空气负离子浓度和温湿度的关系

空气负离子被称做空气的维生素,对人体健康有利。自然界的空气负离子主要来源于自然界中放射性物质、水的冲击作用引起的Lenard效应、宇宙射线、空气与地面的摩擦、风的作用以及闪电雷电等。空气分子或原子被电离时,释放出一个电子,该电子附着在周围的分子或原子上,结合一定的水分子(一般结合8~10个水分子)形成空气负离子,失去电子的形成正离子。日本医学界通过大量的观测和临床实验,证实空气负离子有益人体健康。根据大地测量学和地理物理学国际联盟大气联合委员会采用的理论,空气负离子浓度因地区气候不同有明显差异,大气流动、异性电荷中和、电场、微粒吸附、土壤中放射性物质的活动、自然地理条件的变化和季节等因素都会影响空气负离子的浓度。一般认为,夏季的温度高于冬季,夏季的负离子浓度也较高;在雨或雪后,湿度的变化很大,空气负离子浓度也很高 。对空气负离子的研究已有100多年,但其随自然条件变化的规律目前仍鲜见详细的报道,笔者针对温度和湿度对空气负离子浓度的影响进行了详细研究。
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空气负离子浓度与湿度的关系
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空气负离子浓度随湿度的变化曲线,实验温度为20C。在测试湿度范围内(10%~80%),随着湿度的增加,负离子浓度不断上升,且不同的湿度阶段变化率不同。在湿度小于60%时,随湿度增加空气负离子浓度升高,但是增加幅度较小,负离子浓度不高;在湿度从60%逐渐增加时,负离子浓度增加的幅度明显加大,负离子浓度高。
湿度对空气负离子具有重要意义。根据空气负离子的形成机理,一方面空气负离子是由带有多余电荷的分子与一定量的水分子相结合的产物,所以环境中必须有一定的含水量才可以形成空气负离子;更重要的是空气负离子中存在一定量的OH-与水相结合形成的OH-(H2O)!,在湿度较大时,OH-(H2O)!数增加,所以空气负离子浓度随着湿度的增加而升高。
温度对空气负离子的影响
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负离子浓度随温度变化的曲线,湿度为35%。在测量范围内,随温度升高负离子浓度也升高,温度从5C升至40C时,负离子浓度也从123个/cm3升至914个/cm3,但没有湿度对负离子浓度的影响大。由热力学可知,温度升高可使分子或原子热运动速度加快,相互间碰撞几率增大,碰撞电离几率也增大;氧的电离能较大,温度升高则分子或原子的平均动能升高,氧气被电离的能力加强,负氧离子增多,负离子浓度升高。另外随温度升高,水的饱和蒸汽压呈指数上升,相对湿度保持不变时,单位体积内的水分子含量也呈指数增加,从湿度对空气负离子的影响可知空气负离子浓度升高。
温度和湿度同时变化对负离子浓度的影响
温度为10~26C,相对湿度在30%~55%,温湿度同时增加对空气负离子浓度的影响。湿度和温度同时变化时,负离子浓度变化率很大,浓度增加的快,而且在不高的温度和湿度范围内就达到了很高的负离子浓度。该变化规律可从前面的阐述中得到解释。
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通过上述文章的分析,我们可以得到这样的结论,改变自然环境中的温度和湿度可以改变环境中负离子的浓度,从而提高环境空气质量。
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