金宗哲
( 中国建筑材料科学研究总院, 北京 100024)
摘要: 本文通过正、负离子的对比, 介绍了负离子对环境舒适度、除尘、抑菌以及人体健康的各项机能的影响,阐述了负离子对健康的重要性。
关键词: 负离子; 正离子; 健康
1. 空气离子的基本概念
十八世纪的物理学家库仑实验发现, 绝缘的金属导体所带的电荷会在大气中消失。物理学家伦琴和贝克勒尔研究发现,
电解质溶液中的气体带有正极性或负极性的电荷微粒, 由于这些带电微粒的存在,
使气体具有导电的性能。物理学家艾斯特尔、盖特勒和威尔逊也用大气导电性的理论对库仑的实验结果作出解释。这种空气中的导电微粒,
被物理学家法拉第称之为“离子”,“空气离子”因而得名。当今人们一般常说环境中的“负离子”或“正离子”,
即是不同极性的“大气离子”或“空气离子”。空气负离子、正离子对人体的影响是由一位德国医生在一九三一年发现, 他把自己关进一间有空气负离子浓度高的小室,
自我感觉到舒适和精神振奋。但当小室中正离子浓度高时, 则自我感觉胸闷、头昏、头痛、烦燥不安等。自此以后,
半个多世纪来一直为欧、美、苏、日等国所积极研究的课题。
2. 空气离子与环境
自然界中小的空气离子是在紫外线、宇宙射线、放射性物质、雷电、风暴、瀑布、海浪等的冲击下不断产生。当空气分子或原子的电子轨道上失去电子,
则形成空气正离子, 而游离子电子附加到空气周围的原子或分子上, 形成空气负离子( 氧及水分子比氮等其它气体更具有亲电性, 而优先形成带电荷的离子,
因此空气中的小离子是以氧离子或氧离子团为主或与空气中的 CO2、H2O 组成复合物, 形成复合离子团) 。最近观测证实地表面中主要是硝酸负离子, 在
20～30km 上空中观测得到碳酸、硫酸负离子。这些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( 按离子迁移率分类: 小空气离子迁移率为 1.0～2
cm2/v·s, 中离子迁移率为0.01 ～1.0 cm2/v·s , 大 离 子 迁 移 率 为 0.0003 ～0.01cm2/v·s)
。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。大离子的产生受空气中小离子种类及粒子性质的影响, 在被污染的空气中,
离子夹带着污染物, 对生态环境的危害起着协同作用或被中和、沉降、衰减。因此在特定的环境下, 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、负电荷亦维持在一个平衡常数。在自然界 2.7×1019 个/cm3 空气分子中, 小离子仅占 102～103 个/cm3,
即使在人造空气离子高浓度的环境下, 也不过是 106～107 个/cm3, 仅为空气分子 10- 12, 但它们却以自身微小的粒子, 正或负的电荷,
高的生物活性, 影响着大气环境的质量及整个生态平衡。
由于小的空气正、负离子与荷电及未荷电的污染相互作用、复合、扩散而影响着污染物的变化, 或作为催化剂在化学反应过程中改变衡量气体的毒性, 尤其对小至
0.01μm 的微粒, 在工业上难以除去的飘尘, 亦有明显的沉降去除效果。一些皮毛制作车间控制空气负离子浓度为 1.5×105 个/cm3 时,尘埃可由
0.42mg/m3 降至 0.05mg/m。其中一些小于 10nm 的飘尘, 几乎是永久性悬浮于大气中的微粒, 对人们危害最大, 而在数量上又是占大气悬浮总粒子
90% 的这些微粒 ( 这些粒子不受呼吸器官的纤毛阻挡, 可穿过肺泡, 直到血液至全身带来毒害) 。它们在空气离子的电荷作用下容易吸附、沉降,
使得空气得到很好的净化。
3. 空气中离子的除尘、消烟、抑菌作用
负离子由于增加了一个外层电子, 获得负电荷。这一颗不起眼的电子, 作用却不容轻视—它产生非凡的结合能力,
使通常都带正电荷的尘埃、烟雾、病菌、病毒互相聚集、中和, 失去在空气中自由漂浮的能力, 并迅速坠落, 不再对人体形成危害, 从而净化了空气。美国环境总署(
EPA)认为最有害于人体健康的是直径小于 10 微米的尘埃, 他们能通过呼吸直接进入人体血液, 环境保护署的专家曾利用空气污染测定器测量空气质量。出乎意料的是,
平均粉尘浓度最密的地方, 既不在街道, 也不在工厂, 而是在城市居民家中。空气环境中的尘埃, 粗的灰尘, 它会自由下降。由于人鼻粘膜和鼻毛的作用较难进入人体,
另一种称为飘尘以微米为单位, 其每立方升中有几十万至几百万颗,
这些飘尘伴着细菌、病毒、有害气体呈正电荷在空气中长期飘浮。人的鼻腔无法过滤这种微粒尘埃。人每吸呼一次就有成千上万的微粒进入人体内,
成为危害人们健康的无形杀手。这些超细颗粒, 利用一般机械设备很难滤除。而空气负离子对捕获这些有害物质有着特殊的本领, 粒度越小, 捕获效率相对来说越高。
4. 负离子改善呼吸功能
负离子能使肺功能改善, 吸入负离子 30 分钟后, 肺吸收氧气增加 20% , 排出二氧化碳约增加14.5% 。 P.Cboulatov
苏联学者总结了过去 35 年的实验, 包括用高浓度负离子治疗了 3000 余个支气管哮喘患者指出, 患者血象趋于正常, 改善了呼吸功能,
减少了哮喘的深度与频率。负离子产生了镇静的效果。最近对某瑞士银行的研究指出, 在试验中找出 309 个志愿者在空气中经处理使负离子高于正离子的空间工作 30
周, 同时对照组 362 例在未经处理的空间工作, 在试验期间因呼吸道疾病而损失工作日为惊人的对比达 1: 16.。
5. 负离子与血液循环
负离子可促进血液循环, 改善冠状动脉血流,有明显的降压作用, 改善心机功能, 增加心机营养,使呼吸次数减少, 脉搏均匀。
6. 负离子与脑神经
脑神经细胞的兴奋与 Na 离子引起的电位变化有关。实验证实, 产生负离子的材料可提高人的睡眠效果, 也可改善痴呆症状。可观察到室内负离子增加脑波中的
α波。
7. 负离子的抗氧化功能——防衰老与长寿
强氧化功能自由基破坏人体细胞及 DNA, 导致人体衰老, 在空气或人体内增加负离子时, 相应的减少自由基, 可延缓衰老, 并使人类健康长寿。
8. 正离子与氧化衰老
正离子加快氧化衰老, 易疲劳, NK 细胞活性和血液 pH 值下降, 易得感染症。常处于正离子高的环境条件下, 细胞易老化,
从而引发动脉硬化与心肌梗塞; 精神容易高度紧张而引发胃溃疡、肺气肿、高血压、白内障、肾炎、糖尿病、肝炎、关节炎、皮肤病、自律神经失调、痴呆症等。LM
正离子与负离子的健康效应归纳如下表：
|
