Јонизација је једна од техника која се користи за уклањање честица из ваздуха. Јони делују као кондензациона језгра за мале честице које, како се држе заједно, расту и таложе се.

Концентрација јона у затвореним затвореним просторима је, по општем правилу, и ако нема додатних извора јона, инфериорна у односу на отворене просторе. Отуда и уверење да повећање концентрације негативних јона у ваздуху у затвореном простору побољшава квалитет ваздуха.

Неке студије засноване на епидемиолошким подацима и планираним експерименталним истраживањима тврде да повећање концентрације негативних јона у радним срединама доводи до побољшања ефикасности радника и побољшава расположење запослених, док позитивни јони имају негативан утицај. Међутим, паралелне студије показују да су постојећи подаци о ефектима негативне јонизације на продуктивност радника недоследни и контрадикторни. Стога се чини да још увек није могуће недвосмислено тврдити да је стварање негативних јона заиста корисно.

Природна јонизација

Појединачни молекули гаса у атмосфери могу негативно јонизовати добијањем или позитивно губљењем електрона. Да би се то догодило, дати молекул прво мора да добије довољно енергије - која се обично назива енергија јонизације тог одређеног молекула. У природи се јављају многи извори енергије, како космичког тако и земаљског порекла, који су у стању да произведу овај феномен: позадинско зрачење у атмосфери; електромагнетни соларни таласи (посебно ултраљубичасти), космички зраци, атомизација течности као што је прскање изазвано водопадима, кретање великих маса ваздуха по површини земље, електрични феномени као што су муње и олује, процес сагоревања и радиоактивне супстанце .

Електричне конфигурације јона који се формирају на овај начин, иако још нису у потпуности познате, изгледа да укључују јоне карбонације и Х₊, Х₃O₊, ИЛИ₊, Н₊, ОХ^-, Х₂O^- и О₂^-. Ови јонизовани молекули могу да се агрегирају адсорпцијом на суспендованим честицама (магла, силицијум диоксид и други загађивачи). Јони су класификовани према њиховој величини и њиховој покретљивости. Ово последње се дефинише као брзина у електричном пољу изражена као јединица као што су центиметри у секунди по напону по центиметру (цм/с/В/цм), или, компактније,

Атмосферски јони имају тенденцију да нестану рекомбинацијом. Њихово време полураспада зависи од њихове величине и обрнуто је пропорционално њиховој покретљивости. Негативни јони су статистички мањи и њихово време полураспада је неколико минута, док су позитивни јони већи и њихово време полураспада је око пола сата. Тхе просторни набој је количник концентрације позитивних јона и концентрације негативних јона. Вредност ове релације је већа од један и зависи од фактора као што су клима, локација и годишње доба. У стамбеним просторима овај коефицијент може имати вредности ниже од један. Карактеристике су дате у табели 1.

Табела 1. Карактеристике јона датих покретљивости и пречника

Вештачка јонизација

Људска активност модификује природну јонизацију ваздуха. Вештачка јонизација може бити изазвана индустријским и нуклеарним процесима и пожарима. Чврсте материје суспендоване у ваздуху погодују формирању Лангевинових јона (јона агрегираних на честицама). Електрични радијатори значајно повећавају концентрацију позитивних јона. Клима уређаји такође повећавају просторни набој ваздуха у затвореном простору.

Радна места имају машине које производе позитивне и негативне јоне истовремено, као у случају машина које су важни локални извори механичке енергије (пресе, машине за предење и ткање), електричне енергије (мотори, електронски штампачи, копир машине, високонапонски водови и инсталације). ), електромагнетне енергије (екрани катодних зрака, телевизора, компјутерских монитора) или радиоактивне енергије (терапија кобалтом-42). Ове врсте опреме стварају окружења са већом концентрацијом позитивних јона због дужег полуживота ових других у поређењу са негативним јонима.

Концентрације јона у животној средини

Концентрације јона варирају у зависности од животне средине и метеоролошких услова. У областима са малим загађењем, као што су шуме и планине, или на великим надморским висинама, концентрација малих јона расте; у областима близу радиоактивних извора, водопада или речних брзака концентрације могу достићи хиљаде малих јона по кубном центиметру. У близини мора и када су нивои влаге високи, с друге стране, постоји вишак великих јона. Генерално, просечна концентрација негативних и позитивних јона у чистом ваздуху је 500 и 600 јона по кубном центиметру респективно.

Неки ветрови могу да носе велике концентрације позитивних јона — Фохн у Швајцарској, Санта Ана у Сједињеним Државама, Сироццо у северној Африци, Цхиноок у Стеновитим планинама и Схарав на Блиском истоку.

На радним местима где нема значајних јонизујућих фактора често долази до акумулације великих јона. Ово посебно важи, на пример, на местима која су херметички затворена иу рудницима. Концентрација негативних јона значајно опада у затвореним просторима и у контаминираним подручјима или просторима који су прашњави. Много је разлога зашто се концентрација негативних јона смањује и у затвореним просторима који имају системе за климатизацију. Један од разлога је тај што негативни јони остају заробљени у ваздушним каналима и ваздушним филтерима или их привлаче површине које су позитивно наелектрисане. Екрани катодних зрака и компјутерски монитори, на пример, су позитивно наелектрисани, стварајући у њиховој непосредној близини микроклиму са недостатком негативних јона. Системи за филтрацију ваздуха дизајнирани за „чисте собе” који захтевају да се нивои контаминације честицама одржавају на веома ниском минимуму, такође елиминишу негативне јоне.

С друге стране, вишак влаге кондензује јоне, док њен недостатак ствара суву средину са великим количинама електростатичког наелектрисања. Ова електростатичка наелектрисања се акумулирају у пластичним и синтетичким влакнима, како у просторији тако и на људима.

Генератори јона

Генератори јонизују ваздух испоруком велике количине енергије. Ова енергија може доћи из извора алфа зрачења (као што је трицијум) или из извора електричне енергије применом високог напона на оштро зашиљену електроду. Радиоактивни извори су забрањени у већини земаља због секундарних проблема радиоактивности.

Електрични генератори су направљени од шиљасте електроде окружене круном; електрода се напаја негативним напоном од хиљаде волти, а круница је уземљена. Негативни јони се избацују док се позитивни јони привлаче у генератор. Количина генерисаних негативних јона расте пропорционално примењеном напону и броју електрода које садржи. Безбеднији су генератори који имају већи број електрода и користе мањи напон, јер када напон пређе 8,000 до 10,000 волти генератор ће производити не само јоне, већ и озон и неке азот-оксиде. Дисеминација јона се постиже електростатичким одбијањем.

Миграција јона зависиће од поравнања магнетног поља генерисаног између тачке емисије и објеката који је окружују. Концентрација јона који окружују генераторе није хомогена и значајно се смањује како се растојање од њих повећава. Вентилатори уграђени у ову опрему повећаће зону јонске дисперзије. Важно је запамтити да се активни елементи генератора морају периодично чистити како би се осигурало правилно функционисање.

Генератори такође могу бити засновани на распршивању воде, на термоелектричним ефектима или на ултраљубичастим зрацима. Постоји много различитих типова и величина генератора. Могу се инсталирати на плафонима и зидовима или се могу поставити било где ако су мали, преносиви тип.

Меасуринг Ионс

Уређаји за мерење јона се израђују тако што се две проводне плоче на размаку од 0.75 цм и применом променљивог напона. Сакупљени јони се мере пикоампереметром и региструје се интензитет струје. Променљиви напони омогућавају мерење концентрација јона различите покретљивости. Концентрација јона (N) се израчунава из интензитета генерисане електричне струје користећи следећу формулу:

где I је струја у амперима, V је брзина струјања ваздуха, q је наелектрисање једновалентног јона (1.6к10^{-КСНУМКС}) у Кулонима и A је ефективна површина колекторских плоча. Претпоставља се да сви јони имају једно наелектрисање и да се сви задржавају у колектору. Треба имати на уму да овај метод има своја ограничења због позадинске струје и утицаја других фактора као што су влажност и поља статичког електрицитета.

Ефекти јона на тело

Мали негативни јони су ти који би требало да имају највећи биолошки ефекат због своје веће покретљивости. Високе концентрације негативних јона могу убити или блокирати раст микроскопских патогена, али нису описани штетни ефекти на људе.

Неке студије сугеришу да излагање високим концентрацијама негативних јона код неких људи производи биохемијске и физиолошке промене које делују опуштајуће, смањују напетост и главобољу, побољшавају будност и скраћују време реакције. Ови ефекти могу бити узроковани супресијом неуралног хормона серотонина (5-ХТ) и хистамина у срединама оптерећеним негативним јонима; ови фактори би могли да утичу на преосетљив сегмент популације. Међутим, друге студије доносе различите закључке о ефектима негативних јона на тело. Стога су предности негативне јонизације још увек отворене за дебату и потребно је даље проучавање пре него што се о томе одлучи.

Назад