空氣是人類賴以生存的重要條件之一, 自上世紀30年代英國學者威爾遜與法國學者埃爾斯特和格特爾證實了空氣中存在游離態的負氧離子以來，人們對空氣負離子的研究經歷了近百年的發展、應用階段。經過科學家不斷的探索，空氣負離子在健康方面的諸多功能正慢慢改變人們的生活，空氣負離子亦被譽為“空氣維生素和生長素”，對人體健康十分有益，研究證明，當空氣中負離子濃度超過10000個/cm3時，對多種人體健康疾病有良好的輔助治療作用。因此，空氣負離子對空氣污染物的凈化功能也使其已成為評價旅游環境空氣清潔程度的重要指標之一，世界衛生組織也定義：當空氣中負離子濃度達到1500個/cm3時才算是清新空氣。
空氣負離子對人體健康的功效
世衛組織公布的新鮮空氣負離子濃度標準
當前環境污染的問題越來越受到民眾關注，正因為空氣負離子在空氣負離子可以用來改善微小氣候環境,因此目前針對空氣負離子的研究越來越多，已成為“ 電氣候學”這門新興的邊緣科學的一項新技術。同時目前，市場上已有越來越多的生產企業制造出了各式各樣的負離子凈化及保健產品。
不過，對于許多消費者來講，很多時候對空氣負離子并不太了解，今天我們就帶大家來好好認識一下負離子。
l 負離子的生理作用
人體本身就是一個復雜的奇妙的帶電系統細胞就是一個微型電池, 細胞膜內有50~90mV的電位差, 通過細胞電池不斷充放電來維持大腦指揮各部器官的正常生理活動。而細胞的充放電又必須由負離子來維持，因此，負離子是維持人體器管正常活動所必須的生命食糧。
負離子的生理作用
l 負離子產生的機理
在正常狀態下, 氣體的原子處于能級, 這時電子在離核最近的軌道上運動原子處于狀態, 呈中性。當空氣受宇宙射線、紫外線、放射性射線、強電場或光的照射時, 空氣分子能夠從這些外來的因素中吸取一定的能量而激發電離。
空氣中負離子的濃度與空氣分子處于電離和激發的狀態有很大關系。所謂電離, 就是大氣中形成帶正電荷或負電荷粒子的過程。所謂激發, 就是原子從外界吸取一定的能量, 使原子的價電子躍遷到較高能級去的過程。電子獲得外界一定動能與空氣原子碰撞, 是造成空氣原子激發和電離的重要條件。
電子對原子的碰撞分為兩種，一種是彈性碰撞, 即粒子部分地交換能量而它們的動能總和保持不變。這時, 空氣原子內部的狀態也是不變的, 如圖1所示，在這種狀態下, 空氣中的氧分子O2就不會變為負氧離子。
圖 1
另一種是非彈性碰撞。非彈性碰撞又分為兩種情況, 一種非彈性碰撞是原子吸收電子的能量, 只引起原子的激發, 碰撞電子附在中性原子的外層, 如果這中性原子是氧原子, 它就會變成我們所需要的空氣負氧離子, 如圖2。另一種非彈性碰撞是原子吸收碰撞電子的能量而電離, 除了原始碰撞電子, 還生成正離子及電離電子, 如圖3，這時電子不會附在原子上, 形不成負離子。
圖 2
圖 3
顯然, 只有激發原子,才能使電子附在原子上產生負離子。所以, 要增加負離子的濃度,實際上是靠負離子發生器電極所產生的電壓, 使電子動能達到一定的值, 以保證原子激發而不被電離來實現的。
為了激發原子, 電子所必需的能量稱為激發能, 激發能量可用激發電位U0來表示, 使一個常態原子電離所需的最小能量稱為電離能U1。
從表1可以看出，運動電子在電場中電離某一元素的電位U1都比激發它的電位U0要大，這說明電子激發中性氧分子, 使之變為負氧離子所需要的電壓, 要比使它電離的電壓為小。前者是增加空氣中負氧離子濃度的條件,而后者不能增加空氣中負氧離子的濃度。所以, 要提高空氣中負離子的濃度, 只能對負離子發生器加適當電壓。但是，需要注意的是，盲目增加電壓不僅不能增加負離子濃度, 而且會隨著電離產生一些有害氣體(見的就是臭氧氣體)對人體帶來不良影響。圖4是用大氣離子濃度測試儀在距電極30cm處的測試數據。
氣體 | 激發電位U0（V） | 電離電位U1（V） |
H2 | 11.10 | 15.4 |
He | 20.86 | 24.5 |
Ne | 16.62 | 21.5 |
Kr | 11.56 | 15.7 |
Xe | 9.98 | 14.0 |
Ar | 8.39 | 12.1 |
Eg | 4.86 | 10.4 |
激發電位與電離電位
圖 4
l 負離子濃度隨距離和時間的衰減規律
負離子的濃度是負離子發生器的一個重要技術指標, 一般我們說它的濃度時, 都是指在某一位置上的濃度, 因為位置不同, 濃度也往往不同。一般常說的濃度是指距電極30cm處的負離子濃度。
理論上來講，負離子發生器工作時有穩定的電壓、穩定的工作位置和環境, 這時它排出的負離子雖然是流動的, 但對于空間任一點的體密度和面密度來說都是隨時間變化的。那么, 對于空間每一體積元來說, 只要流入的電量等于流出的電量, 就達到了電荷分布不隨時間變化的要求。因此,在發生器的周圍形成的靜電場可作為恒定電場的特例。那么根據電荷守恒定律，可以得知負離子發生器周圍的負離子濃度隨距離是按指數規律衰減，實際測試結果也是符合這個規律的。
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