一、负氧离子概念

负氧离子 ( negative air oxygen ion ，简称NAI），是带负电荷的单个气体分子和轻离子团的总称。

在自然生态系统中，森林和湿地是产生空气负氧离子的重要场所。在空气净化、城市小气候等方面有调节作用，其浓度水平是城市空气质量评价的指标之一。

NAI 主要是由空气中含氧负离子与若干个水分子结合形成的原子团，根据地理物理学和大地测量学国际联盟的大气联合委员会采用的理论，NAI就是O2-(H2O)n ，或OH-(H2O)n ，CO4(H2O)2 ，是带负电荷单个气体分子以及其轻离子团的总称。

由于氧分子比CO2、N2等分子更具有亲电性，因此氧分子会优先获得电子形成负离子，所以NAI主要由负氧离子组成，故常被称为空气负氧离子。

二、负氧离子的发现

1789年，欧洲Abbe Bertholon推测出空气中负氧离子的存在，且对人们产生一定程度的影响。

1889年，德国科学家埃尔斯特（Julius Elster)和格尔特（Hans FriedchGeitel）发现了空气负氧离子（negative air oxygen ion，简称NAI)的存在。

19世纪末期，德国物理学家菲利浦·莱昂纳德（PhilipLionad)第一次提出了空气负氧离子有益于人类健康，从学术的角度证明了它对人体的功效，并指出在山谷、瀑布等地周围空气负氧离子的浓度较高。

1902年，Aschkinass和Caspari等学者进一步肯定了空气负氧离子的生物学意义。

20世纪30年代，德国科学家Dissuader开创了大气正、负离子生物的研究，他首先使用了离子发生器，从此形成了关于负离子生物效应的第一次研究高潮，有数以百计的论文、研究和实验报告，证明了负离子对人体有明显的有益作用，而正离子则相反，对人的血压和新陈代谢有明显的坏作用，这些研究由于发生第二次世界大战而终止。

1932年，美国RCA公司的科学家Clarence W·Hansell 通过长期研究发明了世界第一台医用NAI发生器。

三、负氧离子生成的原理

大气中除了氮气、氧气、二氧化碳、水汽和各种气溶胶粒子外，还有一些离子化空气。离子化空气包括空气的负离子和正离子。而空气分子是由原子组成的，原子核和电子构成原子，原子核带正电荷，电子带负电荷。当空气分子受到电离等外界条件，获得足够的能量时，脱离原子核束缚的外围电子变成自由电子，失去电子的中性分子或原子核变成空气正离子，而空气中的中性分子或原子捕获逃逸出来的自由电子时，则变成空气负离子。

由于氧分子比CO2、N2等分子更具有亲电性，因此氧分子会优先获得电子形成负离子，所以NAI主要由负氧离子组成，故常被称为空气负氧离子。

NAI包括带负电荷的单个气体分子和轻离子团，大气中NAI和空气正离子是同时存在的。按照大气离子体积的大小，可将其分为大离子、中离子和小离子。小离子是分子尺度大小的离子；大离子是大气溶胶粒子吸附上小离子，成为带上正电荷或负电荷的离子；而当空气离子周围聚集着几个中性分子时，就成了中离子，其大小介于小离子和大离子之间。而目前大多研究分析讨论的NAI是指空气负电荷小离子。

四、负氧离子的生成方式

生成NAI可以分为以下两种方式：

一种是自然生成，常见的有以下几种方式：

1、雷雨风暴、空气射线、天然放射性物质等使大气电离从而释放电子，迅速和空气中中性的氧气分子结合成为负氧离子。

2、瀑布冲击、暴雨倾倒等自然过程中，大水滴在高速流动水的重力作用下破碎，失去电子后继而被空气中的氧分子捕获成为小粒径负氧离子。

3、植物光合作用产生的光电效应、树木枝叶尖端放电效应等，可使空气电离从而产生负氧离子。

4、天然矿物如电气石、蛋白石、奇冰石等可产生微弱电极能，使空气中水分电解产生负氧离子。所以，那些树木茂密、水源充沛的地区，常常是负氧离子浓度最高的地区。比如森林、瀑布、湖泊等。所以，人们喜欢到这样的地方去旅游。

其次是人工生成负氧离子的方式：

主要是通过科学技术模拟自然生成负氧离子的方法，采用：紫外线照射法、热离子发射法、电晕放电法、水高压电离等。

同时，伴随着科技进步，发现并利用天然的负氧离子发生材料制备负氧离子，正成为现在及未来极具商用价值的人工方法，但原料成本高昂。

五、负氧离子的影响因素

负氧离子生成后，并不是一直稳定存在的，会受环境影响进行生成和湮灭。常见的影响因素有：

植物群落的影响：

植物的光合作用释放出的氧气在短波紫外线辐射下，易发生光电效应，形成氧负离子，从而提升小区域空气负离子水平。绿色植被覆盖区域空气负离子浓度要远高于其他地区。不同的植被类型和植物群落，不同的林龄、郁闭度，对空气负离子浓度的影响有很大的差异。

环境气象因子的影响：

有关空气负离子浓度与气象因子的相关性报道很多，研究普遍认为空气负离子浓度与湿度正相关，风速对空气负离子浓度的影响存在争议。水体的存在对负离子浓度有很大影响，例如瀑布、喷泉、滨海附近地区及雷雨过后空气中的负离子含量都会有显著的提高。此外，空气中的悬浮物、二氧化碳、二氧化硫及氮氧化物等与空气离子呈明显的负相关。

季节动态及昼夜动态：

空气负离子浓度变化具有显著的季节动态及日动态。通常情况下空气负离子浓度季节动态表现为夏季最高，春秋次之，冬季最低；而日动态表现为空气负离子浓度白天平均值高于夜间平均值，清晨到上午最高，正午到午后次之，傍晚负离子浓度有一定回升，而夜晚空气负离子浓度最低。

六、负氧离子的益处

空气中的负氧离子对有机体的生命、生活起着重要的作用。负氧离子是一种迁移率大于0.4cm2/（V×s）的小负离子，能进入生物体内，并具有良好的生物活性。

当人们将负氧离子空气吸入人体呼吸道后，使支气管平滑肌松弛，解除其痉挛；负氧离子进入肺泡时，通过血液循环将电荷输送到全身组织细胞。它能改善心肌功能，增强心肌营养和细胞代谢，减轻疲劳，使人精力充沛，提高免疫能力，抗氧化，抗衰老，清除自由基，降低血液粘度。负氧离子还可激活β-内啡肽，稳定自主神经，控制交感神经，预防神经衰弱，改善睡眠。

负氧离子具有较高的活性，有很强的氧化还原作用，抗菌杀菌，增强免疫系统功能；能够避免过敏性反应及“花粉症”的发生；对诸多疾病具有显著的辅助治疗作用。空气负离子也有助于净化空气、降低PM2.5浓度。

负氧离子被医学界称为 “空气维生素”。

持续净化室内空气：

空气负离子带有负电荷而具有良好的生物效应， 可通过 与空气中的带正电粒子 (微尘、烟雾、细菌、有机物、 重金属等) 结合凝聚成团， 不断加大其体积与质量， 使其自然沉降到地面， 从而起到高效净化空气的作用。

灭杀冠状等多种病毒：

负氧离子本身携带多余电子，其杀灭细菌、病毒的原理，可以破坏细菌病毒等微生物的分子蛋白结构， 使其产生结构性改变或能量转移， 从而使细菌、病毒等微生物死亡。负离子还能直接有效吸收处于室内空气系统中的各种灰尘、烟雾、细菌、水滴、 PM2.5 等各种有害物质,达到净化空气和杀菌消毒的目的。

在高浓度的负氧离子环境中， 经测定， 空气中霉菌、细菌数可降低90%， 还可以增强人体免疫功能。

有效降解挥发气体：

高浓度、高活性的负氧离子， 可有效降解有机挥发性气体， 起到高效清除甲醛、苯、TVOC等装修污染的效果。负氧离子是一种强效还原剂， 可将甲醛等有毒有害气体，降解成二氧化碳和水， 且无二次残留。

祛除异味：

负离子能迅速中和空气中属于正离子的焦烟、二手烟、厨房油烟、臭气、霉味、及飘浮在空气中的微尘、细菌和烟雾。负氧离子能与细菌、灰尘、烟雾等带正电的微粒相结合， 并聚成球落到地面， 从而达到消除异味的效果。

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