18世紀，物理學家庫侖實驗發現，絕緣的金屬導體所帶的電荷會在大氣中消失。物理學家倫琴和貝克勒爾研究發現，電解質溶液中的氣體帶有正極性或負極性的電荷微粒，由于這些帶電微粒的存在，使氣體具有導電的性能。物理學家艾斯特爾、蓋特勒和威爾遜也用大氣導電性的理論對庫侖的實驗結果作出解釋。這種空氣中的導電微粒，被物理學家法拉第稱為“離子”，“空氣離子”因而得名。
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，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。負離子具有的凈化除塵，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。
負氧離子在人們的日常生活中不是隨時都存在的，經過科學研究測試負氧離子的形成與消失，與氣象因素有關系。一般情況下，空氣中負氧離子的濃度晴天比陰天多，夏季比冬季多，中午比早晚多。負氧離子在潔凈空氣中它的壽命有幾分鐘，而在灰塵中只有幾秒鐘。因此，空氣中負氧離子濃度多少，是評定一個地區空氣清新與否的標志之一。目前，世界衛生組織規定，清新空氣的負氧離子標準濃度為每立方厘米空氣中不低于1000~1500個。
下面，我就帶大家來好好認識一個空氣負離子。
l 空氣負離子的形成
中性的空氣分子在某種外力（電場、碰撞、輻射等）作用下，有些外層電子會脫離原子核的束縛，成為自由電子。自由電子很快就會附著在氣體分子或原子上，而且特別容易附著在氧分子或水分子上，成為空氣負離子（也叫陰離子）。失去了電子的空氣分子或原子則成為空氣正離子（也叫陽離子）。這些空氣離子很容易將其周圍的幾個到十幾個中性分子或原子吸附在一起，形成帶電荷的小分子團，稱為小離子。小離子若遇上空氣中的氣溶膠，則容易被俘獲而形成中離子。如果氣溶膠粒徑較大或重量較大，則形成大離子。
空氣中負離子的產生首先要有來自大自然的能量作用，其次就是要與空氣中氣體分子和水分子充分接觸，其形成歸納起來有如下幾種能量作用形式：
1) 放射性物質的作用：地球的巖石圈表面存在各種放射性的物質，這些放射性物質會通過能量大或穿透力強的射線使空氣離子化；
2) 宇宙射線的照射作用：宇宙射線的照射可使空氣離子化，但它的作用在距地球表面幾千米處比較明顯；
3) 紫外線輻射：短波紫外線能直接使空氣離子化；
4) 水空氣能量電離作用：由于空氣氣壓或水壓形成的勢能和動能，水在跌落、噴射、噴濺和沖擊時，水滴因高速運動而斷裂，水分子被截斷后帶正電荷，周圍空氣分子帶負電荷。通常形成在瀑布、噴泉、海濱或者風沙等環境，這也是為什么雨后或者瀑布旁的空氣特別清新的原因。
5) 材料自身靜電場作用：由于物質結構的特殊性導致其天生帶有靜電產生靜電場，當其與空氣中水分子接觸時，電離其中的水分子而形成負離子。
森林環境中空氣負離子水平較高，這是由于森林環境中的瀑布、溪流等流動水體較多，森林植物的“放電”和“光電效應”以及釋放出的芳香揮發性物質都能使空氣發生電離現象，并且森林具有降塵功能，使得空氣負離子濃度增加，而且壽命變長。
當然，空氣負離子也可以在人工條件下產生，其方法主要有：
1) 電暈放電：電暈放電是將充分高的電壓施加于一對電極上，其中高壓負電極連接在一根極細的針狀導線或具有很小曲率的其他導體上。在放電極附近的強電場區域內，氣體中原有的少量自由電子被加速到某一很高的速度，足以碰撞氣體分子，并電離出新的自由電子和正離子，新的自由電子又被加速產生進一步的碰撞電離。這個過程在極短的瞬間重復了很多次，于是形成了“電子雪崩”的積累過程，在放電極附近的電暈區內產生大量的自由電子和正離子，其中正離子被加速引向負極，釋放電荷。而在電暈外區，則形成大量的空氣負離子。電暈放電雖然能夠產生大量的空氣負離子，但同時也會產生較多的臭氧。近年來，隨著空氣負離子發生技術的不斷進步，出現了以導電纖維和加熱式電暈作為電極的空氣負離子發生技術，可以使起暈電壓降低，從而提高空氣負離子的發生濃度，減少了臭氧的產生。
2) 水發生：利用動力設備和高壓噴頭將水從容器中霧化噴出，霧化后的水滴以氣溶膠形式帶負電而成為空氣負離子。其產生空氣負離子的濃度取決于水的霧化狀況，一般可達104～105個/cm3。水發生型空氣負離子發生器具有不產生有害氣體的優點，但設備結構較為復雜、成本較高、使用環境的濕度較大。
l 空氣負離子的作用
空氣中含有的負離子被人們稱為空氣中的“長壽素”或“空氣維生素”。醫學科學家認為，負離子進入人體后，能促進新陳代謝，提高肌體的免疫力，使人精力旺盛，對人的情緒、記憶、生長、發育、肌體、壽命均有一定影響。為了人類健康長壽，必須多吸入負離子。室內增加負離子含量的簡便辦法是開窗開門通風，改善空氣質量，尤其是冬春季，門窗封閉較嚴，空氣流通不暢，室內負離子減少。日常應經常開門開窗通風，以增加空氣中的“維生素”含量。
l 空氣負離子的濃度的分布規律
空氣負離子的多少是評價空氣質量的重要指標。據全國負離子衛生科研協作組在我國各地選擇有代表性的一些城市進行空氣負離子狀況監測結果顯示，城市室內空氣負離子含量明顯低于室外。大城市住宅房間內每立方厘米空氣中的負離子數只有40～50個，其壽命也只有幾秒鐘到幾分鐘；城市街道上的負離子數在100～200個；山谷、瀑布、海濱和林區負離子數經常保持在2萬個以上，壽命可達20分鐘（空氣負離子的壽命是很短的，一般只有幾十秒至數分鐘）。
日變化規律：一天中，空氣負離子濃度有兩個波峰值，一個是7～9時，一個是22～24時；另外，19～21時也較高，而15～17時出現值。也有學者認為，有時中午出現第2個高峰值，最小濃度值出現在中午前幾個小時，有時黃昏出現第2次低值。
年變化規律：一年中，空氣負離子濃度夏、秋季高于冬、春季；且夏季，冬季。
空氣負離子濃度在近地層一般隨著海拔高度的增加而增大。室外空氣負離子濃度一般高于室內。森林環境中的空氣負離子濃度比城市居住區室內可高出80～1600倍；當森林覆蓋率達到35%～60%時，空氣負離子濃度較高，而當森林覆蓋率低于7%時，空氣負離子濃度僅為前者的40%～50%。
森林中不同林類型比較，針葉樹種林的空氣負離子平均濃度為1500個/cm3左右，闊葉樹種林為1160個/cm3左右。不同園林樹種周圍空氣負離子水平差異顯著。
不同狀態的水體對空氣負離子濃度影響差異顯著。動態水的空氣負離子濃度大于靜態水；動態水中瀑布產生的空氣負離子濃度大于跌水，跌水大于溪流。水域面積大小與空氣負離子濃度呈正相關。
一般而言，森林環境中的空氣負離子濃度高于城市居民區的空氣負離子濃度。因此，將森林游憩區空氣負離子的臨界濃度定為500個/cm3，保健濃度為≥1000個/cm3；允許濃度為500個/cm3與1000個/cm3之間。 陸地上空氣負離子的平均濃度為650個/cm3，但分布很不均勻，有的地方平均只有50個/cm3，有的地方平均可達1000個/cm3，甚至更多，一般正離子數大于負離子數，其比值平均為1.15。
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