1、VIIYI 薇 伊 整 理 ， 转 载 请 注 明空 气 负 离 子 与 温 湿 度 的 关 系王 继 梅 ， 冀 志 江 ， 隋 同 波 ， 王 静 ， 金 宗 哲(中 国 建 筑 材 料 科 学 研 究 院 水 泥 所 ， 北 京 100024)摘 要 ： 研 究 了 在 自 然 条 件 下 温 度 、 湿 度 和 温 湿 度 同 时 改 变 时 空 气负 离 子 浓 度 的 变 化 规 律 。 实 验 表 明 ， 湿 度 对 负 离 子 浓 度 有 明 显 作 用 ，随 湿 度 逐 渐 升 高 (相 对 湿 度 10%80%)， 负 离 子 浓 度 从 200个 /cm3升 至8000个
2、 /cm3 以 上 ， 负 离 子 浓 度 上 升 的 幅 度 随 湿 度 增 加 逐 渐 增 大 ;负 离子 浓 度 也 随 温 度 升 高 而 升 高 (在 540C之 间 );温 湿 度 同 时 变 化 时 ， 负离 子 浓 度 变 化 率 增 大 。中 图 分 类 号 ： X16 文 献 标 识 码 ： A 文 章 编 号 ： 1001 -6929( 2004)02 - 0068 03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
3、 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 1。 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 810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 2-4。 根 据 大 地 测 量学 和
4、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 是02-(H20)n或 0H-(H20)n或 C032- (H20)n 5。 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
5、 ;在 雨 或 雪 后 ， 湿 度 的 变 化 很 大 ， 空 气 负 离 子 浓 度 也 很高 6。 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 。VIIYI 薇 伊 整 理 ， 转 载 请 注 明1.实 验1.1 实 验 地 点为 减 少 外 界 因 素 影 响 ， 模 拟 自 然 条 件 的 空 气 负 离 子 浓 度 变 化 趋势 ， 所 以 选 择 污 染 较 少 ， 植
6、有 很 多 树 木 的 郊 区 为 实 验 点 ， 实 验 时 避 免外 界 的 噪 声 、 振 动 、 电 场 和 人 走 动 等 因 素 的 影 响 ， 进 行 长 时 间 (从 2002年 12月 至 2003 年 3 月 )的 连 续 测 试 。1.2实 验 仪 器采 用 由 中 国 建 筑 材 料 科 学 研 究 院 研 制 的 静 态 法 离 子 测 定 仪AIT-!。 静 态 法 是 测 定 离 子 采 集 器 上 的 电 荷 ， 而 不 是 测 定 电 流 。 先 用稳 恒 电 源 对 采 集 器 充 一 定 电 量 ， 让 其 在 空 中 自 由 放 电 ， 通 过 对 带
7、电 体剩 余 电 荷 (O)与 放 电 时 间 (t)的 关 系 进 行 科 学 分 析 ， 得 出 带 电 体 周 围 空气 中 负 离 子 浓 度 。 用 浙 江 浙 大 中 控 自 动 化 仪 表 有 限 公 司 生 产 的 中 控 仪表 (JL-30B 彩 屏 无 纸 记 录 仪 )记 录 温 度 和 湿 度 的 变 化 。 空 气 离 子 测 定仪 和 中 控 仪 表 的 采 样 装 置 放 在 1m3密 闭 仓 中 ， 外 部 连 接 电 脑 。 通 过 电脑 选 择 测 试 参 数 、 记 录 测 试 条 件 和 测 试 结 果 。1.3 实 验 过 程空 气 离 子 测 定 仪
8、 每 20min采 集 1 个 数 据 ， 24h连 续 测 试 ， 由 计 算机 随 时 记 录 其 放 电 曲 线 ， 并 保 存 测 试 时 间 和 与 之 相 对 应 点 的 负 离 子 浓度 值 ， 同 时 记 录 温 度 和 湿 度 。 通 过 1 台 电 炉 加 热 来 控 制 环 境 温 度 ， 用2 个 直 径 为 22.5cm 圆 形 敞 口 盛 有 水 的 器 皿 调 节 湿 度 。 在 1 次 测 试 完成 后 ， 用 制 图 程 序 对 测 试 数 据 进 行 处 理 ， 绘 出 浓 度 变 化 与 温 度 和 湿 度的 关 系 曲 线 。2.实 验 结 果 分 析2
9、.1空 气 负 离 子 浓 度 与 湿 度 的 关 系空 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VIIYI 薇 伊 整 理 ， 转 载 请 注 明子 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
10、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
11、空 气 负 离 子 浓 度随 着 湿 度 的 增 加 而 升 高 。2.2温 度 对 空 气 负 离 子 的 影 响负 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
12、 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 。2.3温 度 和 湿 度 同 时 变 化 对 负 离 子 浓 度 的 影 响温
13、 度 为 1026C， 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 。3.结 论通 过 模 拟 自 然 条 件 下 的 温 度 和 湿 度 ， 对 空 气 负 离 子 浓 度 进 行 了 几个 月 的 连 续 测 试 ， 详 细 讨 论 了 温
14、湿 度 变 化 对 负 离 子 浓 度 的 影 响 。 同 一地 点 来 自 环 境 的 射 线 强 度 基 本 保 持 不 变 ， 即 实 验 环 境 中 只 有 温 度 和 湿VIIYI 薇 伊 整 理 ， 转 载 请 注 明度 变 化 ， 实 验 表 明 当 相 对 湿 度 从 10%变 至 80%， 负 离 子 浓 度 从 200 个/cm3升 至 8000个 /cm3 以 上 。a.在 自 然 条 件 下 的 温 湿 度 范 围 内 ， 由 实 验 得 出 空 气 负 离 子 浓 度 随着 温 度 或 湿 度 的 升 高 而 升 高 ， 随 温 湿 度 同 时 升 高 而 升 高 。
15、b.湿 度 和 温 度 同 时 变 化 时 ， 空 气 负 离 子 浓 度 的 变 化 率 比 一 个 因 素变 化 时 大 ， 而 且 湿 度 对 空 气 负 离 子 浓 度 的 影 响 比 温 度 更 明 显 。 在 温 度和 湿 度 都 很 高 的 情 况 下 ， 负 离 子 浓 度 也 很 高 。由 于 是 模 拟 自 然 条 件 ， 所 以 没 有 对 高 温 条 件 下 的 负 离 子 浓 度 与 温度 的 关 系 进 行 研 究 ， 但 是 通 过 该 实 验 了 解 到 ， 改 变 环 境 的 温 度 和 湿 度可 改 变 空 气 负 离 子 浓 度 ， 从 而 改 善 环 境 质 量 ， 有 益 人 体 健 康 。
