1.  基本概念

2.  負氧離子對人體健康的重要性

3.  自然界負氧離子的主要來源

4.  負氧離子濃度與空氣質量關系

5.  人工產生負氧離子方法

6.  負氧離子的檢測方法

7.  各種負離子辨析

8.  可見光光催化劑（光觸媒）產品介紹

9.  各種負氧離子產品辨析

10.      負氧離子納米噴液的應用與施工

在自然界清新空氣，經過數百萬年的進化才有了今天的人類，世界衛生組織規定清新空氣的負氧離子數為1000-1500個/cm³。因此，人類健康生存需要一定濃度的負氧離子，在空氣污染日益嚴重的現在負氧離子尤為重要。

空氣負離子中，只有小粒徑的部分(負氧離子)能夠通過肺部呼吸對人體產生作用,空氣負離子對有機體的生命、生活起著重要的作用,人們常常將負氧離子喻為“空氣維他命”和“長壽素”。

在自然界中，空氣負離子不斷的產生、消失，維持著動態平衡。但是，現代城市環境中，空氣污染以及電器與現代運輸工具產生的大量正離子，把空氣中的負氧離子消失殆盡?？萍家环矫娼o人類生活帶來巨大的方便，同時也在很多地方威脅人類生存健康，我們要逐漸解決這些不利的因素。

1、            基本概念

（1）   負電性微觀粒子（負電粒子）

帶負電的粒子都稱為負電性粒子，包括：電子本身、物質陰離子或陰離子基團（如：Cl^-、NO₃^-、CO₃^-等）、結合電子的分子（如：負氧離子）、吸附電子的分子（如吸附電子的水分子）、某些放射性粒子。這些帶負電性的粒子在負離子檢測儀上均會有數據，但是所有這一些負電性粒子中只有負氧離子對人體有益。

（2）   負氧離子

具有一定能量的電子與氧分子結合形成帶負電的離子，稱為負氧離子(O₂^-)，過程用化學式表達如下。氧分子如果碰到高能量的電子有時也會形成臭氧分子。

e^- + O₂ = O₂^-

（3）   空氣負離子

空氣在特定條件下會產生一定能量的自由電子，它們與空氣分子結合生成帶負電性的離子，稱為空氣負離子?？諝饨M成是氮氣78%、氧氣21%、惰性氣體0.94%、二氧化碳0.03%、水蒸汽與其它氣體0.03%。容易與自由電子結合的分子是氧與二氧化碳，后者含量很少，因此，人們在說到空氣負離子時也就是指空氣中的負氧離子（當然不嚴謹）。當有水蒸氣時，一部分負氧離子也可能以水合形式存在。

空氣中正離子與負離子同時存在，如果正離子濃度過高,人們就會出現失眠、頭疼、心煩、血壓升高等癥狀。在潔凈大氣中,空氣負離子能存活十幾秒鐘，在污染較嚴重的空氣中,它的壽命非常短,只能存活幾秒?？諝庳撾x子中的負氧離子，半徑小遷移速度較大，是空氣負離子中對人體最有效的一部分。

2、         負氧離子對人體健康的重要性

空氣中的負氧離子對有機體的生命、生活起著重要的作用。負氧離子是一種遷移率大于0.4cm²/（V×s）的小負離子，能進入生物體內，并具有良好的生物活性。

當人們將負氧離子空氣吸入人體呼吸道后，使支氣管平滑肌松弛，解除其痙攣；負氧離子進入肺泡時，通過血液循環將電荷輸送到全身組織細胞。它能改善心肌功能，增強心肌營養和細胞代謝，減輕疲勞，使人精力充沛，提高免疫能力，抗氧化，抗衰老，清除自由基，降低血液粘度。負氧離子還可激活β-內啡肽，穩定自主神經，控制交感神經，預防神經衰弱，改善睡眠。

負氧離子具有較高的活性，有很強的氧化還原作用，抗菌殺菌，增強免疫系統功能；能夠避免過敏性反應及“花粉癥”的發生；對諸多疾病具有顯著的輔助治療作用?？諝庳撾x子也有助于凈化空氣、降低PM2.5濃度。并且，到目前為止，所有相關研究中沒有發現任何副作用。

負氧離子被醫學界稱為 “長壽素”和“空氣維生素”。

3、         自然界負氧離子的主要來源

自然界的宇宙射線、紫外線、雷電、風暴、土壤和空氣放射線的影響，有些空氣分子就釋放出電子，在通常的大氣壓下，被釋放出的電子很快又和空氣中的中性分子結合，而成為負離子。能俘獲這種一定能量的中性分子主要是氧分子，因而，常常把空氣負離子又稱為“負氧離子”。

水通過所謂的Lenard效應可以產生負氧離子。在溪澗的跌失、瀑布的沖擊下，水滴破碎，這個過程中，水分子破解失去電子，它周圍空氣中的氧分子捕獲到這些電子成為負氧離子。這種效應叫做噴筒電效應或瀑布效應。水的流速越大，噴筒電效應越強，負氧離子也就越多。

另外，一些植物的莖、皮、葉等器官或組織分化成針狀結構，這種曲率較小的針狀結構，會發生“尖端放電”作用誘導產生負氧離子。而一些樹木和花草所分泌出的萜烯類和芳香類物質能促使空氣電離產生負氧離子。

注意：上述所有過程都是微弱的。

4、         負氧離子濃度與空氣質量關系

根據世界衛生組織的規定，新鮮空氣中陰離子的標準濃度不得低于1000-1500/cm³。在國家林業局發布的《推進生態文明建設規劃（2013-2020）》中，空氣中負氧離子含量被認為是生態文明建設的重要指標之一。表1是負氧離子濃度與空氣質量的對應關系。

表1 負氧離子濃度與空氣質量的關系

空氣中負離子的多少，受地理條件特殊性影響而含量不同。公園、郊區田野、海濱、湖泊、瀑布附近和森林中含量較多。因此，當人們進入上述場地的時候，頭腦清新，呼吸舒暢和爽快。

5、         人工產生負氧離子方法

（1）   電暈高壓放電

每立方米空氣中約有幾十個天然電子，當在系統兩極施加三萬五千伏（35 kV）左右的直流電壓時，天然電子被電場力加速，當其動能的積累值大于或等于所碰撞的氣體分子的電離電位時，誘發分子電離而產生出正離子和電子，該電子與原有的自由電子又被電場力加速，在負電暈線附近空間將出現鏈式電子增殖反應，形成“電子雪崩”。在電暈區界面的附近空間中電場強度及其梯度迅速下降，正離子被加速引向負極，釋放電荷。氣體分子俘獲自由電子形成負離子。

系統空間中產生負離子濃度不僅與自由電子的濃度有關，還與氣體分子的負電性有關。如果自由電子與氣體分子碰撞生成負離子分子的概率為零，這種氣體分子稱為非負電性分子，如惰性氣體分子與氫氣分子；產生負離子分子的概率不為零，則這種氣體分子稱為負電性分子，負電性愈強則產生負離子分子的概率愈大。若干種氣體分子按負電性由強到弱排列：SO₂ > C_l2 > O₂ > H₂O > C₂HC_l > N₂O > C₂H₂ > CO > CO₂。 從這個排序中可以看出，潔凈的空氣中產生的空氣負離子大部分是負氧離子。

利于電暈產生負氧離子的設備在上世紀初就有研究，但是該方法在產生負氧離子時，也會伴生大量對人體有毒的臭氧，這一問題至今并未得到解決。

（2）   光催化（光觸媒）

納米二氧化鈦是一種具有光催化活性的半導體氧化物，表面除了低能量的基態電子層，還有高能級電子層，當納米二氧化鈦膜受到光照射時，表面電子接收光子的能量，從低能級躍遷到高能級，成為帶有較能量的自由電子，與空氣中的氧分子結合形成負氧離子。這一過程如圖1所示。

圖1 納米二氧化鈦光照下產生負氧離子機理

6、         負氧離子的檢測方法

空氣負離子濃度是由負離子檢測儀來完成。負離子檢測儀主要由離子收集器和電流檢測兩個部分組成。檢測儀的基本原理是：讓空氣在吸氣機的作用下,均勻通過離子收集器，同時對離子收集器的極化板施加一定的電壓，在收集器內形成電勢差，從而形成電場，使得空氣負離子在電場力的作用下向收集板偏轉，離子撞擊到收集板后產生放電，形成電流，再通過電流檢測電路檢測該電流，最后由相關公式計算得到相應的空氣負離子濃度。整個過程如圖2所示。

圖2 空氣負離子檢測儀原理示意圖

7、         各種負離子辨析

負氧離子要由負離子儀檢測，但是反過來負離子儀檢測到的數據不一定都是負氧離子。非常多的帶負電性的粒子都可以在負離子儀上產生數據，如：帶負電和放射性粒子，帶負電的各種分子（CO₂、H₂O、SO₂、CH₃COOH等等），導體尖端放出的電子（電暈），當然負氧離子會在負離子儀上產生數據。上述這一些帶負電性粒子雖然都能夠被負離子儀檢測到，有的甚至數百萬上億，但是它們對人體沒有益處，有的甚至危害身體健康，如放射性物質，如圖3所示。光催化形成的負氧離子濃度不會高得異常，常常在1000-5000個/立方厘米的范圍，并且空間每處檢測到的數據不會差別很大，因為負氧離子是一種小粒徑負離子，具有大的遷移速率，一旦產生會很快在空間擴散均勻分布。放射性物質、尖端放電、揮發性物質等產生的負離子，檢測時離源頭越遠數據會急劇減少。另外，如果是數萬伏電壓下放射電子可以形成負氧離子，但是會伴生有毒害的臭氧，不建議使用。

圖3各種負離子辨析圖示說明

8、         可見光光催化劑（光觸媒）產品介紹

當可見光光觸媒產品噴涂在室內或者車內表面，在室內光/車內光照下，可以不斷釋放負氧離子，濃度達1000-5000個每立方厘米。如果這種可見光光觸媒被固定在基質材料上，配合長波段（如：365-400nm）紫外光光源，可以持久釋放負氧離子，做到人機共存。

可見光光觸媒不但可以在光照下持久釋放負氧離子，還可以光催化降解空氣中的污染物（如甲醛和VOCs等），除去室內車內異味，并且具有優良的殺菌滅病毒功能?？梢姽夤庥|媒的功能如圖4與動畫所示。

圖4 可見光光觸媒光照下釋放負氧離子同時除污染物殺菌滅病毒

9、         各種負氧離子產品辨析（該部分為辨析內容供參考）

負離子粉：一種名稱叫“負離子粉”的粉體產品，不建議作為負氧離子產品使用。此類產品有二種類型，一種是放射性物質，發射帶負電荷的放射性粒子，在負離子儀上會產生很高的數據，但是它不是負“氧”離子。當用檢測放射性的照度計靠近時會發出警報，意味放射性超標，人長期在使用了該產品的環境里，會誘發各種疾病甚至癌癥的風險。

另一類為“電氣石”產品，機理為利用熱電效應或壓電效應產生負氧離子。該機理的合理性值得商榷。熱電效應或壓電效應分別是存在溫度差或者壓力差時產生電流，大小與溫度差或者壓力差成正向關系，在沒有人為干涉的情況下（無加熱按壓超聲波等），同一小空間中的溫度或者壓力差別非常小，難以形成大的電流，即使電子能發射出來，也難以具有較高的能量與氧分子結合形成負氧離子。這種類型的物質，當負離子儀靠近時能產生數據，最大的可能性是它們表面有一定的靜電壓，使負離子儀顯示一定的數據。

負離子液：水溶性靜電物質的水溶液，如果噴涂在物體表面，干燥后形成帶靜電的表面，負離子儀靠近也會有數據，但是離開一定距離數據會急劇減少。

另外，如果把具有負電性揮發性物質配制成水溶液，噴涂在物體的表面，干燥后會不斷向空中揮發帶負電性的粒子，負離子儀會產生數據，這種所謂的負氧離子“產品”最具有欺騙性。但是，一定時間后隨著揮發性物質揮發完，就會再也檢測不到了，從這一點也是可以判斷真偽的。

10、    負氧離子納米噴液的應用與施工（負氧離子工程）

由于負氧離子對人體健康的重要性，在所有人的活動與生活空間都推薦應用；并且推薦應用于某此疾病的輔助治療空間。特別推薦應用于幼稚園、中小學校醫院與療養院等。具體范圍總結如下：

w  人居環境：居室、別墅、酒店、旅館等

w  工作環境：辦公室、會議室、寫字樓、實驗室等

w  交通運輸：汽車站、飛機場、高鐵站、地鐵站等

w  交通工具：車輛、飛機、火車、高鐵、船舶等

w  娛樂環境：網吧、電影院、歌舞廳、KTV廳等

w  醫療系統：醫院、衛生所、保健院、門診部、急救中心、防疫站等

w  教育系統：學校教室、宿舍、禮堂、食堂、圖書館等。

由于鈦唐納米負氧離子噴涂液產品是一種納米材料，它的施工噴槍噴嘴要求細小，口徑不要大于1.0mm，最好小于0.5mm以下。如果是手動瓶要選用霧化好的噴頭。施工時，不要形成大的液滴，更不要產生流掛，不小心過量，在它完全干透前擦拭掉即可。如果不小心過量使用，在物體表面產生了痕跡，由于納米材料好的附著力，不能輕易擦掉，也不用擔心，建議用擰干的濕毛巾沾牙膏耐心擦拭干凈。

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