綠地中空氣負(fù)離子的作用分析

摘 要:隨著環(huán)境問題的日益凸顯，綠地中空氣負(fù)離子的研究逾受關(guān)注，本文介紹了綠地中空氣負(fù)離子研究的意義、研究進(jìn)展、空氣負(fù)離子的來源、作用與分布規(guī)律。

關(guān)鍵詞:綠地 空氣負(fù)離子 規(guī)律

中圖分類號(hào):X173文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1674-098X(2011)11(c)-0119-01

引言

空氣負(fù)離子具有良好的醫(yī)學(xué)生物學(xué)效應(yīng)和環(huán)境指示作用，在臨床醫(yī)學(xué)、農(nóng)業(yè)、工業(yè)以及城市環(huán)境評(píng)價(jià)等方面己得到廣泛應(yīng)用。作為評(píng)價(jià)城市空氣質(zhì)量的重要指標(biāo)，空氣負(fù)離子也日益得到人們的重視和青睞。隨著城市化進(jìn)程的不斷深化和城市規(guī)模的不斷擴(kuò)大，城市環(huán)境日益惡化，城市空氣組成成分以及生態(tài)環(huán)境平衡受到嚴(yán)重破壞，制約著城市的可持續(xù)發(fā)展。這就對(duì)城市綠地規(guī)劃以及園林綠化提出了更高的要求。對(duì)于城市綠地空氣負(fù)離子分布規(guī)律的研究，其意義體現(xiàn)在:從理論上講，空氣負(fù)離子的相關(guān)研究應(yīng)用于城市生態(tài)環(huán)境評(píng)價(jià)中具有前沿性和實(shí)際意義;從實(shí)際操作上講，空氣負(fù)離子是對(duì)城市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)手段之一。

1 空氣負(fù)離子研究進(jìn)展

近年來環(huán)境問題越來越受到人們的關(guān)注，空氣質(zhì)量的好壞直接影響到人們的身體和心理健康，成為全世界關(guān)注的焦點(diǎn)。評(píng)價(jià)空氣質(zhì)量的指標(biāo)已有很多，傳統(tǒng)的如含氧量、硫氧化合物含量、氮氧化合物含量、粉塵含量等。目前在環(huán)境評(píng)價(jià)中，空氣負(fù)離子濃度已成為評(píng)價(jià)空氣質(zhì)量的重要指標(biāo)。空氣負(fù)離子具有降塵、殺菌、預(yù)防和治療疾病的功能，有利于人體的健康，被譽(yù)為“空氣維生素和生長(zhǎng)素”。人們對(duì)空氣負(fù)離子的研究已經(jīng)有一段比較長(zhǎng)的歷史了。古印度的瑜珈功練習(xí)者總喜歡把練習(xí)地點(diǎn)選擇在瀑布附近或者瀑布下的山洞里，這些地方正是空氣負(fù)離子濃度高、空氣清新的地方?？梢?，人們當(dāng)時(shí)已經(jīng)受益于空氣負(fù)離子只是沒有進(jìn)行深入的研究。

早在1780年，Bertholon在其著作中即提出大氣電離會(huì)對(duì)正常人及病人的健康產(chǎn)生影響。1889年英國(guó)學(xué)者Wilson、德國(guó)學(xué)者Elster和Geitell發(fā)現(xiàn)了空氣負(fù)離子的存在，1902，Aschkinass和Cspan肯定了空氣負(fù)離子的生物意義。1932年美國(guó)CRA公司的漢姆遜發(fā)明了世界上第一臺(tái)醫(yī)用空氣負(fù)離子發(fā)生器，從此空氣負(fù)離子研究在歐、美、日各國(guó)開始普及，一個(gè)世紀(jì)以來有關(guān)空氣離子的研究經(jīng)歷了30、50、70年代三次浪潮。70-80年代大家的愿望和興趣轉(zhuǎn)到空氣離子對(duì)細(xì)菌、原生動(dòng)物、昆蟲、動(dòng)物、植物和人類的生物學(xué)作用等方面并且曾發(fā)生過一些學(xué)術(shù)上的爭(zhēng)論。近10多年來(上世紀(jì)90年代開始)開展空氣離子研究的國(guó)家有中國(guó)、俄羅斯、美國(guó)、加拿大、日本、德國(guó)、丹麥、英國(guó)、希臘、波蘭、羅馬尼亞和南斯拉夫等，研究領(lǐng)域涉及空氣離子對(duì)生物機(jī)體的生物學(xué)效應(yīng)、應(yīng)激反應(yīng)、情感精神、聽力、免疫和環(huán)境空氣離子測(cè)量等。我國(guó)對(duì)空氣負(fù)離子的研究始于1978年，經(jīng)歷了20世紀(jì)80年代初和90年代初兩個(gè)負(fù)離子的研究發(fā)展高潮。目前，我國(guó)關(guān)于空氣負(fù)離子方面的研究，主要側(cè)重在人為干擾環(huán)境和自然環(huán)境中空氣負(fù)離子濃度水平、空氣負(fù)離子在醫(yī)療保健中的作用及其機(jī)理、空氣負(fù)離子資源的開發(fā)利用等。

2 空氣負(fù)離子的來源

人類健康離不開新鮮空氣，人類呼吸的空氣是由氧、氮、水蒸氣、二氧化碳等多種氣體組成的氣體混合物，在正常情況下，氣體分子不帶電(顯中性)，但在射線、受熱及強(qiáng)電場(chǎng)的作用下，空氣中的氣體分子會(huì)失去一些電子，即所謂空氣電離，這些失去的電子又會(huì)與其它中性分子相結(jié)合，而得到電子的氣體分子帶負(fù)電，稱為空氣負(fù)離子?？諝庳?fù)離子具有熱電性和壓電性，即使在微小的溫度和壓力變化的情況下，亦能引起負(fù)離子之間的電勢(shì)差，從而使空氣進(jìn)一步發(fā)生電離?？諝庵?，多種氣體分子“俘獲”電子的能力有強(qiáng)有弱，其中O2和CO2較強(qiáng)，而O2在空氣中占20%多，CO2僅占0.03%。因此空氣電離產(chǎn)生的自由電子大部分被氧氣獲得，形成負(fù)氧離子，又稱“負(fù)離子”。這一形成帶電荷的正負(fù)離子的過程稱為空氣離子化?？諝庳?fù)離子就是帶負(fù)電荷的單個(gè)氣體分子和輕離子團(tuán)的總稱。根據(jù)大地測(cè)量學(xué)和地理學(xué)國(guó)際聯(lián)盟大氣聯(lián)合委員會(huì)采用的理論，空氣負(fù)離子的分子式是O2-(H2O)n，或OH-(H2O)n，或CO4-(H2O)2。評(píng)價(jià)空氣質(zhì)量的重要指標(biāo)之一就是負(fù)離子含量，它的濃度與空氣的清潔度密切相關(guān)。

大氣中空氣負(fù)離子和空氣正離子總是同時(shí)存在的，大氣離子一般只帶有一個(gè)單位的正電荷或負(fù)電荷，其電量等于一個(gè)電子所帶的電量，即1.6×109庫(kù)侖?？諝怆x子按體積大小可分為小離子、中離子和大離子。小離子的直徑在10～3μm以內(nèi)，一般為0.001～0.003μm。小離子具有最大的生物活性，平時(shí)所謂的空氣負(fù)離子就是指小離子。小離子極易吸附在塵埃顆粒上形成大離子，大離子一般沒有生物效應(yīng)。當(dāng)一個(gè)離子周圍聚集著幾個(gè)中性分子時(shí)，就構(gòu)成了中等大小的離子，稱為中離子，其大小介于小離子和大離子之間。

空氣離子的壽命是很短的，在人口密集的城市、工礦區(qū)，空氣離子的壽命僅有幾秒鐘，而在林區(qū)、海濱或瀑布周圍，空氣離子的壽命稍長(zhǎng)，最多可達(dá)20mim左右，這是由于一部分正、負(fù)離子互相碰撞，或與地面碰撞發(fā)生中和反應(yīng)而失去電性，還有一部分離子與大氣中的氣溶膠碰撞后降至地面而消失。空氣離子時(shí)刻不停地產(chǎn)生，但其數(shù)量并不會(huì)無限增加。受環(huán)境等多種因素的影響，特別是與空氣中的異性電荷結(jié)合或被固體、液體微粒吸附而沉降消失。因而某一特定環(huán)境中的空氣負(fù)離子含量基本可保持動(dòng)態(tài)平衡。

3 空氣負(fù)離子對(duì)空氣的作用

(1)除塵作用。小的空氣正、負(fù)離子與荷電及未荷電的污染物相互作用、復(fù)合、擴(kuò)散而影響著污染物的變化，或作為催化劑在化學(xué)過程中改變痕量氣體的毒性。尤其對(duì)小至0.01μm的微粒和在工業(yè)上難以除去的飄塵，亦有明顯的沉降去除的效果。在空氣負(fù)離子的電荷作用下容易吸附、聚集、沉降，使得空氣得到很好的凈化。如在人造空氣負(fù)離子的環(huán)境中，可明顯見到設(shè)備、場(chǎng)地上飄塵的沉降。

(2)抑菌、除菌作用。由于帶負(fù)電荷的空氣負(fù)離子結(jié)構(gòu)上與超氧化物自由基(02-)相似，因此具有相似的生物活性，使活的生物細(xì)胞帶負(fù)電荷，從而使病毒失去對(duì)細(xì)胞的攻擊能力。又如在人造空氣負(fù)離子環(huán)境中，經(jīng)測(cè)定空氣中霉菌、細(xì)菌數(shù)可降低90%以上。據(jù)國(guó)外報(bào)道，空氣負(fù)離子能預(yù)防“新城疫”(雞瘟病毒)的傳播;對(duì)牛、豬疾病預(yù)防、生長(zhǎng)、發(fā)育亦有促進(jìn)作用。

(3)除臭作用?？諝庳?fù)離子能與空氣中的有機(jī)物起氧化作用而清除其產(chǎn)生的異味，因而具有清潔空氣的作用。

4 綠地中空氣負(fù)離子分布規(guī)律

根據(jù)已有的研究，城市綠地可顯著提高城市空氣負(fù)離子水平。一天中城市綠地中空氣負(fù)離子水平和空氣質(zhì)量出現(xiàn)峰谷交替現(xiàn)象，日變化幅度較大，特別在日出前后，變化最為劇烈;在城市綠地中，空氣正、負(fù)離子水平和空氣離子評(píng)價(jià)系數(shù)的年變化趨勢(shì)基本相同，最低值出現(xiàn)在12月份，最高值出現(xiàn)在7月，與植物生長(zhǎng)節(jié)律相符;單極系數(shù)(q)與CI的年變化曲線呈現(xiàn)出明顯的“鏡像對(duì)稱”關(guān)系，變化劇烈階段為植物生命活動(dòng)最旺盛的時(shí)期;不同結(jié)構(gòu)城市綠地空氣負(fù)離子水平差異極顯著，喬灌草復(fù)層結(jié)構(gòu)綠地空氣負(fù)離子水平最高，空氣質(zhì)量最佳，顯示出高大喬木的存在對(duì)提高空氣質(zhì)量的主導(dǎo)作用;城市各功能區(qū)內(nèi)空氣負(fù)離子水平和空氣質(zhì)量差異極顯著，城市綠地空氣負(fù)離子水平和空氣質(zhì)量最高。