大气离子

大气中带荷电的分子和气溶胶粒子

大气离子是大气中带荷电的分子和气溶胶粒子。主要由大气和地球内的放射性物质以及宇宙线的作用而产生。

简介

地球表面的大气层是一个巨大的球面电容器，其一面是固体和液体的地球表面，带负电；另一面是120千米千米以外的电离层，带正电。这个电容器内部的大气层中存在着正离子和负离子，所以在不断地放电。据估计，大气放电的总功率达数亿千瓦。

形成

大气离子主要由大气和地球内的放射性物质以及宇宙线的作用而产生。陆地上最低层大气的电离，主要取决于地壳中放射性物质的作用，以大约每立方厘米、每秒产生8对离子的速率电离，即离化率为8/（厘米·秒）。随着高度增加，宇宙线的作用越来越大。在海洋上，宇宙线起主要作用。离化率最初随高度而增加，就中纬度地区而言，在12公里高度上达到45/（厘米·秒）的极大值，继续往上，随着大气密度的减小，离化率也大大降低。

大气中的离子由干放电复合等过程而减少的同时又在不断生成镭的衰变，放射性辐射，光电效应，太阳的紫外辐射和微粒辐射、宇宙线的作用，雷电，摩擦起电，有机物腐败和多种化学反应，等等，都在不断产生着大量的空气离子大气中的离子密度就是在这种不断生成和消失的过程中保持动态的平衡。

分类

按大小分

大气离子主要分小（轻）离子和大（重）离子两种：通常的小离子为几个中性分子聚集在一个离子周围而成的粒子，其半径约为10-8～10-5厘米，大约具有1.5厘米/（伏·秒）的离子迁移率（离子在单位电场强度作用下的平均运动速度）；小离子附着到大得多的中性气溶胶粒子上就形成大离子，它的迁移率只有（10～10）厘米/（伏·秒）。这些离子的存在，使低层大气具有微弱的导电性，不过，这种导电性主要取决于小离子。

按带电性

失去电子的分子（团）或原子显示正电性叫正离子，获得多余电子的分子（团）或原子显示负电性叫负离子。

空气负离子又称负氧离子，是指获得1个或1个以上的电子带负电荷的氧气离子。空气主要成分是氮、氧、二氧化碳和水蒸气。氮占78%，氧占21%，二氧化碳占0.03%，氮对电子无亲和力，只有氧和二氧化碳对电子有亲和力，但氧含量是二氧化碳含量的700倍，因此，空气中生成的负离子绝大多数是空气负氧离子。它是空气中的氧分子结合了自由电子而形成的。

自然界的放电（闪电）现象、光电效应、喷泉、瀑布等都能使周围空气电离，形成负氧离子。负离子具有极佳的净化除尘，减少二手烟危害、改善预防呼吸道疾病、改善睡眠、抗氧化、防衰老、清除体内自由基、降低血液粘稠度的效果，在医学界享有“维他氧”“空气维生素”“长寿素”“空气维他命”等美称。

按质量分

大气离子分轻、中、重型三类，经过各种检测和分析，本世纪50年代以后，一般认为轻型负离子是一价的氧气分子离子，轻型正离子是一价的二氧化碳分子离子。中、重型离子则是分子离子的集结或吸附了轻离子的固体、液体微粒。它们的质量比轻离子大得多，因而活动性差。

通常所说的大气离子密度往往即指轻离子密度，新鲜空气中的正、负离子密度均在每立方厘米数百至数千个。正、负离子密度的比值称为单极性系数，一般稍大于1。

影响因素

大气离子的浓度受很多因子所控制，主要有各种离化作用，小离子、大离子和小、大离子之间的复合作用，大气中的平流和大气湍流扩散输送作用，以及大气电场的引力作用等。平均而言，同一种符号的小、大离子浓度，在海洋上空大约分别为700个/厘米和200个/厘米；在乡村上空大约分别为600个/厘米和2000个/厘米；而在城市上空则大约分别为100个/厘米和20000个/厘米。这说明气溶胶粒子越多的地方，大离子越多，并且大、小离子浓度的变化趋势相反。海陆上空，负、正离子浓度相差不大，但正离子稍多。

作用

卫生保健

空气负离子是对人体健康非常有益的一种物质。当人们通过呼吸将空气负离子送进肺泡时，能刺激神经系统产生良好效应，经血液循环把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，提高免疫能力，促进健康。人吸入一定浓度的空气负离子能调节神经系统功能，促进血液循环，使人精力充沛，健康长寿。如吸入相当量的空气负离子，还能驱除哮喘、高血压、神经衰弱、肺气肿、冠心病等疾患。由于这种负离子对机体的明显作用，故它将成为一项重要的室内卫生状况的评价指标。

1996年研制成功的全球第一台医用负离子治疗仪。可使破环生命体健康的酸性、氧化、活性氧、乳酸等因素逐渐减少，激活细胞组织的新陈代谢，给生命体内部创造良好的环境，造就健康的身体。从而加强生命体自身的恢复力与自然治愈能力，进而克服。

保护环境

空气污染严重的地区大气离子密度很低一些密封舱式的工作室内离子密度极低，不利于人体内五经色胺的形成和释放，长期在这类环境下工作，影响睡眠、精神活动和情绪调节，并易于导致其他综合症状的发生。

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，人们希望改善居室和工作环境的空气质量，享受到大自然浓度的空气负离子。人体的自然防卫只能对付大颗粒的烟尘，而对低于1～2μm的颗粒就无能为力了。因而这些微粒能顺利进入肺内而引起各种疾病。负离子纤维中的负离子在空气中呈“Z”字形移动，很容易给细菌、灰尘、烟雾微粒以及水滴等输送负电荷，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，使污浊空气转化成新鲜清净的空气，从而净化空气。

生物效应

通过大气离子对动物的生物效应的实验研究，人们发现大气离子对动物的生长发育和自然疾病的防治有明显的持续性作用。苏联学者曾对12000只大鼠的自然癌症发生率作了对比观察。其中一组放在接地的金属笼内饲养，以隔离空气负离子的作用；另一组则放在与地绝缘的笼内饲养，其他条件均相同。结果发现，前者的癌症发生率高达4%，而后者只有他们又将6只患有肿瘤的鼠放入与地绝缘的笼内，6周后发现其中有5只肿瘤消失了。现在，国外已经将离子密度调节应用于养禽、养蜂、畜牧等作业，效果同样是积极的。

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