在自然界清新空氣，經(jīng)過(guò)數百萬(wàn)年的進(jìn)化才有了今天的人類(lèi)，世界衛生組織規定清新空氣的負氧離子數為1000-1500個(gè)/cm³。因此，人類(lèi)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(guò)肺部呼吸對人體產(chǎn)生作用,空氣負離子對有機體的生命、生活起著(zhù)重要的作用,人們常常將負氧離子喻為“空氣維他命”和“長(cháng)壽素”。

在自然界中，空氣負離子不斷的產(chǎn)生、消失，維持著(zhù)動(dòng)態(tài)平衡。但是，現代城市環(huán)境中，空氣污染以及電器與現代運輸工具產(chǎn)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(lèi)生活帶來(lái)巨大的方便，同時(shí)也在很多地方威脅人類(lèi)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(chēng)為負氧離子(O₂^-)，過(guò)程用化學(xué)式1-1表達如下。目前能安全形成負氧離子的方法只有納米二氧化鈦光催化，為了與其它偽劣過(guò)程區別，我們可以給它一個(gè)專(zhuān)門(mén)的名稱(chēng)“光生負氧離子”，也就是說(shuō)，如果人為產(chǎn)生負氧離子，只有“光生負氧離子”是安全真實(shí)的。

e^- + O₂ = O₂^-    _式1-1

（2） 氧離子

氧離子是氧原子在與其它化學(xué)元素形成氧化物時(shí)形成的，由于氧元素的電負性較高，當它與其它金屬或非金屬形成化合物或者基團時(shí)，會(huì )得到二個(gè)電子，形成氧離子，用符號[O^2-]表示，它不能像負氧離子那樣自由存在，只能與其它元素同時(shí)存在于物質(zhì)中，如：氧化鐵（Fe₂O₃），二氧化碳(CO₂)。

 （3） 負電性微觀(guān)粒子（負電粒子）

帶負電的粒子都稱(chēng)為負電性粒子，包括：電子本身、物質(zhì)陰離子或陰離子基團（如：Cl^-、NO₃^-、CO₃^2-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(huì )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。因此，負離子儀上有數據，不一定就代表是負氧離子，這一點(diǎn)大家務(wù)必要注意。放射性物質(zhì)、電子尖端放電與揮發(fā)性負電性分子都會(huì )在負離子儀上產(chǎn)生數據，目前，人為產(chǎn)生負氧離子的唯一安全技術(shù)只有納米光催化，稱(chēng)為“光生負氧離子”。

 （4） 空氣負離子

空氣在特定條件下會(huì )產(chǎn)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(chēng)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(shuō)到空氣負離子時(shí)也就是指空氣中的負氧離子（當然不嚴謹）。當有水蒸氣時(shí)，一部分負氧離子也可能以水合形式存在。

在潔凈大氣中，空氣負離子長(cháng)時(shí)間存在，在污染較嚴重的空氣中，它的壽命非常短。

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(zhù)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(jìn)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(jìn)入肺泡時(shí)，通過(guò)血液循環(huán)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(yíng)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(jīng)，控制交感神經(jīng)，預防神經(jīng)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(guò)敏性反應及“花粉癥”的發(fā)生；對諸多疾病具有顯著(zhù)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(guān)研究中沒(méi)有發(fā)現任何副作用。

負氧離子被醫學(xué)界稱(chēng)為 “長(cháng)壽素”和“空氣維生素”。

3、自然界負氧離子的主要來(lái)源

自然界的宇宙射線(xiàn)、紫外線(xiàn)、雷電、風(fēng)暴、土壤和空氣放射線(xiàn)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(chēng)為“負氧離子”。

水通過(guò)所謂的Lenard效應可以產(chǎn)生負氧離子。在溪澗的跌失、瀑布的沖擊下，水滴破碎，這個(gè)過(guò)程中，水分子破解失去電子，它周?chē)諝庵械难醴肿硬东@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(huì )發(fā)生“尖端放電”作用誘導產(chǎn)生負氧離子。而一些樹(shù)木和花草所分泌出的萜烯類(lèi)和芳香類(lèi)物質(zhì)能促使空氣電離產(chǎn)生負氧離子。

注意：上述所有過(guò)程都是微弱的。

4、負氧離子濃度與空氣質(zhì)量關(guān)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 個(gè)/cm³。在國家林業(yè)局發(fā)布的《推進(jìn)生態(tài)文明建設規劃（2013-2020）》中，空氣中負氧離子含量被認為是生態(tài)文明建設的重要指標之一。表1是負氧離子濃度與空氣質(zhì)量的對應關(guān)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(jìn)入上述場(chǎng)地的時(shí)候，頭腦清新，呼吸舒暢和爽快。

5、人工產(chǎn)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(gè)天然電子，當在系統兩極施加三萬(wàn)五千伏（35 kV）左右的直流電壓時(shí)，天然電子被電場(chǎng)力加速，當其動(dòng)能的積累值大于或等于所碰撞的氣體分子的電離電位時(shí)，誘發(fā)分子電離而產(chǎn)生出正離子和電子，該電子與原有的自由電子又被電場(chǎng)力加速，在負電暈線(xiàn)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(chǎng)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(chǎn)生負離子濃度不僅與自由電子的濃度有關(guān)，還與氣體分子的負電性有關(guān)。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(chēng)為非負電性分子，如惰性氣體分子與氫氣分子；產(chǎn)生負離子分子的概率不為零，則這種氣體分子稱(chēng)為負電性分子，負電性愈強則產(chǎn)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(gè)排序中可以看出，潔凈的空氣中產(chǎn)生的空氣負離子大部分是負氧離子。

利于電暈產(chǎn)生負氧離子的設備在上世紀初就有研究，但是該方法在產(chǎn)生負氧離子時(shí)，也會(huì )伴生大量對人體有毒的臭氧，這一問(wèn)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(tài)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(shí)，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(guò)程如圖1所示。

圖1 納米二氧化鈦光照下產(chǎn)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(lái)完成。負離子檢測儀主要由離子收集器和電流檢測兩個(gè)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(guò)離子收集器，同時(shí)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(chǎng)，使得空氣負離子在電場(chǎng)力的作用下向收集板偏轉，離子撞擊到收集板后產(chǎn)生放電，形成電流，再通過(guò)電流檢測電路檢測該電流，最后由相關(guān)公式計算得到相應的空氣負離子濃度。整個(gè)過(guò)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(guò)來(lái)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(chǎn)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(huì )在負離子儀上產(chǎn)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(wàn)上億，但是它們對人體沒(méi)有益處，有的甚至危害身體健康，如放射性物質(zhì)，如圖3所示。光催化形成的負氧離子濃度不會(huì )高得異常，常常在1000-5000個(gè)/立方厘米的范圍，并且空間每處檢測到的數據不會(huì )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(chǎn)生會(huì )很快在空間擴散均勻分布。放射性物質(zhì)、尖端放電、揮發(fā)性物質(zhì)等產(chǎn)生的負離子，檢測時(shí)離源頭越遠數據會(huì )急劇減少。另外，如果是數萬(wàn)伏電壓下放射電子可以形成負氧離子，但是會(huì )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(shuō)明

8、可見(jiàn)光光催化劑（光觸媒）產(chǎn)品介紹

當可見(jiàn)光光觸媒產(chǎn)品噴涂在室內或者車(chē)內表面，在室內光/車(chē)內光照下，可以不斷釋放負氧離子，濃度達1000-5000個(gè)每立方厘米。如果這種可見(jiàn)光光觸媒被固定在基質(zhì)材料上，配合長(cháng)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(jiàn)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(chē)內異味，并且具有優(yōu)良的殺菌滅病毒功能?？梢?jiàn)光光觸媒的功能如圖4與動(dòng)畫(huà)所示。

圖4 可見(jiàn)光光觸媒光照下釋放負氧離子同時(shí)除污染物殺菌滅病毒

9、 各種負氧離子產(chǎn)品辨析（該部分為辨析內容供參考）

負離子粉：一種名稱(chēng)叫“負離子粉”的粉體產(chǎn)品，不建議作為負氧離子產(chǎn)品使用。此類(lèi)產(chǎn)品有二種類(lèi)型，一種是放射性物質(zhì)，發(fā)射帶負電荷的放射性粒子，在負離子儀上會(huì )產(chǎn)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(shí)會(huì )發(fā)出警報，意味放射性超標，人長(cháng)期在使用了該產(chǎn)品的環(huán)境里，會(huì )誘發(fā)各種疾病甚至癌癥的風(fēng)險。

另一類(lèi)為“電氣石”產(chǎn)品，機理為利用熱電效應或壓電效應產(chǎn)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(shí)產(chǎn)生電流，大小與溫度差或者壓力差成正向關(guān)系，在沒(méi)有人為干涉的情況下（無(wú)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(fā)射出來(lái)，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(lèi)型的物質(zhì)，當負離子儀靠近時(shí)能產(chǎn)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(zhì)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(huì )有數據，但是離開(kāi)一定距離數據會(huì )急劇減少。

另外，如果把具有負電性揮發(fā)性物質(zhì)配制成水溶液，噴涂在物體的表面，干燥后會(huì )不斷向空中揮發(fā)帶負電性的粒子，負離子儀會(huì )產(chǎn)生數據，這種所謂的負氧離子“產(chǎn)品”最具有欺騙性。但是，一定時(shí)間后隨著(zhù)揮發(fā)性物質(zhì)揮發(fā)完，就會(huì )再也檢測不到了，從這一點(diǎn)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(dòng)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(xué)校醫院與療養院等。具體范圍總結如下：

• 人居環(huán)境：居室、別墅、酒店、旅館等

• 工作環(huán)境：辦公室、會(huì )議室、寫(xiě)字樓、實(shí)驗室等

• 交通運輸：汽車(chē)站、飛機場(chǎng)、高鐵站、地鐵站等

• 交通工具：車(chē)輛、飛機、火車(chē)、高鐵、船舶等

• 娛樂(lè )環(huán)境：網(wǎng)吧、電影院、歌舞廳、KTV廳等

• 醫療系統：醫院、衛生所、保健院、門(mén)診部、急救中心、防疫站等

• 教育系統：學(xué)校教室、宿舍、禮堂、食堂、圖書(shū)館等。

由于鈦唐納米負氧離子噴涂液產(chǎn)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(dòng)瓶要選用霧化好的噴頭。施工時(shí)，不要形成大的液滴，更不要產(chǎn)生流掛，不小心過(guò)量，在它完全干透前擦拭掉即可。如果不小心過(guò)量使用，在物體表面產(chǎn)生了痕跡，由于納米材料好的附著(zhù)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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