空气负离子的基本概念

一、什么是负离子？

1、空气电离研究沿革：

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”。

2、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。

正、负离子的中、英、日文通常写法是：

中文	离子	正离子、阳离子	负离子、阴离子
英文	ion	Cation、plus ion、positive ion	anion 、minus ion、negative ion
日文	イオン	プラスイオン、カチオン陽イオン、正イオン	マイナスイオン、アニオン負イオン、陰イオン

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”。

普通原子负离子正离子

3、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。但在宇宙射线、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。

例如，日本某文献资料所见身边环境的负离子的检测数值为：

测定场所（“*”为晴天、相对湿度40～60%气候条件）	负离子浓度（个/cm3）	正离子浓度（个/cm3）
落雷時的窗边	３,０００以上
瀑布（距离10米的位置）*	２,８００
木屋房间 *	２,１００	１,４００
森林	２,０００	１,０００
公園（有风日）	１,０００	５００
繁忙的交通道路 *	１,８００	２,７００
高级公寓房间 *	１,５００	２,２００
工业区 *	５００	２,０００
自然通风的办公室	３８０
大城市内小河边	２７０	１２０
游戏中心	３０	４０
卡拉OK包厢	５	５
封闭的办公室	０	５００

根据我国部分省市气象部门各自公布的数据，目前尚有两种空气负离子浓度的等级标准：

（1）

负离子浓度(个/cm³)	等级	空气清新程度
＞2000	一级	非常清新
1500~2000	二级	清新
1000~1500	三级	较清新
500~1000	四级	一般
≤500	五级	不清新

（2）

负离子浓度(个/cm³)	等级	和健康的关系
≤600	1级	不利
600～900	2级	正常
900～1200	3级	较有利
1200～1500	4级	有利
1500～1800	5级	相当有利
1800～2100	6级	很有利
≥210O	7级	极有利

三、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、抗菌、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：

小的负氧离子团对人体的作用，它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，作用于大脑中枢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，能调节神经中枢的兴奋状态，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治疗作用，所以人称负离子为“空气中的维生素”。

4、本地区自然环境的负离子效应：

广西由于地质结构和气候的特殊原因，高负离矿物资源非常丰富，环境空气的负离子浓度较高。经过国际自然医学会的多年考察论证，广西巴马县被授予“世界长寿之乡”的名誉，百岁寿星占总人口比例之高，居世界五个长寿区之首。研究其天然条件之一，就是大气负离子的浓度很高。在桂林市近郊临桂县，也有一个环境条件优良的“长寿村”，已成为旅游观光的热点之一。近两年的“非典”和“禽流感”疫情都在中国南方开始发生和流传，但是在人口流动频繁的桂林市区以及市属12个县，均保持0病例记录。据新华社报道：桂林市环境空气质量的优良率全年达到100%，各项空气质量指标在全国位居前列。桂林人呼吸着全国最好的空气。医学专家钟南山院士去年在桂林说：“桂林没非典与空气好有关。”
因此，在广西及桂林周边地区开发利用天然植物和矿物材料生产环保和健康相关产品，有很大的优势条件和应用价值。

四、负离子数值的测定

1、常用的负离子浓度计量单位：

目前，国际上比较流行的负离子浓度计量单位是每立方厘米空间的小负离子个数（即“个/cm³”或“ions/c.c.”。

最近，日本科技界和企业界知名人士组建了“日本機能性ION協会”，专家学者们呼吁各界加强交流合作，消除众说纷纭的暧昧观点，尽快制定共同遵守的全国性负离子检测技术标准。本公司一直以“日本機能性ION協会”两家会员单位生产的“矿物材料ION测定器”和“空气ION测定器”检测的负离子数据作为负离子产品性能的技术依据。

2、不同的测试方法会得到不同的数据：

由于国内外对负离子的测试的方法尚未建立统一的标准，因此各个国家甚至各个企业的测试仪器、测试方法和测试数据会有很大的差异。所以评价某一种负离子产品的性能指标时，最好能事先确认所使用的测试仪器和测试方法。

应该注意，材料和空气负离子数的计量单位都是个/cm³（或ions/cc），但是对于不同的测试的对象，应该选用不同的测试仪器，两者不能互换使用。

因为空气中的负离子在不断产生，又不断衰减，离子团的大小也正在不断变化，仪器读数的随机性比较大，必须在稳定的环境条件下进行重复多次、或者持续一定时间的测试，计算取得平均数值，才是比较准确的检测结果。

3、要正确理解测量数据的定义：

也必须指出，测量仪器的负离子读数，应该是在每1秒钟内检测若干次、在若干时间内连续测量并经过计算得到的平均数。对于空气中不断发生、又不断消失的负离子总数，不能简单地理解为每1秒钟产生多少个负离子、在多少秒钟之内累计产生了多少个负离子。

有些的宣传广告，把“每立方厘米几百个”负离子数的概念宣传误导为“每秒钟发射几百个”、“每分钟发射几万个”、甚至“持续发射几百万个”负离子。还有一种说法是按试样面积把负离子浓度单位定为“个/cm²”，然后再乘以产品的实际面积得到一个很可观的负离子数值。只要仔细推敲计量单位的定义和进行简单的数学计算，便可明瞭宣传者的用意和技巧所在。

五、改善的环境离子平衡的方法

1、堵截产生正离子源头：

在很长的历史时期，地球大气中的正负离子自动保持着的平衡状态。近百年来，由于社会经济的发展造成环境的污染，例如工业废弃物排放、垃圾焚烧、农药污染、不良食品添加物、日用制品有毒化学成分、电磁辐射污染等等，已经成为正离子剧增、负离子锐减的元凶。目前，地球大气的离子自动平衡状态已经面临崩溃。因此，千方百计堵截产生空气正离子源头、采取适当的人工方法增加空气负离子的浓度，是改善地球环境和保护人类健康最为积极有效的补救措施。

2、用人工方法产生负离子：

产生负离子主要方法是使空气人工“电离”，从空气分子或原子夺取一部分电子，与其他的中性分子或原子结合形成新的负离子。常用发生负离子的人工方法有如下几种：

（1）Lenard效应（瀑布效应）：利用人工水流、瀑布、喷泉、波浪的撞击力使水分子电离，产生负离子。

（2）电晕放电：利用高压电极的电晕放电作用使空气中的水分子电离，产生负离子。

（3）加热、挤压、摩擦：利用电热或人体对保健用品的挤压摩擦使空气中的水分子电离，产生负离子。

（4）天然矿物材料：利用电气石或其他负离子矿物材料的天然能量激发空气电离产生负离子。这种方法不需要外加的机械、热量或电能，是一种最经济实用的无源负离子发生器。

（5）负离子激励剂：利用光线或紫外线照射光触媒材料、或者利用天然矿物励起剂，激发能量使空气中的水分子电离，产生负离子。

3、开发应用天然负离子材料：

广西地区地质结构奇特，远古时代火山活跃，稀散矿物和特种矿物资源极其丰富。随着当今世界环保和健康潮流的兴起，各种性能奇特的非金属矿物材料已经成为当前热门的负离子材料家族的主要成员。

我公司目前开发的品种有电气石和其他高负离子矿物材料。由于广西和桂林特定的地质条件，本地区出产这些材料的负离子数值普遍高于国内外其地区出产的同类矿物材料，经过国内外技术专家和广大客户的测试和使用，得到了充分肯定的评价。