負離子空氣凈化器到底是什麼東西？

01-24

人工負離子和自然界中的負離子一樣嗎

好吧，之前辛苦啃的文獻，現在可以用來回答這個問題了：

首先，我們要了解一下自然界空氣中離子的狀態

1，正負離子均衡：

簡單的說，在地球上陸地人類活動的高度（坐飛機和熱氣球的別來湊熱鬧），存在著各種負離子和正離子。我們通常更關注負離子，其實正離子在自然界中的數量跟負離子是相當的，一般來說是4：5的比例，正離子略多，在沒有污染的森林、湖泊邊上，離子的密度在1000~3000個/cm3，也就是一個大拇指指甲蓋那麼大的地方，有幾千個正離子和負離子存在。按照道家的說法，這離子可謂也是陰陽平衡的，從空氣中被紫外線這些從太陽那邊送來的能量激發成正負離子，所謂無中生有，一分為二，又隨時陰陽中和，灰飛煙滅，生生滅滅。（扯遠了）

2，離子大小有差異，壽命和遷移率也不同，對人體的生物效應也不同

空氣小離子的電遷移率比較高，數量最少，壽命也最低，而大離子數量最多，電遷移率最低，壽命最長。有報道稱小離子的生物效應最明顯。按照文獻1的觀點，正離子能夠提高人體內一些激素（腎上腺素、血清素等）的水平，而負離子能夠降低這些激素的水平。還有很多文獻，可以找到關於空氣離子對不同疾病的治療作用，尤其是呼吸道、內分泌、植物神經系統疾病和類風濕等，在治療重度哮喘患者時，負離子的治療有顯著的作用。

其次，在看一下人工的負離子發生器的表現

負離子發生器，一般來說是單一的產生大量的負離子，而不產生正離子。無論國外還是中國，很多負離子發生器的生產廠家，他們熱情的宣傳負離子的健康作用，希望可以促進自己產品的銷售。

但是他們很多人其實並不了解自己產品產生的是神馬負離子，大的還是小的。產生的數離子密度比自然界的離子密度還要大很多，這樣真的好嗎？沒有正離子的世界，陰陽失衡真的沒關係嗎？還有把負離子發生器當成空氣凈化器宣傳的，那簡直堪稱人才，其實負離子跟空氣凈化幾乎沒什麼關係。

我查閱了眾多的關於空氣離子的研究文獻，甚至沒有找到一篇由負離子發生器廠家針對自己產品做的客觀的生物效益研究。文獻2稱人工產生的負離子也會產生併發症。

正是基於這個原因，到如今，大家對離子對人體的影響普遍處於將信將疑的狀態，空氣離子可以影響人的健康狀況這件事開始失去大家的熱情和可信度了。

小結：

大部分人工方式產生的負離子和自然界中的負離子是不完全一樣的。負離子空氣凈化器更是不嚴謹的說法。

我相信，那些沒有被污染的原始森林、大海邊的空氣，才是最好的。如果一個機器或者系統，能完全模擬出那裡的空氣狀態，包括空氣成分（氧氣、二氧化碳等的含量）、離子狀態（正負離子的比例平衡、大離子小離子種類自然和諧）、溫濕度、電磁場，當然，如果還有海浪的聲音或者青蛙的呱呱聲，那一定是個好的發明創造，否則，基本都是東施效顰。

參考文獻：

1，L.H.HAWKINS,The influence of air ions,temperature and humidity on subjective wellbeing and comfort ,Journal of Environmental Psychology(1981)1,279-292

2， Maximilian Moser,Wasser Schatz der Zukunft isbn 3-936581-51-7 99-100

長期以來，民眾對負離子凈化技術充滿了疑問，負離子對去除PM2.5 有多大作用，今天我們通過儘可能多的權威參考文獻和專家論述來分析這個問題，得到最終結論，做到有理有據，客觀公正。

（1）負離子對哮喘等呼吸道臨床癥狀改善的結果

文獻報道認為負離子對哮喘等呼吸道臨床癥狀的無明顯效果。Norgady 和Furnass [1]研究了負離子對哮喘病人的功效，通過分析對20 個哮喘病人測試者在有無負離子發生器中環境中的病情，得到負離子對哮喘病人無明顯效果的結論。

（There were no significant differences in PEFR, symptom score, or consumption of medication between the periods that active ionisers and either no ionisers or placebo ionisers were in operation. This study has failed to show a statistically significant benefit in asthmatic subjects from the use of negative ion generators.）1993 年Warner[2]針對負離子功效進行了雙盲實驗，40 組實驗中29 組過敏原的濃度降低了，對照組40 組實驗中7 組過敏原濃度降低，但雙盲實驗中，被測試者臨床癥狀無明顯差異，因此得到了負離子對過敏原除去有作用，但對肺部功能和臨床癥狀無明顯作用的結論。（This study indicates that the use of ionisers cannot be recommended in the homes of asthmatic subjects to improve their symptoms.）而無文獻報道負離子對哮喘等呼吸道臨床癥狀改善有明顯效果。

（2）負離子對去除PM2.5 的情況

1961 年，Spiegelman et al.[3]的研究認為負離子對於花粉、黴菌和細菌數量上沒有明顯去除作用。(negative ion generator found no further reduction of pollen, mold,and bacterial counts beyond the reduction provided by an air conditioning unit) 隨後Grinshpun, G. Mainelis et al [4] 通過實驗的方法對五種負離子發生器的凈化能力進行了評估。實驗在一個2.6m3的試驗艙中進行，採用顆粒為單分散NaCl 顆粒和聚苯乙烯小球，測試情況如圖1 所示。實驗結果表明，在體積有限而表面積很大的腔體內，單極負離子發生器對顆粒物去除有一定作用，一款可穿戴負離子發生器在15 分鐘時，去除顆粒效率為5--15%,在1h 時，去除效率在30-40%，另外一款可穿戴負離子凈化器在15 分鐘時，去除效率在50%，而大功率的負離子發生器在有混流風扇的情況下具有高的顆粒物去除能力，10-12min 時，去除了該密閉腔體中100%的顆粒物，即CADR 值在20m3/h 左右。值得指出的是，此密閉腔體具有很大的面積/體積比，即有很強的壁面效應，帶電顆粒物容易被壁面吸附。

圖 1 負離子發生器測試實驗裝置

同樣 Shanshan Shi et al[5] 等人在 0.46m3的密閉倉內對負離子凈化空氣的能力進行了分析，採用了圖2 所示測試腔。實驗結果表明對於可穿戴空氣發生器，CADR 值在0.7-2.47m3/h.

圖 2 Shanshan Shi 測試使用的測試倉

Shiue[6]在0.0216m3的測試倉中對負離子除塵凈化效率進行分析，得到負離子對於顆粒物有去除能力，但是作用範圍有限。P Zhao et al[7]也通過實驗方法對比了負離子空氣發生器和過濾型空氣凈化器的CADR值，根據TSI空氣動力學顆粒採樣器結果，負離子空氣凈化器CADR在5-55m3/h，而HEPA過濾型空氣凈化器CADR在200-250m3/h。

圖 3 不同型號負離子發生器和HEPA 凈化器對不同粒徑顆粒的CADR 值

根據上述科學研究，我們可以得到這樣的結論：

負離子發生器在小體積空間內對於顆粒物去除有一定的效果，而凈化能力（CADR）較低。

2016 年11 月中國消費者協會測試了15 件宣稱具有空氣凈化功能的負離子發生器樣品，參照空氣凈化器的標準，對負離子發生器的顆粒物潔凈空氣量和臭氧濃度進行了測試，結果顯示臭氧濃度均符合國家標準，但是15 件樣品顆粒物潔凈空氣量均小於10m3/h，即不可以稱為空氣凈化器。具體結果如圖4 所示。

圖 4 2016 年中國消費者協會對負離子發生器的比較結果

引用相關領域專家觀點，室內環境及微生物污染控制方面專家同濟大學李振海教授指出：負離子廣義上是指空氣負離子，即帶上負電荷的單個氣體分子（氧氣）或多分子團（包括水汽等）。市場在售電器宣傳負離子發生量動輒數百萬個的，指的就是人工發生的空氣負離子。負離子凈化空氣中的顆粒物（如PM2.5、粉塵），被商家大肆宣傳，其原理是通過顆粒物在電暈電場電子轟擊或氧負離子電荷遷移作用下帶上電荷，帶電的顆粒由於庫倫力的作用，凝並成大顆粒沉降或被吸附於牆壁、地面、床單、衣物、桌面等室內的裸露表面，一定程度上降低了空氣中顆粒物濃度。

（3）負離子發生器產生臭氧的情況

2006 年加州大學的Nicole Britigan, Ahmad Alshawa,和Sergey A. Nizkorodov[8] 測試了負離子空氣發生器在浴室、卧室、辦公室等情境下臭氧的排放情況，22 組實驗中有16 組臭氧濃度超過了美國環境保護局EPA 規定的安全濃度。Niu et al.[9]測試了5 個可穿戴負離子發生器的臭氧排放情況，得到臭氧排放率在 0.056 到2.757 mg/hr 之間. Tung et al. [10]測試三個負離子發生器，得到臭氧排放率在0.234到2.144 mg/hr 之間.Shanshan Shi[5]的實驗中1 種負離子發生器在3h 時產生臭氧濃度為400ppb，而另外3 種負離子發生器則產生量在50ppb 以內，如圖5 所示。

圖 5 不同負離子發生器產生臭氧的濃度情況

根據上述科學研究，負離子發生器在使用中將臭氧，但設計合理的負離子發生器產生的濃度符合國家標準。

總結

根據上文研究，我們得到如下結論：

1. 負離子發生器對於改善哮喘等呼吸道癥狀無明顯效果。

2. 負離子發生器在小封閉體積區域內（例如 1m3區域）對顆粒物有去除作用，CADR 低於常規HEPA 空氣凈化器。

3. 設計合理的負離子發生器在使用過程中臭氧產生量符合國家標準，但仍有臭氧超標的風險。

參考文獻

[1] NOGRADY S G, FURNASS S B. Ionisers in the management of bronchial asthma [J]. Thorax, 1983,38(12): 919‐22.

[2] WARNER J A, MARCHANT J L, WARNER J O. Double blind trial of ionisers in children with asthma sensitive to the house dust mite [J]. Thorax, 1993, 48(4): 330‐3.

[3] SPIEGELMAN J, FRIEDMAN H, BLUMSTEIN G. Effects of an air purifying apparatus on ragweed pollen, mold and bacterial counts [J]. Annals of Allergy, 1961, 19(6): 613‐.

[4] GRINSHPUN S A, MAINELIS G, TRUNOV M, et al. Evaluation of ionic air purifiers for reducing aerosol exposure in confined indoor spaces [J]. Indoor Air, 2005, 15(4): 235‐45.

[5] SHI S, ZHU S, LEE E S, et al. Performance of wearable ionization air cleaners: Ozone emission and particle removal [J]. Aerosol Science and Technology, 2016, 50(3): 211‐21.

[6] SHIUE A, HU S, TU M. Particles Removal by Negative Ionic Air Purifier in Cleanroom [J]. Aerosol and Air Quality Research, 2011, 11(2): 179‐86.

[7] ZHAO P, SIEGEL J, CORSI R. Experimental characterization of portable ion generators [J].

Proceedings of Indoor Air, 2005, 2957‐61.

[8] BRITIGAN N, ALSHAWA A, NIZKORODOV S A. Quantification of ozone levels in indoor environments generated by ionization and ozonolysis air purifiers [J]. Journal of the Air Waste Management Association, 2006, 56(5): 601‐10.

[9] NIU J L, TUNG T C W, BURNETT J. Quantification of dust removal and ozone emission of ionizer aircleaners by chamber testing [J]. Journal of Electrostatics, 2001, 51–52(20‐4.

[10] TUNG T C W, NIU J L, BURNETT J, et al. Determination of Ozone Emission from a Domestic Air Cleaner and Decay Parameters using Environmental Chamber Tests [J]. Indoor and Built Environment, 2005, 14(1): 29‐37.

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負離子空氣凈化器有用嗎？

負離子空氣凈化器是以負離子為凈化因子的空氣凈化裝置。目前市面上的負離子空氣凈化器大體分為兩類：

一類是能生成生態級負離子的專業負離子空氣凈化器，這類空氣凈化器大多採用具有負離子系統和污染物收集系統的生態負離子生成技術、生態負離子生成晶元技術、納子富勒烯離子釋放器技術、負離子轉換器等生態負離子生成技術，能模擬自然原理生成等同於大自然的生態級負離子，生態級負離子自身活性高、自然擴散性強，能夠在不藉助風力等外力條件的情況下自然擴散至4-5米距離，對空間內的各類污染物進行有效凈化。生態級負離子可以有效凝聚沉降PM2.5等顆粒物、降解甲醛等有害氣體、通過顛倒細菌病毒的電位極性達到殺菌消毒的目的，因此專業負離子空氣凈化器不但可以高效去除「三態污染」，而且具有無耗材、無風機、低能耗、零噪音等特點。

一類是概念型負離子空氣凈化。這類負離子空氣凈化器是傳統濾網式空氣凈化器與負離子發生器的「嫁接」，一般只是在傳統濾網式空氣凈化器的基礎上增加一個負離子發生器，該負離子大多採用單極電子噴射技術和雙極電暈放電技術等老舊負離子生成技術，生成的負離子粒徑大、活性低、自然擴散性差，即使藉助等級等外力作用只能擴散至1米左右距離，對空氣中各類污染幾乎沒有凈化效果，因此其凈化核心部件仍然是「濾網+風機」。

負離子空氣凈化器是指以負氧離子為凈化因子來達到凈化空氣的目的，它的工作原理是負氧離子與空氣中的顆粒污染物結合，凝聚成團，沉降到地面，從而達到凈化空氣的目的。現在很多空氣凈化器都打著負氧離子的旗號，卻不能擺脫風機及濾網的凈化模式，高端的負氧離子空氣凈化器不需要風機及濾網，產生的負氧離子無外力作用即可快速到達4到5米的距離，關於人工負離子與自然中的生態負離子相同問題，取決於生成技術，普通負離子生成系統的釋放器多採用鋼針及普通的碳纖維，需要很高的電流才能將負氧離子釋放出來，容易產生臭氧、氮氧化物等衍生污染物，採用納子富勒烯負離子釋放器技術、具有負離子系統與污染物收集系統的生態負離子生成技術以納米級材料富勒烯為釋放尖端，無需很高的電流即可釋放高濃度的負氧離子離子，也不會有任何的衍生物產生。

上幾張檢測報告截圖，來自上海質監總站。

負離子濃度，距離出風口30cm，2000萬個每立方厘米。

負離子濃度，距離出風口2m，31萬個美立方厘米。

臭氧濃度，幾乎為零。

pm2.5清除效率，＞99%。

pm0.1-pm0.2，也能到98%。

技術來自美國海軍，總客源十幾位專家研究了多年，馬上可以量產了，解決了產生大流量負離子同時，不產生臭氧。

每立方厘米負離子超過2萬個，是可以殺菌消毒，治療疾病的，我們也正申請醫療器械證書，要相信中國的技術，50年後回頭看，中國的很多技術也是遙遙領先全世界的。