大、小粒径负离子的区分及清新空气评价方法

物理学中我们都知道，物质是由分子组成的，分子是由原子组成的，原子是由原子核及围绕其旋转的电子组成，得到电子时显负电性，失去电子时显正电性，我们把正负电子运动现象称为：离子现象。自然状态下，空气分子的极性呈中性，即：不带电荷。但在宇宙射线、紫外线、微量元素辐射、雷击闪电等作用下，空气分子会失去部分围绕原子核旋转的最外层电子，使空气发生电离，逃逸原子核束缚的电子称为：自由电子，带负电荷。当自由电子与其它中性气体分子结合后，就形成带负电荷的空气负离子。

负离子产生原理

自然界中空气正、负离子是在紫外线宇宙射线、放射性物质、雷电、风暴、瀑布、海浪冲击下产生，既是不断产生，又不断消失，保持某一动态平衡状态。同时；因地面对于大气电离层形成的静电场，地面为负极，结果；空气负离子受地面排斥，空气正离子则受地面吸引，所以，在一般情况下，地表面正离子稍多于负离子，而在高处，空间中的负离子会稍多于正离子。

在景区或者环境质量比较好的效区地带，山林、树冠，叶端的尖端放电，及雷电，瀑布，海浪的冲击下，会形成较高浓度的空气负离子环境，使空气清新，使人心旷神怡。而人烟稠密的大都市、工业污染地区、密闭的空调间，所产生的污染物及污染物的液体、固体和各种生物体与空气形成的气溶胶，使大量的空气离子结合成大离子而沉降、失去活性，及使空气负离子浓度降低，并出现正、负离子很不平衡状态，而令人感到不适，甚至头昏、头痛、恶心、呕吐、情绪不安、呼吸困难、工作效率下降，以至引起一些症状不明的病变。因此，提高环境中空气负离子浓度，以维持其适当的正负离子平衡，而改善空气环境质素，日益受到人们关注。

高浓度的负离子对于环境质量及人体健康等都有改善作用

负离子很少以单个方式存在于环境中，多是以几个或者多个成团方式存在于环境中。虽然空气负离子对环境及人体健康大有益处，但其中起作用的主要是体积小、活性高的小粒径负离子团，这是因为，小粒径的负离子团的体积小、重量轻、移动快，具有良好的生物活性，易于透过人体血脑屏障，进入人体发挥其生物效应。

关于不同粒径的负离子的定义及区分，清华大学博导、中科院专家林金明教授所著的《环境健康与负氧离子》一书中如下定义：

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 cm²/（V`s）为小离子，小于0.04 cm²/（V`s）为大离子，介于s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。小粒径的轻离子在电场中运动速度较快，为1～2 cm²/V.S中，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，大粒径的负离子在电场中运动较慢，仅为0.0005 cm²/V.S，所以其生物活性相比小粒径负离子要差得多。

小粒径负离子主要存在于污染物比较少、空气流通性较好的自然环境中，森林、公园等场所环境之所以能有效形成高浓度的小粒径负离子环境，主要原因主要：一是负离子产生源头多、分布广（植物、水源、岩石等都是负离子生成源），二是环境中污染物少（绿色植物可以有效吸附及分解污染物），三是良好的空气流通环境（不像城市里面，有太多的高大建筑物干扰空气流通）。所有因素综合在一起，才会让空间的负离子不容易形成大粒径的负离子团，且良好的环境也有得于负离子具备更好的运动性及活性。

备注：离子的迁移度，指单位电场中的离子的迁移度以单位k,以m2/(V・s)来表示，电场强度为E（V/M）,离子的平均速度为V（M/S），离子的迁移度k=V/E来计算。

l  空气清新度评价方法

目前国内外对空气负离子的评价还没有统一的标准，常规采用单极系数和安倍空气质量评价系数这两个应用最广的评价指标进行分析。

1.     单极系数(q)

在正常大气中，空气正、负离子浓度一般不相等，这种特征被称为大气的单极性。单极性用单级系数来表示，即空气中正离子与负离子的比值，q=n⁺/n^-。

许多学者对不同地区的相关研究表明，通常陆地上q值为1．2左右；大多数学者认为q值等于或小于1时，才能给人以舒适感。单级系数越小，表示空气中负离子浓度比正离子浓度高得越多，对人体越有利。日本学者研究表明，当空气中负离子浓度值大于1000个/cm³，且q值小于1时，空气清洁舒适，对人体健康最有益。

2.     安倍空气质量评价系数(CI)

日本学者安倍通过对城市居民生活区空气离子的研究，建立了安倍空气离子评价指数。安培空气质量评价系数反映了空气中离子浓度接近自然界空气离子化水平的程度，见公式：

CI=( n^-/1000)x(1/q)

公式中CI为空气质量评价指数；n^-为空气负离子浓度(个/cm³)；q为单极系数；1000为满足人体生物学效应最低需求的空气负离子浓度(个/cm³)。

空气质量评价指数把空气负离子作为指标，同时又考虑了正、负离子的构成比，较为全面和客观，因此在国外的城市空气离子评价中已经得到了广泛的应用，其评价标准见下表1。

3.     空气正、负离子浓度监测设备

目前，市面上用于检测空气负离子浓度的设备有很种，根据这些设备的结构及检测方式，主要是以采用平行电板式结构的空气负离子检测仪和电容式吸入法结构（或叫圆筒式结构）的空气负离子检测仪，前一种结构简单，主要以测中、大粒径负离子为主，后一种结构复杂，主要是测小粒径负离子为主。由于自然环境中的负离子主要以小粒径负离子为主要存在方式，所以针对环境负离子尝试监测，我们建议采用后一种。

目前来说，电容式吸入法结构（或叫圆筒式结构）的空气负离子检测仪由于结构复杂，技术含量高，所以目前市场上销售的产品基本以进口设备为主，而这其中，又以日本COM-SYSTEM公司生产的COM-3600F空气负离子检测仪和COM-3800双探头空气负离子检测仪应用最为广泛，这两款设备的各方面性能都代表了目前该领域最高水准。

COM-3600F空气负离子检测仪和COM-3800双探头空气负离子检测仪严格遵照“日本JISB9929气体离子密度标准测量方法”标准，性能优异，功能全面，非常适合于气象条件多变的户外环境负离子浓度监测。两款设备的核心探测器均采用“日本JISB9929气体离子密度标准测量方法”标准中认证的大尺寸、冷凝式同轴二重圆筒式构造，具备极佳的负离子的收集效率，同时具备良好的准确性及稳定性，特别是针对速度速度极快的小粒径离子具备极佳的收集能力,离子收集效率非常优秀（收集效率达95%以上）、检测范围宽广（0~5,000,000个/cm3）、长期工作稳定性能也非常好。特别适合于环境质量监测、研究、负离子相关产品通用性鉴定等应用。

COM-3600F空气负离子检测仪和COM-3800双探头空气负离子检测仪的区别在于，COM-3600F采用单探测器结构，只能工作于单通道模式（即只能工作于单一负离子浓度或正离子浓度检测模式，而COM-3800采用双探测器结构，可以工作于单通道模式或双通道模式（同时监测空气中正离子浓度、负离子浓度），相对来说，COM-3800更要彻底的满足安倍空气质量评价系数法要求，检测结果更具专业性及权威性。

另外，两款设备都完全符合单极系数法，具备手动监测或者自动监测两种模式，可以手动选择监测空气中正离子浓度或负离子浓度，也可以自动监测空气中的正离子和负离子浓度，仪器内置温度和湿度模块，可自动同时监测空气中温、湿度。所有监测数据可以通过PC软件自动采集监测数据，实现无人持守监测，减小人为因素干扰，非常适合复杂环境中使用。

COM-3600F空气负离子监测仪

COM-3600F空气负离子监测仪用于环境空气质量监测

COM-3800双探头空气负离子监测仪

COM-3800双探头空气负离子监测仪用于环境空气质量监测

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