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,塵埃可由
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。空氣環境中的塵埃, 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。可觀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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