大、小粒徑負離子的區分及清新空氣評價方法

物理學中我們都知道，物質是由分子組成的，分子是由原子組成的，原子是由原子核及圍繞其旋轉的電子組成，得到電子時顯負電性，失去電子時顯正電性，我們把正負電子運動現象稱為：離子現象。自然狀態下，空氣分子的極性呈中性，即：不帶電荷。但在宇宙射線、紫外線、微量元素輻射、雷擊閃電等作用下，空氣分子會失去部分圍繞原子核旋轉的最外層電子，使空氣發生電離，逃逸原子核束縛的電子稱為：自由電子，帶負電荷。當自由電子與其它中性氣體分子結合后，就形成帶負電荷的空氣負離子。

負離子產生原理

自然界中空氣正、負離子是在紫外線宇宙射線、放射性物質、雷電、風暴、瀑布、海浪沖擊下產生，既是不斷產生，又不斷消失，保持某一動態平衡狀態。同時；因地面對于大氣電離層形成的靜電場，地面為負極，結果；空氣負離子受地面排斥，空氣正離子則受地面吸引，所以，在一般情況下，地表面正離子稍多于負離子，而在高處，空間中的負離子會稍多于正離子。

在景區或者環境質量比較好的效區地帶，山林、樹冠，葉端的尖端放電，及雷電，瀑布，海浪的沖擊下，會形成較高濃度的空氣負離子環境，使空氣清新，使人心曠神怡。而人煙稠密的大都市、工業污染地區、密閉的空調間，所產生的污染物及污染物的液體、固體和各種生物體與空氣形成的氣溶膠，使大量的空氣離子結合成大離子而沉降、失去活性，及使空氣負離子濃度降低，并出現正、負離子很不平衡狀態，而令人感到不適，甚至頭昏、頭痛、惡心、嘔吐、情緒不安、呼吸困難、工作效率下降，以至引起一些癥狀不明的病變。因此，提高環境中空氣負離子濃度，以維持其適當的正負離子平衡，而改善空氣環境質素，日益受到人們關注。

高濃度的負離子對于環境質量及人體健康等都有改善作用

負離子很少以單個方式存在于環境中，多是以幾個或者多個成團方式存在于環境中。雖然空氣負離子對環境及人體健康大有益處，但其中起作用的主要是體積小、活性高的小粒徑負離子團，這是因為，小粒徑的負離子團的體積小、重量輕、移動快，具有良好的生物活性，易于透過人體血腦屏障，進入人體發揮其生物效應。

關于不同粒徑的負離子的定義及區分，清華大學博導、中科院專家林金明教授所著的《環境健康與負氧離子》一書中如下定義：

空氣的正、負離子，按其遷移率大小可分為大、中、小離子。離子遷移率大于0.4 cm2/（V`s）為小離子，小于0.04 cm2/（V`s）為大離子，介于s兩者之間則為中離子。接近分子大小的荷電原子團或分子團，都屬于小的空氣離子。小粒徑的輕離子在電場中運動速度較快，為1～2 cm2/V.S中，這些小的空氣離子具有高的運動速度，在大氣中互相碰撞，又不斷聚集，形成大離子或中離子，大粒徑的負離子在電場中運動較慢，僅為0.0005 cm2/V.S，所以其生物活性相比小粒徑負離子要差得多。

小粒徑負離子主要存在于污染物比較少、空氣流通性較好的自然環境中，森林、公園等場所環境之所以能有效形成高濃度的小粒徑負離子環境，主要原因主要：一是負離子產生源頭多、分布廣（植物、水源、巖石等都是負離子生成源），二是環境中污染物少（綠色植物可以有效吸附及分解污染物），三是良好的空氣流通環境（不像城市里面，有太多的高大建筑物干擾空氣流通）。所有因素綜合在一起，才會讓空間的負離子不容易形成大粒徑的負離子團，且良好的環境也有得于負離子具備更好的運動性及活性。

備注：離子的遷移度，指單位電場中的離子的遷移度以單位k,以m2/(V?s)來表示，電場強度為E（V/M）,離子的平均速度為V（M/S），離子的遷移度k=V/E來計算。

l  空氣清新度評價方法

目前國內外對空氣負離子的評價還沒有統一的標準，常規采用單極系數和安倍空氣質量評價系數這兩個應用最廣的評價指標進行分析。

1.     單極系數(q)

在正常大氣中，空氣正、負離子濃度一般不相等，這種特征被稱為大氣的單極性。單極性用單級系數來表示，即空氣中正離子與負離子的比值，q=n⁺/n^-。

許多學者對不同地區的相關研究表明，通常陸地上q值為1．2左右；大多數學者認為q值等于或小于1時，才能給人以舒適感。單級系數越小，表示空氣中負離子濃度比正離子濃度高得越多，對人體越有利。日本學者研究表明，當空氣中負離子濃度值大于1000個/cm³，且q值小于1時，空氣清潔舒適，對人體健康最有益。

2.     安倍空氣質量評價系數(CI)

日本學者安倍通過對城市居民生活區空氣離子的研究，建立了安倍空氣離子評價指數。安培空氣質量評價系數反映了空氣中離子濃度接近自然界空氣離子化水平的程度，見公式：

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

公式中CI為空氣質量評價指數；n^-為空氣負離子濃度(個/cm³)；q為單極系數；1000為滿足人體生物學效應最低需求的空氣負離子濃度(個/cm³)。

空氣質量評價指數把空氣負離子作為指標，同時又考慮了正、負離子的構成比，較為全面和客觀，因此在國外的城市空氣離子評價中已經得到了廣泛的應用，其評價標準見下表1。

3.     空氣正、負離子濃度監測設備

目前，市面上用于檢測空氣負離子濃度的設備有很種，根據這些設備的結構及檢測方式，主要是以采用平行電板式結構的空氣負離子檢測儀和電容式吸入法結構（或叫圓筒式結構）的空氣負離子檢測儀，前一種結構簡單，主要以測中、大粒徑負離子為主，后一種結構復雜，主要是測小粒徑負離子為主。由于自然環境中的負離子主要以小粒徑負離子為主要存在方式，所以針對環境負離子嘗試監測，我們建議采用后一種。

目前來說，電容式吸入法結構（或叫圓筒式結構）的空氣負離子檢測儀由于結構復雜，技術含量高，所以目前市場上銷售的產品基本以進口設備為主，而這其中，又以日本COM-SYSTEM公司生產的COM-3600F空氣負離子檢測儀和COM-3800雙探頭空氣負離子檢測儀應用最為廣泛，這兩款設備的各方面性能都代表了目前該領域最高水準。

COM-3600F空氣負離子檢測儀和COM-3800雙探頭空氣負離子檢測儀嚴格遵照“日本JISB9929氣體離子密度標準測量方法”標準，性能優異，功能全面，非常適合于氣象條件多變的戶外環境負離子濃度監測。兩款設備的核心探測器均采用“日本JISB9929氣體離子密度標準測量方法”標準中認證的大尺寸、冷凝式同軸二重圓筒式構造，具備極佳的負離子的收集效率，同時具備良好的準確性及穩定性，特別是針對速度速度極快的小粒徑離子具備極佳的收集能力,離子收集效率非常優秀（收集效率達95%以上）、檢測范圍寬廣（0~5,000,000個/cm3）、長期工作穩定性能也非常好。特別適合于環境質量監測、研究、負離子相關產品通用性鑒定等應用。

COM-3600F空氣負離子檢測儀和COM-3800雙探頭空氣負離子檢測儀的區別在于，COM-3600F采用單探測器結構，只能工作于單通道模式（即只能工作于單一負離子濃度或正離子濃度檢測模式，而COM-3800采用雙探測器結構，可以工作于單通道模式或雙通道模式（同時監測空氣中正離子濃度、負離子濃度），相對來說，COM-3800更要徹底的滿足安倍空氣質量評價系數法要求，檢測結果更具專業性及權威性。

另外，兩款設備都完全符合單極系數法，具備手動監測或者自動監測兩種模式，可以手動選擇監測空氣中正離子濃度或負離子濃度，也可以自動監測空氣中的正離子和負離子濃度，儀器內置溫度和濕度模塊，可自動同時監測空氣中溫、濕度。所有監測數據可以通過PC軟件自動采集監測數據，實現無人持守監測，減小人為因素干擾，非常適合復雜環境中使用。

COM-3600F空氣負離子監測儀

COM-3600F空氣負離子監測儀用于環境空氣質量監測

COM-3800雙探頭空氣負離子監測儀

COM-3800雙探頭空氣負離子監測儀用于環境空氣質量監測

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