這些空氣離子很容易將其周圍的幾個(gè)到十幾個(gè)中性分子或原子吸附在一起，形成帶電荷的小分子團(tuán)，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。空氣負(fù)離子產(chǎn)生的原理可用如下方程式表示：

       空氣中負(fù)離子的產(chǎn)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：

       放射性物質(zhì)的作用：地球的巖石圈表面存在各種放射性的物質(zhì)，這些放射性物質(zhì)會(huì)通過能量大或穿透力強(qiáng)的射線使空氣離子化；

       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；

       紫外線輻射：短波紫外線能直接使空氣離子化；

       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(dòng)能，水在跌落、噴射、噴濺和沖擊時(shí)，水滴因高速運(yùn)動(dòng)而斷裂，水分子被截?cái)嗪髱д姾?，周圍空氣分子帶?fù)電荷。通常形成在瀑布、噴泉、海濱或者風(fēng)沙等環(huán)境，這也是為什么雨后或者瀑布旁的空氣特別清新的原因。

       材料自身靜電場作用：由于物質(zhì)結(jié)構(gòu)的特殊性導(dǎo)致其天生帶有靜電產(chǎn)生靜電場，當(dāng)其與空氣中水分子接觸時(shí)，電離其中的水分子而形成負(fù)離子。

       森林環(huán)境中空氣負(fù)離子水平較高，這是由于森林環(huán)境中的瀑布、溪流等流動(dòng)水體較多，森林植物的“J端放電"和“光電效應(yīng)"以及釋放出的芳香揮發(fā)性物質(zhì)都能使空氣發(fā)生電離現(xiàn)象，并且森林具有降塵功能，使得空氣負(fù)離子濃度增加，而且壽命變長。

       空氣負(fù)離子也可以在人工條件下產(chǎn)生，其方法主要有：

       電暈放電：電暈放電是將充分高的電壓施加于一對(duì)電極上，其中高壓負(fù)電極連接在一根極細(xì)的針狀導(dǎo)線或具有很小曲率的其他導(dǎo)體上。在放電極附近的強(qiáng)電場區(qū)域內(nèi)，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(chǎn)生進(jìn)一步的碰撞電離。這個(gè)過程在極短的瞬間重復(fù)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(qū)內(nèi)產(chǎn)生大量的自由電子和正離子，其中正離子被加速引向負(fù)極，釋放電荷。而在電暈外區(qū)，則形成大量的空氣負(fù)離子。電暈放電雖然能夠產(chǎn)生大量的空氣負(fù)離子，但同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生較多的臭氧。近年來，隨著空氣負(fù)離子發(fā)生技術(shù)的不斷進(jìn)步，出現(xiàn)了以導(dǎo)電纖維和加熱式電暈作為電極的空氣負(fù)離子發(fā)生技術(shù)，可以使起暈電壓降低，從而提高空氣負(fù)離子的發(fā)生濃度，減少了臭氧的產(chǎn)生。

       水發(fā)生：利用動(dòng)力設(shè)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(fù)電而成為空氣負(fù)離子。其產(chǎn)生空氣負(fù)離子的濃度取決于水的霧化狀況，一般可達(dá)104～105個(gè)/cm3。水發(fā)生型空氣負(fù)離子發(fā)生器具有不產(chǎn)生有害氣體的優(yōu)點(diǎn)，但設(shè)備結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜、成本較高、使用環(huán)境的濕度較大。

       2 空氣負(fù)離子的作用

       空氣中含有的負(fù)離子被人們稱為空氣中的“長壽素"或“空氣維生素"。醫(yī)學(xué)科學(xué)家認(rèn)為，負(fù)離子進(jìn)入人體后，能促進(jìn)新陳代謝，提高肌體的免疫力，使人精力旺盛，對(duì)人的情緒、記憶、生長、發(fā)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(fù)離子。室內(nèi)增加負(fù)離子含量的簡便辦法是開窗開門通風(fēng)，改善空氣質(zhì)量，尤其是冬春季，門窗封閉較嚴(yán)，空氣流通不暢，室內(nèi)負(fù)離子減少。日常應(yīng)經(jīng)常開門開窗通風(fēng)，以增加空氣中的“維生素"含量。

       空氣負(fù)離子的保健醫(yī)療作用主要包括以下七個(gè)方面：

       能調(diào)節(jié)中樞神經(jīng)系統(tǒng)的功能，使其興奮和抑制過程正常化。

       能促進(jìn)高血壓、冠心病和高脂血癥等疾病的康復(fù)。

       具有增加血液中白蛋白，降低球蛋白，增加血紅細(xì)胞、紅細(xì)胞數(shù)，促進(jìn)血液形態(tài)成分與物理特性恢復(fù)正常的作用。

       能促進(jìn)黏膜上纖毛運(yùn)動(dòng)，腺體分泌增加，平滑肌興奮性提高，換氣功能增強(qiáng)。對(duì)呼吸道、支氣管疾病、慢性鼻炎、鼻竇炎等具有輔助治療作用，且無任何副作用。

       提高機(jī)體的細(xì)胞免疫力和體液免疫力，增加血中抗體、補(bǔ)體、γ-球蛋白，提高淋巴細(xì)胞增殖能力，對(duì)淋巴細(xì)胞的存活有益。

       具有降塵、抑菌、除菌、除臭等凈化空氣的功能。

       具有消除疲勞、恢復(fù)體力的作用。

       3空氣負(fù)離子的濃度

       空氣負(fù)離子的多少是評(píng)價(jià)空氣質(zhì)量的重要指標(biāo)。據(jù)負(fù)離子衛(wèi)生科研協(xié)作組在我國各地選擇有代表性的一些城市進(jìn)行空氣負(fù)離子狀況監(jiān)測結(jié)果顯示，城市室內(nèi)空氣負(fù)離子含量明顯低于室外。大城市住宅房間內(nèi)每立方厘米空氣中的負(fù)離子數(shù)只有40～50個(gè)，其壽命也只有幾秒鐘到幾分鐘；城市街道上的負(fù)離子數(shù)在100～200個(gè)；山谷、瀑布、海濱和林區(qū)負(fù)離子數(shù)經(jīng)常保持在2萬個(gè)以上，壽命可達(dá)20分鐘（空氣負(fù)離子的壽命是很短的，一般只有幾十秒至數(shù)分鐘）。

       日變化規(guī)律：一天中，空氣負(fù)離子濃度有兩個(gè)波峰值，一個(gè)是7～9時(shí)，一個(gè)是22～24時(shí)；另外，19～21時(shí)也較高，而15～17時(shí)出現(xiàn)Z低值。也有學(xué)者認(rèn)為，有時(shí)中午出現(xiàn)第2個(gè)高峰值，最小濃度值出現(xiàn)在中午前幾個(gè)小時(shí)，有時(shí)黃昏出現(xiàn)第2次低值。

       年變化規(guī)律：一年中，空氣負(fù)離子濃度夏、秋季高于冬、春季；且夏季最高，冬季Z低。

       空氣負(fù)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(fù)離子濃度一般高于室內(nèi)。森林環(huán)境中的空氣負(fù)離子濃度比城市居住區(qū)室內(nèi)可高出80～1600倍；當(dāng)森林覆蓋率達(dá)到35%～60%時(shí)，空氣負(fù)離子濃度較高，而當(dāng)森林覆蓋率低于7%時(shí)，空氣負(fù)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(fù)離子平均濃度為1500個(gè)/cm3左右，闊葉樹種林為1160個(gè)/cm3左右。不同園林樹種周圍空氣負(fù)離子水平差異顯著，其空氣負(fù)離子濃度從大到小的排序?yàn)槌了?、羅漢松、樂東擬單性木蘭、木蓮、南方木蓮、金葉含笑、樂昌含笑、中國鵝掌楸。

       不同狀態(tài)的水體對(duì)空氣負(fù)離子濃度影響差異顯著。動(dòng)態(tài)水的空氣負(fù)離子濃度大于靜態(tài)水；動(dòng)態(tài)水中瀑布產(chǎn)生的空氣負(fù)離子濃度大于跌水，跌水大于溪流。水域面積大小與空氣負(fù)離子濃度呈正相關(guān)。

       一般而言，森林環(huán)境中的空氣負(fù)離子濃度高于城市居民區(qū)的空氣負(fù)離子濃度。因此，將森林游憩區(qū)空氣負(fù)離子的臨界濃度定為500個(gè)/cm3，保健濃度為≥1000個(gè)/cm3；允許濃度為500個(gè)/cm3與1000個(gè)/cm3之間。 陸地上空氣負(fù)離子的平均濃度為650個(gè)/cm3，但分布很不均勻，有的地方平均只有50個(gè)/cm3，有的地方平均可達(dá)1000個(gè)/cm3，甚至更多，一般正離子數(shù)大于負(fù)離子數(shù)，其比值平均為1.15。

       表空氣負(fù)離子濃度與環(huán)境、健康的關(guān)系