空调房间的空气负离子问题

空气负离子对人体健康的影响，国内外屡有报道，尤其是有关负离子对某些疾病的突出 疗效更为常见。近年来，对于空调房间的负离子状况，也成为人们探讨的一个问题。       按常理说，在适宜的温度、湿度、风速及洁净的空调环境中，人们应该感觉舒服，但现有不少报道情况恰恰相反。长期在现代化空调建筑物中生活和工作的人员普遍感到烦闷、昏睡、乏力、头痛、恶心、眩晕，工作效率和健康状况明显下降。对于以上反应，目前在国外已引起广泛重视，被称外为“城市办公大楼症侯群”（City Office - block Syndrome）.现在越来越多的人认为，这是与室内空气负离子浓度密切相关的[1,2,3,10]。现将收集到的调查研究资料综述于下。 一．空调房间负离子状态的特征       通常，空气越清洁，负离子浓度越高，城镇肮脏空气中负离子浓度低于乡村，而空调房间中负离子浓度更低。英国霍金斯（Hawkins）[2]列举了晴天不同地点的空气离子浓度（表1）。从表中可清楚看到，不同地区空气负离子浓度有很大的差异，以空调房间负离子浓度为最低。 表1 晴天不同地区的空气离子浓度     地区 空气离子浓度（个/厘米3） 正离子 负离子 室外 郊区清洁空气 1．200 1．000 城镇污染空气 800 700 城市空气 500 300 室内 无空调郊区住房 1．000 800 有空调郊区办公室 100 100 有空调城市办公室 150 50 注：表中数值是 50 个点的平均值，测量仪的迁移率是 1-2 厘米2/伏•秒       瑞典巴克曼（Backman）[2]1976 至 1979 年在 15 个通风空调办公室测定空气离子浓度,负离子浓度均甚低，仅 100-150 个/厘米3左右，而正离子浓度超过负离子浓度一倍许（表 2）。然而，查阅 1970 年至 1983 年国外文献，未发现关于空调房间空气负离子浓度的系统完整的报告。看来，东欧、苏联的工作较侧重于工作环境，而西欧、北美的工作对象主要是办公室和实验室。由于他们所用的测量方法以及离子测量仪的极限迁移率不统一，所得测量结果很难作简单对比。但可看出，空调房间的负离子浓度在不同程度上都是低于自然通风房间的。这就给人们以启示：负离子浓度可能是引起空调房间工作人员不适的一个主要因素。针对这个问题，一些学者进行了有关人体反应的实验。 二．空调房间工作人员的生理反应       长期在现代化空调建筑物内工作的人员大部主诉头痛、恶心、眩晕、昏睡。一般昏睡感在午饭后一小时内消失，但空调房间工作人员的昏睡感却持续很长，同时抗感染能力下降，传染病容易蔓延。       英国菲许曼（Fishman）〔4〕为了观察负离子对人体的作用，测量了受试者肺活量变化，发现空气负离子化后 89 人的肺活量增加了 1～5%，25 人增加了 10～15%，3 人增加了 15～20%。但他担心某种心理因素在起作用，故又进行了一组 24 小时开和 24 小时关负离子发生器的双盲试验。根据八周的调查结果分析，在十个房间里，受试者对负离子浓度的变化没有明显反应，因而他得出结论，市场出售的负离子发生器虽能增加房间里负离子浓度，但并不能影响受试者日常工作期间的舒适感。       英国劳斯（Laws）〔5〕提出了不同看法，认为菲许曼采用的试验方法存在问题，因为根据日益增长的知识，高浓度负离子条件下的人体行为表现是逐渐增强的，而菲许曼没有考虑空气离子对基础代谢作用的最终影响。劳斯认为在“24 小时开和 24 小时关”的步骤上进行实验是不可能得到有意义的结果的，因为这种方法可能出现累加适应性。合理地说，在任何情况下，都应对整个观察期的平均数据进行分析处理。       关于空气负离子的积极效应的报道最早出自南非一家银行的数据处理室，该室有 91名女职员工作，每天处理价值二亿英磅的支票。两年的统计表明，工作出错率一直在 2.5%左右，工作人员抱怨空气”沉闷”。安装负离子发生器后六周，出错率下降到 0.5%，职员的情绪也有很大提高。       1976 年夏季的高气压下，在雅典希腊国际电话中心的两个最大交换台工作的操作人员中，发生了大量头晕和恶心的症状.控制空调系统和其他环境因素后，并没有使这个现象有明显改变，每个交换台每周的发病率仍超过 25%。但当其中一个交换台使用负离子发生器后，头晕和恶心的现象很快消失，而另一个未安装负离子发生器的交换台，仍然维持着原来高发病率的状况。       丹麦阿布伦兹（Albrenchtsen）〔9〕进行了两组实验。实验一是令 6 个 20～30 岁随机选 择的女性受试者分别暴露于高浓度的正离子（> 9，000 个／厘米’）和高浓度的负离子（＞9， 000 个／厘米3）的空调房间里。空调房间是 5 x 6 米，温度恒定，湿度控制在人体感觉最舒 适的范围，每天进行生理测量、精神表现测验并记录于受试者的调查表。实验二是从 125 个 人中选出对气候敏感的 5 个男性，7 个女性，进行与上述相同的实验，结果发现，空气离子 对这些对象没有重大的影响。应当指出，虽这些实验的条件是很严格的，受试者穿相同的不 产主静电的棉布衣服，吃相同的饭菜，受试时间也一样，但受试者在每种离子气候中的时间 仅仅是一个白天，这样，仍然存在劳斯所指出的没有考虑空气离子对代谢作用的最终影响。 即使这样，作者仍发现，受试者在负离子缺少的空调条件下负担最重。       霍金斯〔6，2〕多年来进行了大量跟踪调查，发现对抱怨程度高的空调房间使用负离子发生 器后，人们的感觉有明显改善。1979 年 10 月至 1980 年 2 月，他在一家大保险公司进行了三 组双盲试验，选择了其中抱怨率较高的空调房间作为试验场所。地点 1 是 20 个女职员 工作的打字间，地点 2 是 32 人工作的办公室，地点 3 是 54 人三班工作的计算机房。试验结 果表明，大约 50%的工作人员主诉头痛、恶心、眩晕等症状，其中头痛是主要的抱怨，安装 负离子发生器后，发生非常明显的改善，空气变得新鲜，受试者感觉舒适、机敏，病症和抱 怨率大大下降。虽然气温、气湿和工作倒班对抱怨率有所影响，但不如空气负离子的影响显 著。当温度从 16℃增加到 28℃，头痛抱怨逐渐下降，空气负离子化后则能更多地降低抱怨率。 高湿时头痛轻微地增加，负离子化在低湿时减少抱怨率到原来值的 33%，高湿时减少到 45% 。从白班、中班到夜班，头痛抱怨率从 19%逐渐增高到 27%，负离子化后抱怨率与班次无关，下 降到恒定的 6 % 。       尽管空气负离子对人体起到积极作用，但并非每个人都能从负离子中得到好处。以色列 萨曼（Sulman）〔2〕估计，只有 30%的人需要负离子，另有 30%的人对负离子增加感觉舒适， 而其余 40%的人对负离子没有什么反应。霍金斯〔2〕认为，空气离子对人体作用随实验对象而 不同，大约 65～75%的人对离子浓度有感觉 ，大约 25%的人对离子浓度变化没有任何反应。 一般说来，负离子对非健康人和病人效果显著，而对正常的健康人则无显著性差异。另有资 料表明，女性对负离子缺乏比男性更敏感，女性也更喜欢负离子多的环境〔3，8〕。       从以上这些学者的不同论点可以看出，在没有掌握一整套准确、可靠的实验方法、实验 手段和取得大量实验数据之前，过早地全面肯定或一概否定负离子对空调房间工作人员的生 理效应是轻率的，最后的结论有待于进一步做大量工作。而且必须强调，不能认为空气离子 对人体影响是孤立于大气环境、生理节奏、建筑形式、心理和社会因素等影响之外的，在今 后的研究工作中必须对这类因素给予充分重视。 三、空调房间负离子贫乏的主要原因       从现有资料看，空调房间造成空气负离子浓度下降的原因是多方面，主要因素是风道、 过滤器、室内的人造建筑材料以及人员活动〔2，3〕。       首先，外界新鲜空气通过空调风道进入室内，会消耗一部分空气离子，金属风道的影响 较为明显。空气流过风道时，“布朗”运动使一些离子与管壁碰撞，由于金属的良好导电性， 在碰撞时离子被吸附或复合的机率大大增加，造成离子浓度下降。劳斯〔2〕对金属管道进行实 验，方法是把电晕放电产生的空气负离子送入 15 x 15 厘米2的方形金属管道，管道人口处设 静电屏幕消除负离子发生器产生的外电场。插入管道内的三个针头在三个不同的位置上测量 离子浓度，每个针头都连接到一个微电流放大器，放大器所显示的电流大小反映该位置离子 浓度的高低，其实验结果如表 3 所示。       从表中看出，通过 13 厘米长的金属管道，高浓度空气负离子下降 95% ，因此在金属管道内安装负离子发生器是行不通的。在自然环境中的低浓度负离子是不会以这样快的幅度下降的。       其次，空气过滤器也对离子浓度有不同程度的影响。空调系统一般采用干式纤维过 滤器， 滤料有玻璃纤维、合成纤维、石棉纤维以及由这些纤维制成的滤纸或滤布。一般粗效过滤器 有效捕集尘粒的直径≥5μm，中效过滤器≥1μm，高效过滤器<1μm。空气经过过滤器时，尘 粒在重力、扩散、惯性、接触阻留和静电效应下附着在纤维上。不同类型的过滤器对空气离 子产生不同的影响。高效过滤器滤掉了空气中的大部分飘尘和细菌，同时也除去了几乎全部 的空气离子。在层流的高速通风的房间，负离子浓度接近零，一旦停止通风，中小离子浓度 在几分钟内就会恢复到原来值。现有资料中还没有报道不同类型的过滤器对离子浓度的影响， 但过滤器对空气离子的消除作用却是肯定的，故负离子发生器必须装在过滤器之后。此外， 送风口的散流器也会对空气离子产生不利影响，当负离子发生器安装在空气送风口时，不仅 要考虑美观，还要考虑散流器材料对负离子的衰减作用。       再者，静电对空气离子也会产生一定影响。在空调净化房间，为了避免墙壁材料成为发 尘源，一般使用耐磨、无尘、光滑的塑料壁纸和塑料贴面的木板或塑料板，这些材料具有很 高的电绝缘性，使房间成为一个良好绝缘的封闭空间，在摩擦和电器设备的作用下，这些材 料表面逐渐积累了很高的电荷，往往可达几千伏，这样的高电荷具有消除室内空气离子的作 用。       另外，室内工作人员对离子浓度也会有一定影响。高密度的工作人员会使空气离子浓度下降，原因可能是这些人吸入一部分空气离子而另一部分则被吸附在这些人的衣服上，或者 人员的来回走动使地面灰尘扬起吸附走空气小离子，而使大离子浓度上升。虽然在洁净度要 求很高的房间，由于换气次数很大，人员的影响相对其他因素较小，但是在洁净度要求较低， 人员密度又较大的空调房间里，人员存在本身也是一个不可忽视的因素。波兰科学家〔11〕在 冬季时一间有四人工作的 83 米3办公室进行空气环境调查，发现由于关闭门窗，随着工作人 员的出现，在工作期间的八点到十五点，空气温度、相对湿度、二氧化碳和灰尘量都有明显 增加。空气大正负离子（K＜1 厘米2／伏•秒）浓度上升，同时小正负离子（K＞1 厘米2伏•秒） 浓度下降，特别是负离子浓度降低更多，而大正离子比大负离子增加的更多。 四、空调房间加强空气负离子化的可能途径       如上所述，空调房间消弱负离子的因素是多方面的，对一个空调系统，要想全部消除这些 不利因素是难以办到的 ，通常，为了加强空气负离子化，在空调房间内装置空气负离子发生 器。       空气负离子发生器主要有三种形式：1．α射线负离子发生器；2．电晕放电式负离子发 生器；3．水激式负离子发生器。 α射线负离子发生器是利用对人体无害的微量α射线来激发空气产生大量正、负离子， 然后将正离子消除，留下负离子。虽然这种发生器在早期曾使用过，但由于放射性物质可能 会对人的心理及生理产生副作用，现已很少生产。       电晕放电式负离子发生器是在针头或细导线上加几千到几万伏负高电压，在针头周围形 成一个离子电晕。当沿针头流动的电子离开针头时，因具有相当高的能量，与气体分子碰撞 时能使其外层电子摆脱分子成为自由电子，这些自由电子再被其他分子捕获即成为负离子。 这种负离子发生器由于具有高电压，会伴生臭氧和氮氧化物，一台质量好的发生器，可以使 两者的浓度很低，不致于对人体产生不利影响。但有的苏联学者〔12〕认为，适量的臭氧还会 加强负离子的作用，增加疗效。电晕放电式空气负离子发生器是目前普遍采用的一种形式。       水激式空气负离子发生器是在高速运动下把水打成 1µm 以下的细雾，从而产生空气负离 子。这种发生器的最大优点是不会产生臭氧和氮氧化物。但由于使用这种发生器时，会使空 气湿度升高，改变空调工况，同时操作麻烦（需定期加水），造价和运行费用高，大大限制其 使用。       除了人工负离子发生器外、，在室外某些特殊场合，还可能存在着一定的加强负离子的 机质，如放射性物质，实际起到离子源作用的各种工业和民用设备。有人〔2〕发现，某些新型 的建筑材料（如鼓风炉、高炉的炉渣和飞灰混凝土 ）具有高含量的放射性物质。高炉炉渣飞 灰混凝土结构中，空气离子浓度平均值为 9，600～10，300 个／厘米’，石膏砖结构中为 5， 600-5，900 个/厘米3。萨拉撒斯基（Salasinski）0〔7〕调查了一些放射性治疗房间的离子浓度， 发现不同的放射性物质，会使离子浓度变化很大。在这些场所，空气负离子浓度很高，甚至 高于一般大气环境。 小 结       虽然国外不少学者认为空气负离子缺乏是造成空调房间对人体不适的主要原因，但仍有 很多问题尚待进一步研究、阐明。       首先，现有资料尚未能提供各种空调房间空气负离子浓度的确切数据。因为测定空气负 离子浓度需用高精度的仪器和可靠的方法，而过去一些作者所用的仪器和方法看来不能完全 满足要求，对空调房间的结构型式也没有分类，因此所得数据的可信性和可比性较差，，不能 作为分析判断的依据。       其次，关于人体对空气负离子的反应，除有少数资料比较完整外，大多数是零星的、不 系统的、甚至不够科学的。有的仅仅根据被调查者的主诉而无客观测定指标，有的缺乏实验 对照组或未严格按“双盲”实验进行，因此，试图由此得出可靠系统的结论是十分困难的目前，我国在这个方面的研究很少，随着日益增多的空调房间，工作人员的不适抱怨将 是摆在人们面前的一个重要问题。我们认为要想肯定空气负离子对人体健康的积极作用，还 需要做大量工作，首先要有可靠的测试仪器，同时测量室内外的正负离子浓度，确定各种空 调房间的负离子缺乏程度。然后在负离子较少而人们抱怨较高的某些场所，进行严格的“双 盲”实验，或进行有对照组的实验，在作主观询问的同时，测量一些客观生理指标。我们相 信通过系统的调查研究，将不难得到满意的结果。 主要参考文献 1．钮式如：环境与健康杂志 1（2）38，1984。 2 .BSEE First Negative Air lonistaion Conference Reports 1982 。 3．Proceedings of 1nternatioraI BiometeorologicaI Congress ,Int．J．Biometeor Vol 16，19，24，26， Supp1．1972， 1975， 1980， 1982。 4．Fishman DS: Heating and Ventilating Engineer, Oct l3，1981 ． 5．Laws CA : Heating and Ventilating Engineer， May.18,1982。 6．Hawkins LH :BESS，April .11,1981。 7．Salasinski K:Int J Biometeor 26（2）: l65,1982。 8．Hawkinson TE: Am Ind Hyg Assoc 42:759,1981。 9. Albrechtsen O:Int J Biometeor 22（4）:249,1978。 10.Krueger AP: Science l93:l209,1976。 11．Maczynski B: Int J Biometeor l5（1）:11,1971。