空氣負氧離子被譽(yù)為空氣中的“維生素”,對于改善人體健康十分重要。在自然生態(tài)系統中,森林和濕地是產(chǎn)生空氣負氧離子的重要場(chǎng)所,在空氣凈化、城市小氣候等方面有明顯的調節作用??諝庳撾x子也被稱(chēng)為負氧離子,是指額外攜帶一個(gè)及以上負電荷的氧氣離子??諝庳撾x子的測量主要依據對單位體積空氣中負電荷數量的估測。
負氧離子的來(lái)源
空氣中負氧離子主要有3個(gè)來(lái)源:
1、大氣分子在射線(xiàn)、雷電和風(fēng)暴等因素的作用下發(fā)生電離,自由電子附著(zhù)在氧氣或水分子上便形成了空氣負氧離子;
2、在瀑布、海浪和暴風(fēng)雨的環(huán)境下,會(huì )形成帶有負電荷的水霧,易被空氣流帶走形成負氧離子;
3、植物“尖端放電”和光合作用會(huì )釋放出自由電子,與氧氣或者水分子結合,也會(huì )形成負氧離子。
負氧離子傳感器分類(lèi)
負氧離子傳感器通常由導電性能良好的金屬材料制成。當空氣中游離的負離子在撞擊到金屬極板時(shí),負離子攜帶的額外電子轉移到金屬極板上去,從而引起金屬極板呈現負極性。如金屬極板通過(guò)導線(xiàn)與大地接觸,則會(huì )在導線(xiàn)上產(chǎn)生一個(gè)微弱電流,通過(guò)這一電流信號的采集和測量,可以估測出金屬極板上所攜帶的電荷量,再經(jīng)過(guò)計算便可得出空氣中負離子的濃度。
目前,市面上出現的負氧離子傳感器的監測方式大致可以分為:平板式、電容式、雙重圓筒軸式和球式,其中平板式和雙重圓桶軸式適用于一般個(gè)人和家庭日常;電容式和球式對材料要求高,制作難度大,制作成本高,一般應用于專(zhuān)業(yè)精密測量?jì)x器。
平板式負氧離子傳感器
平板式負氧離子傳感器相較于電容式、格柵式和秋式負氧離子傳感器,雖然測量精度略微較差(精度誤差在10%左右),但是也已經(jīng)足以滿(mǎn)足日常非專(zhuān)業(yè)研究人員的使用需求,并且極大地簡(jiǎn)化了儀器結構,降低了生產(chǎn)成本。
原理:平行電板式負氧離子傳感器是低端空氣離子檢測儀比較常用的一種方法。有A跟B一組平行且相互絕緣的電極,B極頂端邊有一個(gè)環(huán)形雙極電極,空氣通過(guò)右下角的風(fēng)扇吸入,空氣中的負離子擊打A/B電極放電,電荷傳導到E環(huán)形電極形成自放電,放電信號被記錄,從而可對空氣中正、負離子數量及大小進(jìn)行測量。
平板式負氧離子傳感器在技術(shù)上比較成熟,造價(jià)成本也比較低,但是易受外部環(huán)境影響,另外這種結構自身的弱點(diǎn)容易導致電解邊緣效應,容易造成氣流湍流,導致檢測結果偏移較大。
雙重圓筒軸式負氧離子傳感器
雙重圓筒軸式負氧離子傳感器是中高端空氣離子檢測儀成熟的一種方法。整體結構由3個(gè)同心圓筒組成,外圍筒身及內軸為電極,空氣通過(guò)圓筒時(shí),離子撞擊筒身跟軸產(chǎn)生放電,放電信號被記錄,從而可對空氣中正、負離子數量及大小進(jìn)行測量。
這種檢測儀技術(shù)上已非常成熟,但由于內部復雜的結構及控制,造價(jià)成本較高。這種結構可以有效解決平行電板式結構固有的電解邊緣效應,同時(shí)圓筒本身的結構及特殊的進(jìn)氣方式可以保持氣流通過(guò)的平順性,對離子數量及大小的檢測精確性有極大提高。
過(guò)去我國注重于對大氣、環(huán)境不利或者對人體存在危害的負向指標進(jìn)行監測,例如CO2、SO2、PM2.5和PM10等氣象要素,而忽略了將反映生態(tài)建設成效的正向指標納入監測范圍,這是我國大氣、環(huán)境監測工作的缺憾。