大氣環(huán)境中的負(fù)離子與人類健康精

收稿日期：2004-01-29文章編號(hào)：1002-2724(200402-0032-03大氣環(huán)境中的負(fù)離子與人類健康宗美娟1,王仁卿1,趙坤2(1.山東大學(xué)生命科學(xué)院生態(tài)與生物多樣性研究所，濟(jì)南250100;2.山東省林科院摘要:空氣負(fù)離子在空氣中含量的多少是生態(tài)環(huán)境優(yōu)劣的標(biāo)志之一，在一定濃度下,空氣中的負(fù)離子對(duì)人體具有保健、治療的功能，負(fù)離子作為“藍(lán)色維他命”和“空氣長壽素”已越來越受到人們的關(guān)注。本文從概念以及其作用等方面闡述了空氣負(fù)離子與人類健康的密切關(guān)系，并以山東蒙山等地為例，分析了不同地區(qū)和林地中負(fù)離子的分布特點(diǎn)。在大氣污染日益加劇，大氣質(zhì)量尚未好轉(zhuǎn)的情況下，到森林等負(fù)離子濃度高的地方旅游休閑有益于人們的健康。關(guān)鍵詞:空氣負(fù)離子;指標(biāo);人類健康中圖分類號(hào):S718.55 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:AAero2anionandhumanhealthZongMeijuan,WangRenqing,Zhaokun(TheInstituteofEcologyandBiodiversity,SchoolofLifeScience,ShandongUniversity,Jinan,Shandong,250100Theconcentrationofaero-anionisoneofthemostimportantindexestoevaluatethequalityofenvironment.Peoplepaidmoreandmoreatten2tiontoaero-anionbecauseitwasadmittedas“blueVitamin''.Thispaperdemonstratedthecloserelationshipbetweenaero-anionandhealthfromtheaspectofdefinitionanditseffects,thengavetheactualexamplesofMengshanMountainetc.inShandongprovince.Withthemorepollutionoftheatmosphere,fortunately,wecanbenefitfromthehighaero-anioninallkindsofforestsandothersimilarplacesinChina.KeyWords:aero-anionindexhumanhealth人類健康離不開新鮮空氣。我們呼吸的空氣是由氧、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,空氣負(fù)離子具有熱電性和壓電性，既使在微小的溫度和壓力變化的情況下，亦能引起負(fù)離子之間的電勢差，從而使空氣進(jìn)一步發(fā)生電離,空氣中,多種氣體分子“俘獲”電子的能力有強(qiáng)有弱洪中02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”。根據(jù)大地測量學(xué)和地理物理學(xué)國際聯(lián)盟大氣聯(lián)合委員會(huì)采用的理論,空氣負(fù)離子是O2-(H2On,或OH-(H2On,或CO4(H2O2［9］。評(píng)價(jià)空氣的第一指標(biāo)就是負(fù)離子含量，它的濃度與空氣的清潔度密切相關(guān)［1?4］。在自然界中，人們雖然看不見負(fù)離子，但卻可以感受到他的存在。像海灘、森林、高山、湖邊等處之所以令人心醉，主要依賴于空氣中有較高的負(fù)離子?？諝庳?fù)離子對(duì)人的健康非常有益。雷電過后，產(chǎn)生的大量負(fù)離子，使野外空氣格外清新;海浪頻繁的涌動(dòng)也會(huì)造成大量的負(fù)離子,被海風(fēng)帶到海邊，海邊空氣也一樣會(huì)令人心曠神怡。相反,空氣中過多的正離子會(huì)引起失眠、頭疼、心煩、血壓升高等反應(yīng)。例如狂風(fēng)飛沙之日，在人群密集,空氣污濁的場所,空氣正離子驟增。給人以心煩意亂,頭疼疲乏之感。因此負(fù)離子濃度的高低與人們的健康息息相關(guān),人們時(shí)刻需要負(fù)離子，尤其在污染日益嚴(yán)重的今天更顯得重要。它不僅能使空氣格外新鮮，還可以殺菌和消除異味。當(dāng)空氣中負(fù)離子的濃度較高時(shí)，能抑制多種病菌的繁殖，降低血壓和消除疲勞，促進(jìn)人體的新陳代謝,調(diào)節(jié)和促進(jìn)人體的生長發(fā)育，因而人們將空氣負(fù)離子比喻為“藍(lán)色維他命”和“空氣長壽素”。負(fù)氧離子的存在會(huì)幫助人體回復(fù)其正常的平衡，即負(fù)離子對(duì)于人體的生長發(fā)育和防治疾病方面具有許多積極作用。(1改善肺器官功能，改善呼吸系統(tǒng)絨毛的清潔工作效率。吸入負(fù)離子30分鐘后，肺能增加吸收氧氣20%,多排出二氧化碳14.5%。可減輕氣喘病的痛苦。(2降低血壓，增強(qiáng)心肌功能。負(fù)離子具有明顯的降低血壓增強(qiáng)心肌功能以及鎮(zhèn)痛、改善睡眠、促進(jìn)新陳代謝等作用。（3具有較高的活性，有很強(qiáng)的氧化還原作用。負(fù)氧離子能破壞細(xì)菌的細(xì)胞膜或細(xì)胞原生質(zhì)活性酶的活性，從而達(dá)到抗菌殺菌的目的。（4使人精神振奮。負(fù)離子能增加警覺性，增加想象力，提高工作效率。（5增強(qiáng)免疫系統(tǒng)功能。負(fù)離子能減少對(duì)寒冷和流感的過敏，提高身體的天然解毒能力，使激素的不平衡正常化，消除身體上血清基和組胺過多引起的不安，避免過敏性反應(yīng)及“花粉癥”的產(chǎn)生。（6其它。負(fù)離子對(duì)于呼吸道、支氣管疾病、慢性鼻炎、鼻竇炎、偏頭痛、更年期綜合癥、慢性皮膚病等具有顯著的輔助治療作用，使身體各器官的功能更為有效，且無任何副作用。1負(fù)離子氣象指數(shù)負(fù)離子含量（濃度在鄉(xiāng)村、山區(qū)、森林及海濱等比城市和居室多。世界衛(wèi)生組織規(guī)定，清新空氣中負(fù)離子含量不應(yīng)低于1000-1500個(gè)/cm3。按每cm3中負(fù)離子的個(gè)數(shù)來劃分，大氣中負(fù)離子濃度和健康的關(guān)系如表1所示。?23?2004年第2期總151期 山東林業(yè)科技ShandongForestryScienceandTechnology2004No.2表1不同的負(fù)離子濃度對(duì)健康的影響級(jí)別數(shù)量對(duì)健康的影響1<600不利2600~900正常3900~1200較有利41200?1500有利51500?1800相當(dāng)有利61800?2100很有利7〉2100極有利2負(fù)離子分布一般分布由于所處環(huán)境溫度與壓力的不斷變化以及負(fù)離子的不穩(wěn)定性，即使同樣場所每次測得的結(jié)果也許都會(huì)不大相同，見表2。表2負(fù)離子的一般分布情況項(xiàng)目海邊森林瀑布郊外田野綠色公園城市住宅房間封閉的空調(diào)房間含量（個(gè)/cm350000?2000005000?50000800?200020?500?10與健康的關(guān)系殺菌作用、減少疾病傳染增強(qiáng)人體免疫抗菌力維持健康基本需要生理障礙誘發(fā)邊緣引發(fā)空調(diào)綜合癥特殊分布噴泉的開啟與關(guān)閉狀態(tài)與空氣負(fù)離子的濃度有著明顯的不同，噴泉開啟后產(chǎn)生的水柱在空中碰撞分裂形成無數(shù)細(xì)小水珠，在宇宙線、紫外線等的照射下，產(chǎn)生大量的負(fù)離子。同時(shí)其水珠或水滴對(duì)大氣塵埃等懸浮顆粒具有清洗作用，減少了空氣中凝結(jié)核的數(shù)量，結(jié)果使空氣負(fù)離子的生成速率遠(yuǎn)大于其消亡速率，因此負(fù)離子濃度明顯增加，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于海濱，風(fēng)景名勝和療養(yǎng)地的室外空氣負(fù)離子濃度［5-10］。根據(jù)對(duì)上海市區(qū)的噴泉進(jìn)行了連續(xù)兩年的研究發(fā)現(xiàn)，噴泉開啟時(shí)，其周圍環(huán)境中的空氣負(fù)離子最高瞬間值可達(dá)到7萬個(gè)以上，是噴泉未開時(shí)的90~200倍,而且在一天中任何時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的負(fù)離子都沒有明顯差別［15］。水珠飄灑的噴泉,不僅能為城市增添許多靈氣，降低周圍環(huán)境的溫度、增加濕度，而且還能產(chǎn)生大量的負(fù)離子,是城市中名副其實(shí)的“負(fù)離子發(fā)生器”。與天然形成的空氣負(fù)離子相比，噴泉產(chǎn)生的空氣負(fù)離子具有一定的局限性。噴泉產(chǎn)生的空氣負(fù)離子在空氣中滯留的時(shí)間很短，只有噴泉開啟時(shí)才是享用空氣負(fù)離子的最佳時(shí)機(jī)?？諝庳?fù)離子的含量多少不僅與噴泉的大小、以及人距離噴泉的遠(yuǎn)近成正比，而且受風(fēng)向的影響很大,下風(fēng)向時(shí)空氣負(fù)離子明顯增多，上風(fēng)向或側(cè)風(fēng)向時(shí)則低得多,當(dāng)人們在噴泉邊感覺到有水珠撲面而來時(shí)，正是空氣負(fù)離子含量最高處。此外，盡管噴泉在一天內(nèi)產(chǎn)生的負(fù)離子沒有差別，但有季節(jié)上的不同，炎熱炙人的7月產(chǎn)生的空氣負(fù)離子最多,而春寒料峭的3月則最少。子狀況實(shí)例桃源洞桃源洞為國家重點(diǎn)風(fēng)景名勝區(qū)，位于福建省永安市，景區(qū)規(guī)劃總面積28.78km2。桃源洞的空氣質(zhì)量優(yōu)于國家一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)?？諝庵屑?xì)菌含量極少,珠簾瀑布附近的細(xì)菌含量為零。由于瀑布、流水的噴筒效應(yīng)和其它因素,公園內(nèi)空氣負(fù)離子含量高，特別是從甲水電站沿萬陽河、鏡花溪到東坑瀑布，長約10km,溪河兩側(cè)，負(fù)離子含量尤其顯著,在長達(dá)3km的牛角城地帶負(fù)離子含量為13000個(gè)/cm3,珠簾瀑布區(qū)高達(dá)64600個(gè)/cm3,為城市市區(qū)的幾千倍［16］。武夷山武夷山位于福建省武夷山脈北段東南麓，面積70km2,1979年武夷山自然保護(hù)區(qū)被國務(wù)院列為全國5個(gè)重點(diǎn)自然保護(hù)區(qū)之一。為定性定量評(píng)價(jià)武夷山風(fēng)景名勝區(qū)的環(huán)境質(zhì)量，中南林學(xué)院2002年5月對(duì)該區(qū)的空氣負(fù)離子含量、噪聲環(huán)境進(jìn)行了測定和評(píng)價(jià)［15］,結(jié)果表明各項(xiàng)指標(biāo)均良好，其中空氣負(fù)離子含量尤其突出，景區(qū)內(nèi)空氣負(fù)離子水平普遍較高，其濃度平均值超過10000個(gè)/cm3的測點(diǎn)有10個(gè),平均值最高的為大峽谷生態(tài)區(qū)內(nèi)的青龍瀑布，達(dá)到66034個(gè)/cm3,最高值達(dá)到112000個(gè)/cm3;超過60000個(gè)/cm3的測點(diǎn)有3個(gè)。依測點(diǎn)分類表明,瀑布周圍空氣負(fù)離子含量最高,平均達(dá)52087個(gè)/cm3,其它依次為跌水、溪流、樹林、人工草坪。蒙山中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心于1999年6月11日?12日對(duì)山東省蒙陰縣境內(nèi)的蒙山進(jìn)行了空氣負(fù)離子、氧氣和臭氧含量的監(jiān)測［17］。結(jié)果見表3表3蒙陰縣境內(nèi)蒙山空氣負(fù)離子、氧氣和臭氧含量監(jiān)測結(jié)果序號(hào)樣點(diǎn)負(fù)離子（個(gè)數(shù)/cm3氧氣（％臭氧（mg/m31灣月瀑布松林2702720.9902水簾洞瀑布邊樹林833320.9103水簾洞上方樹林26042-04水簾洞上方巖石上45455-05戲臺(tái)石松樹上55556-06云蒙山莊附近山泉邊3320320.9307云蒙山莊西南樹林-21.008云蒙山莊西側(cè)樹林-20.920.0699云蒙山莊西北樹林-20.91010火石梁大片松林185416721.03011火石梁大片松林2675403-012東門松林16250020.92013東門松林22500020.98014東門松林3-20.98015東門松林4-20.99016鹿場南山松林中-21.030.117生態(tài)中心3438620.770注：1“-”表示未測。11空氣中負(fù)離子:現(xiàn)場使用美國TSL公司的"MODEL3068AEROSOLELECTROMETER”分析儀測定。III氧氣:現(xiàn)場氣袋采樣，實(shí)驗(yàn)室用日本產(chǎn)GC-MS儀測定，載氣為氮?dú)?，最小檢出量為1.43mg/m3。 W臭氧:為美國產(chǎn)的臭氧自動(dòng)分析儀。V3:北京生態(tài)中心。蒙山空氣中具有較高的氧氣含量。監(jiān)測數(shù)據(jù)中最高為21.03%,比同期北京中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心院內(nèi)高0.28%。這對(duì)于來此旅游的人員，無疑等于進(jìn)入天然的氧吧。植物在光合作用時(shí)吸進(jìn)CO2,放出O2,它的光合作用比呼吸作用大20倍左右，通常1hm2闊葉林在生長季節(jié)一天可消耗掉1kgCO2,放出0.73kgO2。粗略估算蒙陰縣境內(nèi)森林面積3676hm2,生長季節(jié)每天可產(chǎn)生O22683kg。植物是生產(chǎn)氧?33?第2期 宗美娟等:大氣環(huán)境中的負(fù)離子與人類健康2004年類健康氣的工廠，天然的制氧機(jī),森林則成為天然的大氧吧。3.3.2蒙山空氣中具有很高的負(fù)離子含量。監(jiān)測數(shù)據(jù)中最高為854167/cm3個(gè)，是同期中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心院內(nèi)的195倍。負(fù)離子屬空氣中的小離子，其一般壽命為數(shù)秒到數(shù)分,平均為1min。由于負(fù)離子的壽命短暫，要捕捉到最高濃度有一定的困難。也由于其壽命短暫，檢測到最高濃度值可以說明空氣質(zhì)量好，但檢測不到或值較低不能說空氣質(zhì)量不好，此次有幾處負(fù)離子濃度不高，而氧氣含量卻很高就是很好的說明。3.3.3蒙山空氣中具有適宜的臭氧濃度。檢測到的是最高濃度為0.12mg/m3。較大濃度的臭氧對(duì)人體有害，而稀薄的臭氧反而給人清新的感覺,聞到輕松愉快。主要成因是松脂易被氧化而產(chǎn)生臭氧，可以說松林是臭氧的生產(chǎn)場所之一。3.3.4蒙山具有適宜的空氣溫度和濕度。監(jiān)測期間緯度偏高的濟(jì)南最高氣溫達(dá)34℃,而蒙山中最高氣溫為27℃,且空氣濕度大,最高達(dá)93%。森林可以降低空氣溫度，是由于樹冠可以阻擋太陽輻射,使樹下溫度降低3?5℃。森林有強(qiáng)大的蒸騰作用,落葉松每年蒸騰水分437mm，黑松林282mm。1hm2闊葉林一個(gè)夏季能蒸騰2400kg水分。由于森林上空水分含量高，蒸發(fā)水分要吸收大量的熱，使得周圍的溫度降低。3.3.5綜合評(píng)價(jià)蒙山的空氣質(zhì)量很好。臨沂市環(huán)境監(jiān)測站同期對(duì)空氣中SO2、氮氧化物和總懸浮顆粒的監(jiān)測結(jié)果都達(dá)到國家一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合對(duì)氧氣、負(fù)離子和臭氧的檢測結(jié)果，可以認(rèn)為蒙山空氣質(zhì)量很好。這與其周圍很少有污染型企業(yè)和植被覆蓋率高達(dá)85%有很大的關(guān)系。4檢測儀器空氣離子濃度儀是吸引空氣（或者帶有離子存在的氣體通過帶電的平行極化電極板進(jìn)行計(jì)數(shù)空氣中的離子（氣體濃度的。外側(cè)二板保持極化（正、負(fù)電勢。中間是線性檢測器板?？諝獾目紫妒?mm，極化區(qū)的電勢是1000V/m?，F(xiàn)在常規(guī)的檢測空氣負(fù)離子濃度的儀器有很多種,以下僅就常用的是美國生產(chǎn)的AIC1000進(jìn)行介紹：型號(hào):AIC1000空氣流速:200cm3/s線性速度:40cm/s離子收集率:大于65%輸出電阻:5x1010Ohms動(dòng)力范圍:10離子/cm3—2000000離子/cm3設(shè)定時(shí)間:大約10秒噪聲水平:10離子/cm3精度:±25%電池:9Volt生產(chǎn)地:美國除此之外還有：CNF-型空氣離子測定儀(石家莊無線電四廠。美國TSL公司的“MODEL3068AEROSOLELECTROMETER”分析儀。5結(jié)束語空氣中的負(fù)離子達(dá)到一定濃度時(shí),它和山川湖泊、海濱沙灘、森林草原、奇花異草、珍禽異獸等自然資源一樣，是自然旅游資源的組成部分,但它是看不見、摸不著的自然旅游資源。加強(qiáng)對(duì)空氣負(fù)離子資源的開發(fā)、利用和保護(hù)的研究，對(duì)于提高人類健康具有重要意義，使它成為生態(tài)旅游中不可或缺的部分。參考文獻(xiàn)：[1]Terman.M,Terman.JS.Treatmentofseasonalaffecticdisorderwithahigh-outputnegativeionizer.JournalofaltercomplementMed.1995,1(1:87-922]Ryushi.T,Kita.I,Sakuratiotetal.Theeffectofexposuretonegativeairionsontherecoveryofphysiologicalresponsesaftermoderateenduranceexercise.Int-J-Biometeorol.1998,4(3:132-136[3]Watanabe.I,Noro.H,Ohtsuka.Yetal.Physicaleffectsofnegativeairionsinawetsauna.Int-J-Biometeorol.1997,40(2:107-112[4]MortonLL,kershn