大氣離子

地球表面的大氣層是一個巨大的球面電容器，其一面是固體和液體的地球表面，帶負電；另一面是120千米千米以外的電離層，帶正電。這個電容器內部的大氣層中存在着正離子和負離子，所以在不斷地放電。據估計，大氣放電的總功率達數億千瓦。 ^[1] 

大氣離子主要由大氣和地球內的放射性物質以及宇宙線的作用而產生。陸地上最低層大氣的電離，主要取決於地殼中放射性物質的作用，以大約每立方厘米、每秒產生8對離子的速率電離，即離化率為8/（釐米·秒）。隨着高度增加，宇宙線的作用越來越大。在海洋上，宇宙線起主要作用。離化率最初隨高度而增加，就中緯度地區而言，在12公里高度上達到45/（釐米·秒）的極大值，繼續往上，隨着大氣密度的減小，離化率也大大降低。

大氣中的離子由幹放電覆合等過程而減少的同時又在不斷生成鐳的衰變，放射性輻射，光電效應，太陽的紫外輻射和微粒輻射、宇宙線的作用，雷電，摩擦起電，有機物腐敗和多種化學反應，等等，都在不斷產生着大量的空氣離子大氣中的離子密度就是在這種不斷生成和消失的過程中保持動態的平衡。 ^[1] 

大氣離子主要分小（輕）離子和大（重）離子兩種：通常的小離子為幾個中性分子聚集在一個離子周圍而成的粒子，其半徑約為10^-8～10^-5釐米，大約具有1.5釐米/（伏·秒）的離子遷移率（離子在單位電場強度作用下的平均運動速度）；小離子附着到大得多的中性氣溶膠粒子上就形成大離子，它的遷移率只有（10～10）釐米/（伏·秒）。這些離子的存在，使低層大氣具有微弱的導電性，不過，這種導電性主要取決於小離子。

失去電子的分子（團）或原子顯示正電性叫正離子，獲得多餘電子的分子（團）或原子顯示負電性叫負離子。

空氣負離子又稱負氧離子，是指獲得1個或1個以上的電子帶負電荷的氧氣離子。空氣主要成分是氮、氧、二氧化碳和水蒸氣。氮佔78%，氧佔21%，二氧化碳佔0.03%，氮對電子無親和力，只有氧和二氧化碳對電子有親和力，但氧含量是二氧化碳含量的700倍，因此，空氣中生成的負離子絕大多數是空氣負氧離子。它是空氣中的氧分子結合了自由電子而形成的。

自然界的放電（閃電）現象、光電效應、噴泉、瀑布等都能使周圍空氣電離，形成負氧離子。負離子具有極佳的淨化除塵，減少二手煙危害、改善預防呼吸道疾病、改善睡眠、抗氧化、防衰老、清除體內自由基、降低血液粘稠度的效果，在醫學界享有“維他氧”“空氣維生素”“長壽素”“空氣維他命”等美稱。

大氣離子分輕、中、重型三類，經過各種檢測和分析，本世紀50年代以後，一般認為輕型負離子是一價的氧氣分子離子，輕型正離子是一價的二氧化碳分子離子。中、重型離子則是分子離子的集結或吸附了輕離子的固體、液體微粒。它們的質量比輕離子大得多，因而活動性差。

通常所説的大氣離子密度往往即指輕離子密度，新鮮空氣中的正、負離子密度均在每立方厘米數百至數千個。正、負離子密度的比值稱為單極性係數，一般稍大於1。 ^[1] 

大氣離子的濃度受很多因子所控制，主要有各種離化作用，小離子、大離子和小、大離子之間的複合作用，大氣中的平流和大氣湍流擴散輸送作用，以及大氣電場的引力作用等。平均而言，同一種符號的小、大離子濃度，在海洋上空大約分別為700個/釐米和200個/釐米；在鄉村上空大約分別為600個/釐米和2000個/釐米；而在城市上空則大約分別為100個/釐米和20000個/釐米。這説明氣溶膠粒子越多的地方，大離子越多，並且大、小離子濃度的變化趨勢相反。海陸上空，負、正離子濃度相差不大，但正離子稍多。

空氣負離子是對人體健康非常有益的一種物質。當人們通過呼吸將空氣負離子送進肺泡時，能刺激神經系統產生良好效應，經血液循環把所帶電荷送到全身組織細胞中，能改善心肌功能，增強心肌營養和細胞代謝，提高免疫能力，促進健康。人吸入一定濃度的空氣負離子能調節神經系統功能，促進血液循環，使人精力充沛，健康長壽。如吸入相當量的空氣負離子，還能驅除哮喘、高血壓、神經衰弱、肺氣腫、冠心病等疾患。由於這種負離子對機體的明顯作用，故它將成為一項重要的室內衞生狀況的評價指標。

1996年研製成功的全球第一台醫用負離子治療儀。可使破環生命體健康的酸性、氧化、活性氧、乳酸等因素逐漸減少，激活細胞組織的新陳代謝，給生命體內部創造良好的環境，造就健康的身體。從而加強生命體自身的恢復力與自然治癒能力，進而克服。

空氣污染嚴重的地區大氣離子密度很低一些密封艙式的工作室內離子密度極低，不利於人體內五經色胺的形成和釋放，長期在這類環境下工作，影響睡眠、精神活動和情緒調節，並易於導致其他綜合症狀的發生。

由於環境污染產生了大量的正離子，而負離子數在明顯減少，人們希望改善居室和工作環境的空氣質量，享受到大自然濃度的空氣負離子。人體的自然防衞只能對付大顆粒的煙塵，而對低於1～2μm的顆粒就無能為力了。因而這些微粒能順利進入肺內而引起各種疾病。負離子纖維中的負離子在空氣中呈“Z”字形移動，很容易給細菌、灰塵、煙霧微粒以及水滴等輸送負電荷，電荷能中和空氣中的塵埃、細菌、病毒等物質，與這些微粒聚集成球后落到地面，使污濁空氣轉化成新鮮清淨的空氣，從而淨化空氣。

通過大氣離子對動物的生物效應的實驗研究，人們發現大氣離子對動物的生長髮育和自然疾病的防治有明顯的持續性作用。蘇聯學者曾對12000只大鼠的自然癌症發生率作了對比觀察。其中一組放在接地的金屬籠內飼養，以隔離空氣負離子的作用；另一組則放在與地絕緣的籠內飼養，其他條件均相同。結果發現，前者的癌症發生率高達4%，而後者只有他們又將6只患有腫瘤的鼠放入與地絕緣的籠內，6周後發現其中有5只腫瘤消失了。現在，國外已經將離子密度調節應用於養禽、養蜂、畜牧等作業，效果同樣是積極的。