子相结合，使得到多余电子的气体分子呈负电极性，被称为“空气负离子”。

　　组成空气的各种气体分子之中，氧气和二氧化碳分子“捕获”自由电子的能力较强，而氧气在空气中所占的比例较大，因此空气电离产生的自由电子大部分被氧气分子“捕获”，形成负氧离子，这就是通常所说的“负离子”。

二、负离子与自然环境

　　1、自然界中的负离子

　　自然界中小的空气离子在宇宙外来射线、地球物质的放射性、雷电、风暴、瀑布、海浪的冲击下不断产生。空气的正、负离子，按其迁移率大小可分为大、中、小离子。

　　离子迁移率大于0.4平方厘米/伏特·秒为小离子，小于0.04平方厘米/伏特·秒为大离子，介于两者之间则为中离子。接近分子大小的荷电原子团或分子团，都属于小的空气离子。这些小的空气离子具有高的运动速度，在大气中互相碰撞，又不断聚集，形成大离子或中离子。

　　只有小离子、或称之为小离子团才能进入生物体。而其中的小负氧离子、或称之为小负氧离子团，则有良好的生物活性。在大气环境中，空气分子浓度为2.7×10¹⁹个 /cm³，其中小离子浓度仅为10²～10³个/cm³，但它们却以自身微小的粒子、正或负的电荷、高生物活性影响着大气环境的质量，以至整个地球生态平衡。

　　2、自然界正负离子的平衡

　　负离子在不同的环境下存在的“寿命”不等。在洁净空气中，负离子的寿命有几分钟，而在灰尘多的环境中仅有几秒钟。在特定的环境下，小的空气离子在不断产生，又不断衰减，而维持在一定的浓度范围内，正、负离子数字的比例亦维持在一个平衡常数。

　　根据国外某文献资料报告，二十世纪初期，地球大气中正负离子的比例为 1：1.2 ，而现代地球大气中正负离子的比例为 1.2：1。仅仅相隔一个世纪，地球大气的正负离子平衡状态发生了逆转的变化，现在的我们的生存环境已经被浓厚的正离子团团围住。

　　我们必须在现代社会活动中遏制和预防正离子的发生量，采取积极有效的措施增加大气环境中的负离子的比例，使我们人类赖以生存的环境条件得到改善。

　　3、自然环境的负离子浓度

　　大气环境中空气离子浓度受地球环境的物理特性、气候、季节、时间变化及大气中污染物变化所影响。空气离子的浓度、极性、大小是评价环境质量、环境污染程度、天气好坏以及对人类带来哪些影响的重要标尺。

　　由于各种自然条件和居住环境中激发空气电离的能量不同，大气温度、湿度与气压的不断变化，在各种环境中空气负离子的数值有很大的差异。

三、不同自然环境对空气负离子浓度的影响

　　空气负离子(negative air ion，空气负离子)被定义为:“空气分子在宇宙射线、紫外线、微量元素辐射、雷击闪电等作用下发生电离，Z外层电子逃逸变成自由电子，当自由电子与其他中性气体分子结合后，即形成带负电的空气负离子”。

　　自然界中空气负离子的主要来源有以下三个方面：

　　diyi种来源是电离作用，即如上定义所述。

　　第二种来源，是水的Lenard效应。自然界中的瀑布、海浪或暴雨等水体在重力作用下形成外加剪切力剥离大水滴形成水雾，水雾从水滴表面脱离时会带上电荷，产生大量空气负离子。

　　第三种来源，是森林的树木、枝叶的放电以及绿色植物的光合作用形成的光电效应。这会促使空气电解，从而产生空气负离子。

　　1、城市环境对空气负离子浓度的影响

　　关于空气负离子与城市环境关系的研究，在发达国家和我国都是研究的热点课题。研究发现，空气负离子浓度高，空气质量就高，人就感觉舒服，对人体健康有益。反之，空气负离子浓度越低，且正离子和负离子的比值越大，空气质量就越差，对人体健康越不利。

　　城市环境是自然与人工复合的环境，使得城市的空气负离子浓度在时间空间上的分布比较复杂。空气负离子浓度明显的日变化和季节变化受控于不同环境下离子生成率的时间变化。一般，一年四季中夏季空气负离子浓度Z高，冬季Z低。一天中，空气负离子浓度一般表现出双峰曲线。

　　人们掌握了城市中空气负离子浓度的变化规律后，就能根据规律选择空气负离子浓度高的时段进行日常户外锻炼和户外活动，从而获得Z大的保健效益。

　　2、海滨环境对空气负离子浓度的影响

　　海滨环境中，由于海浪冲击海岸和拍打礁石或砂粒引起海水破碎后溅起的水花中产生大量自由电子、小水滴中的电子飞入空气中与氧气结合产生空气负离子;也由于海陆差异产生的海陆风对空气负离子的产生非常有利。

　　海滨人口居住分散，人口和城市代谢物少，这也有利于空气负离子的生成;加之海滨植物光合作用、放电以及湿地水体的水汽蒸发等综合作用，决定了海滨环境中空气负离子的高浓度。在海滨环境中，人会感觉空气清新，可能和空气负离子的高浓度有关。

　　3、森林环境对空气负离子浓度的影响

　　森林是人类居住Z少的区域，森林的树冠、枝叶的放电以及光合作用过程的光电效应会促使空气电解，而且，植物释放的某些挥发性物质也有促进空气电离的作用，这使得森林环境中的空气负离子浓度比较大。

　　因此，越来越多的人选择森林环境作为健康休闲度假场所。目前，森林空气负离子浓度已成为评价旅游区保健功能的重要指标之一。这为森林旅游资源丰富的区域提出了保持和提升空气负离子含量的新课题，以满足人们不断增长的生态旅游需要。

四、负离子与人类健康

　　1、人类对空气负离子的感受

　　在自然界中，大气离子虽然看不见摸不着，但人们却可以感受到负离子的存在。雷电过后，因为电击在空气中产生了大量的负离子，野外的空气会格外清新;在海洋中除了雷电，海浪频繁的涌动也会产生大量的负离子，被海风带到海边，海边空气会令人心旷神怡。

　　相反，大气中过多的正离子会引起失眠、头疼、心烦、血压升高等反应。例如在狂风飞沙之日，在人群密集、空气污浊的场所，空气正离子数量骤增，会给人以心烦意乱，头疼疲乏之感。

　　因此，负离子浓度的高低与人们的健康息息相关，人们时刻需要负离子，尤其在污染日益严重的今天。

　　2、负离子的性质和功效

　　空气中正离子多为矿物离子、氮离子等，负离子多为氧离子和水合羟基离子等。空气中的小负氧离子、或称之为小负氧离子团，具有良好的生物活性。

　　正离子会从其它元素的原子夺取稳定的电子，产生氧化作用。反之，负离子会把电子给与其他元素的原子使之性能稳定，产生还原作用。氧化作用会使金属腐蚀、身体老化、食品腐败，而还原作用会防止金属的氧化腐蚀、帮助身体元气的恢复、延长食物的保鲜时间。

　　负离子对正离子的中和作用，可以产生除臭、除尘、防腐、KJ、保鲜、烟雾和甲醛的分解、空气净化的效果。

　　3、负离子对环境和健康的作用

　　小粒径负氧离子对人体的作用，主要是通过肺部呼吸的途径，可加速呼吸道上皮纤毛运动，体液进入血液后，放出电荷，作用于细胞、蛋白质，反射刺激内感受器官，通过神经系统传导，作用于大脑神经及植物神经系统，直到影响神经能。

　　负氧离子被吸入人体后，能调节神经的兴奋状态，改善肺的换气功能，改善血液循环，促进新陈代谢、增强免疫系统能力、使人精神振奋、提高工作效率等等。它还对高血压、气喘、流感、失眠、关节炎等许多疾病有一定的ZL作用，所以人称负离子为“空气中的维生素”。

五、自然界负离子的产生途径

　　1、空气分子的电离

　　形成空气负离子的一个必要条件是空气中要有自由电子存在。中性的空气分子在电场、撞击、宇宙射线、放射性物质等外部因素作用下会发生电离，一些外层电子将获得足够的能量从而摆脱原子核的束缚，逃逸到外部空间成为自由电子。

　　由于空气中的氮气与电子的亲和力很小，所以，绝大部分的自由电子则会被空气中氧分子、水分子以及正离子所捕获，形成空气离子。这些空气离子再将其周围的几个到十几个中性分子或原子吸附在一起，形成带电荷的小分子团，称为小离子。小离子在空气中继续与其它微粒结合，则形成中离子甚至大离子。

　　2、水的喷射电效应(又称雷纳德效应)

　　当水与空气接触的界面受到某种强剪力时，就会导致水分子间的“H键”断裂从而在水体表面分离出细小的雾状水滴，雾状水滴相互撞击使得雾状水滴进一步破碎成大小不等的水分子团。

　　同时，再与空气分子摩擦并导致部分水分子内部“H-O键”断裂，促使正负电荷的分离。一般较大的水分子团带上正电荷，较小的水分子团与空气分子则会带上负电荷，从而形成负离子。

　　正如瀑布水体从高处高速跌落，喷泉水体高速喷射时与周围空气高速摩擦而雾化并产生大量负离子，所以，瀑布、喷泉周围负离子浓度相对较高，暴雨过后我们同样也能感觉到空气格外清新，也有暴雨过程中，雨滴和空气高速摩擦产生大量负离子的因素。

　　3、植物的放电及光合作用

　　晴天地面以上大气电场的电势差约为100 V/m，植物叶片的末端形状一般比较尖细，如同避雷针，容易积累电荷，叶片附近的电场强度则高出周围空间很多倍，当电场强度足够大时则会击穿空气而产生放电现象，即“放电”。

　　放电过程会导致空气分子电离产生自由电子，与氧气分子或水分子结合后便形成了空气负离子。植物叶片在进行光合作用时也会向大气释放一些自由电子，太阳光子轰击叶绿体，叶绿素中的电子会发生能级跃迁，而且这些电子能量极高，极易在太阳光子的轰击下脱离叶绿体，逃逸到大气中去，进而与空气中的氧分子和水分子等结合成负离子。

　　据统计，空气负离子浓度以瀑布周围Z高，山林次之，田野较低，城市Z低(约300~600个/cm³)。地面空气负离子的浓度主要取决于该地区的日照环境、植被的叶片类型及数量等。

六、人工方式产生负离子

　　1、电晕放电

　　电晕放电在一对电极上施加高电压，其中，高压正极连接大地，高压负电极连接在一根极细的针状电极或具有很小曲率半径的其他导体上。

　　类似植物的放电效应，在针状负极区电场强度Z高，空气中电离产生的自由电子库仑力的推动下，被很快加速到很高的速度，并与其它空气分子发生碰撞，将分子内的电子打出，新的自由电子又被电场加速并继续与其他分子碰撞，此过程瞬间重复多次，被打出的电子呈指数级增加。

　　失去电子的正离子被加速引向负极，释放电荷。而自由电子则加速向正极方向扩散，由于正极面积比负极大，电场强度远小于负极，电子所受到的电场力逐渐减小，能量则会逐步降低，则可以被空气分子捕获形成大量的空气负离子，一般负离子在到达正极之前就会被风扇吹出电场区域。

　　2、水喷射技术

　　水喷射技术是利用动力设备把水加压后从喷头高速喷出而雾化，雾化后的水滴与空气摩擦而产生大量负离子，其原理与水喷射电效应基本相同。对于水喷射技术的研究表明：水体冲击越强烈，雾化越充分，产生空气负离子的浓度也就越大。此外，还与环境温度，水体电解质等因素有关。

　　水喷射型空气负离子发生器的优点是不产生有害气体，但设备结构较为复杂、成本较高、使用环境的湿度较大。我国已研制成功QL负离子喷泉，采用高压水射流喷射装置，从一个直径2 mm的喷口中就能发射出100万亿个以上的负离子。

　　3、放射性物质辐射法

　　某些能放射α粒子的放射性同位素是Z有效的离子发生器，如钋210的一个α粒子，可以产生约15万个离子对，它可以把氮和氧的电子打出来，从而获得大量的空气离子，其中，负氧离子的数量相对较高，这一技术主要用于医学领域。

　　此外，还有电荷分离技术、紫外线照射技术、热离子发射技术等，不足的是紫外照射技术会产生大量的臭氧。目前，热离子发射技术获得的负离子大多数是大离子，只有小部分是对人体有益的小离子。

　　负离子对于人体健康有着显著作用，大自然环境中的负离子必然优于人工负离子，所以，我们应当多去户外活动。尤其是大雨过后，常去森林、瀑布、田野等地方走走，会让人觉得身心舒畅。

　　由于我们日常生活环境的负离子很难达到有益健康的浓度水平，为改善这一状况则主要依靠负离子发生器产生人工负离子，但并非所有的负离子发生器都能产生真正意义上的负离子。只有采用了负离子转换器技术、纳子富勒烯负离子释放器技术才能产生有益健康的小粒径负离子。

　　负离子发生器的放置位置一定要适当远离人体，注意开窗通风，并确保室内电器有可靠的接地措施，配合加湿器使用效果更好。此外，室内微生态水体以及小型喷泉也有助于增加冬季室内空气湿度和负离子浓度。