Ионизация воздуха

Ионизация воздуха

В определенных условиях молекулы и атомы, находящиеся в атмосфере, могут отдавать и принимать электроны, что ведет к образованию электрически заряженных частиц, называемых ионами. Частицы, получающие электроны, называются отрицательными ионами, а отдающие - положительными.

Источники возникновения

Основными источниками возникновения ионов в атмосфере Земли являются ионизирующее излучение, растительность, эффект Ленарда и электрические поля.

  • Ионизирующее излучение.

Значительная часть ионов у поверхности Земли образуется в результате воздействия α, β и γ частиц, имеющих космическое происхождение, а также возникающих при распаде радиоактивных веществ, находящихся в атмосфере и в почве. Ультрафиолетовый спектр излучения Солнца является причиной возникновения большого количества ионов в верхних слоях атмосферы. Однако количество ионов, образованных ультрафиолетовым излучением у поверхности Земли очень незначительно.

  • Растительность

В процессе фотосинтеза в тилакоидной мембране клеток растений образуется супероксид O2•–, который представляет собой молекулу кислорода, получившую дополнительный электрон. Различные растения выделяют суперксид в различных количествах. В частности, большое количество супероксида создается мхами и лишайниками. Кроме того интенсивность выделения супероксида растениями зависит от климата и других условий произрастания. Следует отметить, что значительное количество ионов создается растениями не в процессе фотосинтеза, а в следствии того, что в процессе жизнедеятельности на краях их листьев образуется электрический потенциал, превышающий потенциал окружающей среды, что приводит к передаче электронов молекулам воздуха.

  • Эффект Ленарда

В 1892 году лауреат Нобелевской премии Филипп Ленард впервые установил, что в результате воздействий, приводящих к образованию мелких капель воды, образуется значительное количество ионов. Это явление в полной мере проявляет себя над поверхностью морей и океанов, а также в непосредственной близости от водопадов. Позднее было установлено, что значительная часть ионов, образующихся в результате эффекта Ленарда, представляют собой супероксид O2•- и ионы атомарного кислорода O-.

  • Коронный разряд

Электрическое поле высокого напряжения и коронный разряд являются причиной образования большого количества ионов во время гроз, а также в условиях высокогорья. В результате коронного разряда образуется широкий спектр ионов, при этом количество ионов супероксида O2•- очень невелико. Следует отметить, что при коронном разряде образуется озон O3, который при превышении допустимой концентрации, вреден для здоровья человека.

Эволюция и время жизни

Ионы, образующиеся непосредственно в результате воздействия различных факторов, называются первичными. Первичные ионы вступают во взаимодействие с молекулами, составляющими атмосферу Земли, что ведет к образованию вторичных ионов, которые в свою очередь также вступают в различные взаимодействия. Например, взаимодействие иона O2•- с молекулой воды H2O приводит к образованию иона гидроксида OH-. Далее, взаимодействие иона OH- с молекулой углекислого газа CO2 ведет к образованию иона бикарбоната HCO3-. В общем случае ионы существуют в атмосфере Земли в виде водных кластеров, которые объединяют электрически заряженные молекулы и до 30 молекул воды. При этом время жизни водных кластеров различных ионов значительно различается. Так период полураспада кластеров супероксида O2•-(H2O)n, образующихся в процессе жизнедеятельности растений и в результате эффекта Ленарда, составляет одну минуту, а период полураспада кластеров, образованных в результате воздействия коронного разряда, только несколько секунд.

Влияние на среду обитания

Водные кластеры ионов связывают и осаждают частицы вещества различного происхождения, находящиеся в воздухе, а также разрушают летучие органические соединения. Это в полной мере относится к вирусам, бактериям, спорам и пыльце. Исследования показывают, что при достаточной концентрации ионы могут практически полностью очистить воздух в помещении в течении короткого времени.

Влияние на человека

Значительное количество ионов у поверхности Земли составляют водные кластеры супероксида O2•-. Исследования показывают, что эти ионы имеют значительную биологическую ценность. В частности, они благоприятно влияют на сердечно-сосудистую и дыхательную системы, улучшают умственную и физическую работоспособность, а также эмоциональное состояние. Кроме того, исследования показывают, что отрицательные ионы активируют процессы, подавляющие развитие вирусов, бактерий и грибков в организме человека и усиливают его иммунитет. При этом очень важно то, что в среде обитания человека должны находиться как отрицательные, так и положительные ионы. Следует отметить, что в настоящее время разработаны технологии энергоинформационной модуляции водных кластеров ионов, которые значительно увеличивает их биологическую ценность и благоприятное влияние на организм человека.