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神奇的负（氧）离子

来源：    发布日期：2016年9月12日    浏览次数：

“大自然中的精灵”
2010年，在世博会张家界城市日，罐装了张家界核心景区纯净空气的特制“空气罐头”，被赠送给了中国国家馆和五大洲的代表性国家展馆，“空气罐头”声名远扬。无独有偶，2015年，中新社的一则新闻吸引了人们的目光，内容是两个加拿大人摩西••林和特洛伊•帕克特从北京的连日雾霾中发现商机，成立了一家名叫Validity Air（有效的空气）的公司，专门向中国出售加拿大落基山脉的新鲜空气。没想到，这个原本来自一个玩笑的点子，却获得了巨大的成功。几个月内，他们便以每罐32加元（约合人民币149元）的价格卖出了4000多罐（每罐7.7升）压缩空气，而且供不应求。
人们疑惑不已，什么时候普普通通的空气可以用来卖了？而且还这么值钱？因为这些被装在罐子里的空气并不是普通的空气，这些来自山脉、森林的空气极为纯净，没有污染，极少的颗粒物（PM2.5），极少或几乎没有有害微生物。不过，除此之外，这些空气还有着一种特别的东西——空气负（氧）离子。
空气负（氧）离子是一种什么样的宝贝？
简单说，我们可以将带有负电荷的空气分子叫空气负离子。因为，人类呼吸利用的主要是空气中的氧气，而且氧气也容易吸附负电荷，所以，我们也将空气负离子叫空气负（氧）离子。经过专家的研究发现，这种空气负（氧）离子对人体的医疗和保健有着极为突出的良性效果。美国加州大学的阿尔伯特•帕尼克拉根教授和他的研究小组通过大量的动植物和人体试验，发现负（氧）离子具有延长生物寿命三分之一的功能。正因为如此，美国哈佛大学雅格劳教授将负（氧）离子称为“空气中的维他命”。
空气负（氧）离子的产生、分布和环境有着密切的关系。一般来说，人口越密集、人类活动越活跃的地方，空气负（氧）离子越少。根据研究结果来看，城市中每立方厘米空气负（氧）离子的数量一般不超过300个；郊区一般会超过1000个；在高山和海滨，就可以超过5000个；而到了大面积的森林地域，往往会在10000个以上。
可想而知，这种能够延长人类寿命的神奇气体，对于长期生活在浑浊、污秽空气中的城市人的吸引力有多大，人们已经迫不及待的收拾好行装，等待着假日的到来，出发前往森林这座“天然的氧吧”，去追寻那些“神奇的大自然精灵”。
 
负（氧）离子的发现与发展历史
18世纪，物理学家库伦在实验中发现，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和负极性的电荷微粒，这些微粒的存在使气体具有了导电性。英国物理学家威尔逊（Wilson）与法国物理学家艾斯特尔（Elster）和盖特勒（Geitel）也用大气导电性理论解释了库伦的实验结果。这种空气中的导电微粒，被物理学家法拉第称为“离子”，“空气离子”因而得名。而“空气离子”中带负电荷的单个气体分子和轻离子团被统称为空气负（氧）离子。
经过上百年，到20世纪30年代德国Dessauer开创了大气正、负离子的生物学研究。证明了负离子对人体有明显的有益作用，形成了关于负离子研究的第一次研究高潮。第二次世界大战后美国加州大学的Albeter Pani Kragan教授和他的研究小组开创了离子生物效应的微观研究与实验，把对负离子的研究推向了第二次开发和使用的高潮。世界各国许多研究者也在Kragan教授的研究基础上，进行动植物和人体实验。证明了负（氧）离子有明显的生物效应。并着手进行负（氧）离子发生器的研制，用于空调房和医疗卫生领域。
 
负（氧）离子的作用
卫生保健作用
当人们通过呼吸将空气负（氧）离子送进肺泡时能刺激神经系统产生良好效应，经血液循环将所带电荷送到全身组织细胞中，能改善心肌功能，增强心肌营养和细胞代谢，提高免疫力促进健康。医学研究表明，当空气中的负（氧）离子浓度达到700个/m3以上时，对人体具有保健作用；当空气中的负（氧）离子浓度达到1000个/m3以上时，对人体具有强效治疗效果。
保护环境作用
由于环境污染产生了大量的正离子，而负离子数在明显减少，人们迫切希望通过改善居住地生态环境，享受到大自然浓度的负（氧）离子。人体的自身防卫只能对付空气中较大的悬浮颗粒，而对低于1～2微米的颗粒就无能为力了。这些微粒进入肺内就会引发各种疾病。而负（氧）离子在空气中呈“Z”字形移动，很容易给细菌、灰尘、烟雾微粒、水滴等输送负电荷，电荷能中和空气中的尘埃、细菌、病毒等物质，与这些微粒聚集成球后落到地面，使污浊的空气得到净化。
负（氧）离子含量与空气质量关系表
空气质量
负（氧）离子含有量（个/m3）
人体感受
一级
＞2000
非常清新
二级
1500—2000
清新
三级
1000―1500
较清新
四级
500—1000
一般
五级
300—500
不清新
六级
＜300
非常不清新
保鲜作用
乙烯能使水果及蔬菜的鲜度降低，而负（氧）离子可通过吸附乙烯防止鲜度的降低。
能促进植物生长
低水平的放射线可释放与生长有关的水分子与氢的结合，缩小水珠，促进植物生长。
 
我国对负（氧）离子研究工作的进展
我国对负（氧）离子的研究起步较晚，始于1978年，以夏廉博开展大气负（氧）离子对人体生物学效应研究为标志，主要涉及医学健康、环境卫生、工农业、生态旅游等领域。其后，少数专家学者也开展了类似研究，但并没有得人们的普遍关注。
鉴于空气负（氧）离子的重要性，以及国内外在空气负（氧）离子监测领域的空白，2013年，国家决定加强在空气负（氧）离子领域的科研工作，由国家林业局调查规划设计院开始开展空气负（氧）离子监测试点工作。经过前期准备，2014年6月～8月，与中国气象局气象探测中心合作，对拟开展试点城市湖北十堰、山西朔州、重庆南川、江西上饶、广西桂林、浙江丽水、河北张家口等进行建站考察工作。2014年10月，在河北张家口、和江西上饶两个试点城市，安装了固定检测设备合计12套，在国家林业局调查规划设计院安装了服务器，实时动态接收检测设备无线传输数据，并对数据进行分析、统计和评估。
本次监测试点工作最重要的成果是，结合监测实践，完成编制《空气负（氧）离子观测技术规范》和《空气负（氧）离子浓度监测站点建设技术规范》林业行业标准，并通过了国家林业局科学技术司组织的专家审查，为我国今后规范化开展空气负（氧）离子奠定了基础。
空气负（氧）离子浓度等级划分表
等级
空气负（氧）离子浓度（n，个/m3）
 
Ⅰ
n≥3000
优
∣
∣
∣
↓
劣
Ⅱ
1200≤n＜3000
Ⅲ
500≤n＜1200
Ⅳ
300≤n＜500
Ⅴ
100≤n＜300
Ⅵ
n＜100
（注：该表取自《空气负（氧）离子观测技术规范》）
 
制约负（氧）离子监测研究的问题
首先，空气负（氧）离子监测是一个新项目。目前，大多数空气负（氧）离子监测研究工作停留在科研层面，开展空气负（氧）离子监测的案例多发生在国内，国外相关研究较少，仅以国内研究案例结果分析表明，空气负（氧）离子浓度变化规律并没有形成统一的结论。
其次，国内市场上监测仪器没有统一规范设备参数指标，2002年制定的《空气离子测量仪通用规范国标》（GB/T18809—2002）对监测设备工作环境要求过低，空气温湿度成为制约监测设备正常工作的瓶颈之一，监测结果也令人难以信服
最后，除科研研究的监测外，国内少数风景名胜区、景区等为了打“天然氧吧”招牌吸引游客而来开展了空气负（氧）离子监测，每立方米达到数万个空气负（氧）离子，监测结果难以令人信服。
 
我局对负（氧）离子的监测工作
2013年4月，我局参与了由陕西省林业厅组织的空气质量监测项目，该项目主要由三个单位负责，陕西林业勘察设计院牵头，负责城市空气质量监测，牛背梁自然保护区负责郊区空气质量监测，太白山自然保护区负责森林空气质量监测。使用CW­­­―HAT200粉尘检测仪、EST―1017SO2检测仪、COM―3200PRO正负离子检测仪，通过三年来对大气中pm2.5、so2、负(氧)离子等成分连续的监测，现已对城市、乡村、森林各种不同季节、不同时段的空气质量有了初步了解。
2013年8月，我局科研科根据牛背梁自然保护区内不同生境分布特征、通过典型样地和样点，使用COM―3200PRO正负离子检测仪对保护区内空气负离子含量进行了监测。结果表明牛背梁自然保护区平均每立方厘米空气含3230个负（氧）离子达到国家森林环境Ⅰ级标准。(科研科 葛炜)