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负氧离子形成过程及相关标准

北京天正仁和科技发展有限公司2009年10月14日 13:31 点击:3120

 

 一、    大气中的负(氧)离子
大气是由氧、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、瀑布的剪切作用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,被称为大气负离子。失去电子的气体分子则成为空气正离子。若干个带电分子形成的带电分子团,就被称为小离子(粒径为几纳米);小离子遇到小的气溶胶,则容易形成中离子(粒径为几十纳米);如果气溶胶的体积较大,则形成大离子(粒径为几百纳米)。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,因此空气中的自由电子大部分被氧气分子捕获,负离子也就习惯地被称为负氧离子
空气中的小粒径负离子对人体是有益的。小负离子被吸入人体后,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。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。同样,空气中的尘埃等也会吸附小粒径负离子。所以空气中小负离子的浓度也反映了大气质量的优劣程度。
在专业上用离子迁移率K来表示负离子的粒径大小, K值与粒径大小成反比。小粒径负离子的离子迁移率K≥0.4. 我们主要检测的是空气中的小负离子浓度。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负离子个数, /cm3 ions/c.c., 国内多使用 /cm3
离子迁移率K(单位:cm2 / V•sec)表达了离子运动速度的快慢程度。即电场强度E=1V / cm, 离子移动的速率(单位为cm / sec) ,其同样也就表示了离子体积的大小。因为在同一电场强度下,相应的离子体积越大运行速度越慢,体积越小运行速度越快。因此,离子迁移率K值越大,就表示离子体积越小,K值越小,表示离子体积越大。
小粒径负离子含量(浓度)在乡村、山区、森林及海滨等比城市和居室多。世界卫生组织规定: 清新空气中小粒径负离子含量不应低于1000/m3。因此,城市居民在周末、节假日除了去名胜古迹之外,越来越多的到高山、森林、瀑布旁、到海边等大氧吧中去,去接受空气浴,去吸收空气中的维生素    
    
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,离子团的大小也在不断变化,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。
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。负离子的浓度、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。因此负离子测量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,才能得到比较准确的检测结果。
从气象成因分析,辐射、暴雨、雷电等天气现象有利于空气负离子的形成,而其存在或消失和大气的空气质量有较大关系,空气中负离子浓度多少与光照强度、空气湿度、温度、风速、雾等气象因子有关。我国大部分城市属大陆性气候,空气中负离子比海洋性气候地区少,加之城区空气质量差、可吸入颗粒物多,空气中负离子易被烟雾、尘埃、病菌等污染物吸附变成中重离子而消失,因此负离子含量更少,室内通风不良和污染重,负离子更加缺乏。目前国内外在负离子的研究上还主要在于城市不同功能区中负离子的分布规律以及对空气负离子水平的影响,但是空气中负离子浓度多少与天气条件、下垫面特征等都密切相关。
有时用不同型号的仪器测量的负离子会大大超过我们公司设备的测量值,其原因在于所用仪器的离子迁移率K值很小(K≤0.04或更小,如K≤0.004),检测时空气中几乎所有大小粒径的负离子被一网打尽。需要说明的是,虽然全粒径负离子的测量值很大,但小粒径负离子在其中只占很小的比例(<10%)。另外,测量值大,并不代表小粒径负离子的测量值在其中所占的量一定大;用本公司的设备的检测到的负离子测量值基本是空气中小粒径负离子的值(离子迁移率K≥0.4),相比前一种仪器的负离子测量值自然会小很多。本公司仪器检测的负离子迁移率K分两档:迁移率K=1.0:检测迁移率≥1.0的负离子(小离子);迁移率K=0.4:检测迁移率≥0.4的负离子(较大的小离子)
在气象领域和生态环境检测中,我们所需要检测的是空气中具有特殊意义的小粒径负氧离子浓度。当测量值达到1000/cm3以上,就表示空气很新鲜了。
二、    应用领域
负离子浓度观测、预报和研究主要应用于环境气象学、生态气象学、旅游气象学等学科。通过负离子监测网的建立,从生态气象、旅游气象的角度,开展不同时空尺度、不同下垫面、不同天气过程、不同季节小粒径负离子浓度分布特征等的研究。气象部门利用负离子浓度与气象条件的关系,开展空气中负离子浓度气象条件预报,将大大地拓展气象服务领域和服务内容,能够产生较大的社会效益和潜在的经济效益。环保部门利用负离子浓度与大气环境的关系,进行城市生态环境和室内外空气质量的监测,将具有重大的现实意义。
目前,在生态环境监测和空气质量检测中,负离子浓度已成为不可或缺的重要指标。而有关大气中的负离子的系统观测和预报以及电视、卫星电视节目播报等,  已经被一些省市的有关部门提上了议事日程。
负离子含量(浓度)在旅游景区、森林公园、海滨浴场、瀑布区等比较多。游客除了去名胜古迹之外,越来越多的到负离子含量(浓度)高的景区去接受空气浴,去吸收空气中的维生素。负离子含量(浓度)成为吸引游客的一大因素。
三、    负离子等级标准
公司根据世界卫生组织规定,并参照日本和国内外其他地区常见的的等级标准,制定了企业负离子(迁移率1.00.4)的等级标准,请参见下表:

注:紧靠瀑布处由于水流强烈的剪切作用,负离子的浓度可高达10,00050,000(/cm3)

(来源: 北京天正仁和科技发展有限公司


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