負離子粉

負離子粉，是對能產生空氣負離子的粉體材料的統稱。負離子粉通常由稀土元素、電氣石粉等物質組成。有利用稀土鹽與電氣石進行機械化學複合製得的；有以天然礦物電氣石為主，經過超細化粉碎、凝膠法包覆改性、離子交換摻雜以及高溫激活等手段製得的；也有直接利用稀土礦粉或者稀土廢礦渣提煉、研磨而成的。

有些使用負離子粉及含負離子粉的民用消費品生產單位，在未履行有關管理程式的情況下，通過網路等途徑隨意購買含放射性核素的物質用於民用消費品生產，存在較大安全隱患。

基本介紹

• 中文名：負離子粉
• 外文名：Negative ion powder
• 主要成分：電氣石粉、稀土礦粉等
• 產生機理：靜電場的電離作用以及放射性物質的輻射
• 相關標準：GB6566-2010《建築材料放射性核素限量》

空氣負離子

“所謂負離子，簡單講，就是帶有負電荷的離子。”清華大學化學系教授林金明在接受《中國科學報》記者採訪時表示。空氣離子根據其帶電性分為空氣正離子和負離子，由於地面對於大氣電離層形成的靜電場，地面為負極，空氣負離子受地面排斥，正離子受地面吸引，所以一般情況下，地球表面正離子濃度高於負離子，正負離子濃度比通常維持在1.2左右。

負氧離子的益處

負離子有很多種，但並不是所有負離子都對人體有好處，其中一些甚至對人體有害。人們一般所說的有利於健康的負離子，主要是指空氣中的負氧離子。

一般認為空氣正離子使人感覺到不舒服，負離子有益於人體健康，空氣負離子（主要是指空氣中的負氧離子）的生物學意義已經被肯定證實。“這種天然產生的負氧離子，的確對人體健康有好處。含有較高濃度負氧離子的空氣，還是優質旅遊度假區的一大標誌。”中科院生態環境研究中心副研究員趙利霞說，國內外的科研人員都曾以雞等動物為實驗對象，研究過負氧離子對生物體的作用。專家表示，負氧離子主要通過作用於生物體的酶系統來發揮其生物效應，但具體的過程和機理，至今尚未完全闡明。

產生機理

在正常狀況下，分子中含有等量的正、負電荷，每個分子從整體上看是中性的，然而當中性分子得到足夠的能量（如放射性輻射和宇宙射線輻射等）時，氣體分子發生電子轉移，失去的電子與空氣中其它分子結合形成空氣負離子，失去電子的分子形成空氣正離子。

中性分子被失去電子後形成正離子，帶正電荷，它迅速吸引周圍空氣中的極性分子（主要是水分子）形成空氣正離子；而釋放出的電子結合周圍的分子或原子，通過碰撞很快與附近的分子（主要是氧分子，因為空氣成分主要是氧氣和氮氣，但是氮氣對電子沒有親電性）相結合形成負離子，負離子再結合一定的水分子形成空氣負離子團。

空氣離子的形成過程無時無刻不在進行，但是由於人的活動、環境的污染、正負電荷的中和等使負離子不斷湮滅消失，所以負離子濃度不會無限增加，而是一種不斷產生不斷消失的動態平衡狀態。

產生方式

自然界產生空氣離子的能量來源有：自然界中放射性物質、水的衝擊作用引起的Lenard效應、宇宙射線、空氣與地面的摩擦作用、以及雷電現象等 。

人工製造負離子的途徑有很多，包括化學反應、尖端放電、天然放射性物質等。

電氣石粉

結構及性能特點

電氣石是結構和成分複雜的含硼矽酸鹽礦物，屬三方晶系。由於電氣石中存在5個多面體，當作用於晶體表面的壓力或溫度發生變化時，其內部的多面體將要發生扭曲，其中扭曲最大的是T多面體，因而在垂直於c軸的兩個晶體端面上出現了極化電荷，巨觀表現為電氣石周圍存在不受外界電場影響的永久性靜電場。

電氣石晶體結構

當作用於晶體表面的壓力或溫度發生變化時，外界的應力作用或晶體的熱膨脹可使電氣石晶體中的單向極軸c軸發生極化，晶體中的帶電粒子發生相對位移，沿c軸方向出現正負電荷中心偏移，導致晶體總電極矩發生變化，產生的極化電荷遠大於自發極化效應，這就使得電氣石具有了壓電效應和熱釋電效應，擁有較強的遠紅外輻射功能。同時，溫度和壓力變化還會引起電氣石晶體的電勢差，使周圍空氣發生電離，被擊中的電子作用於鄰近的水和氧分子並使它轉化為負離子。

產生負離子機理

電氣石釋放負離子的機理主要有以下兩種：一種是光催化機理，由於自然光或遠紅外線的輻射，在電氣石晶體Fe²⁺－Fe³⁺周圍形成空穴/電子對，所產生的空穴（h⁺）將吸附在電氣石表面的水分子氧化成羥基自由基，當它擴散到水中時就形成水合羥基離子；另外，當電氣石Y位中的Fe²⁺轉變為Fe³⁺時，吸附在電氣石微粒表面的氧氣分子被還原成氧負離子自由基，它也可以與微粒表面的水分子反應生成羥基自由基，再與多餘的水分子締合形成水合羥基離子。另一種是電解水機理，即電氣石晶體自發極化效應產生的電極使其周圍的水分子發生電解作用，生成的氫氧根離子與水分子或其他分子結合形成負離子。

電氣石的自發極化特性使得在晶體軸兩個端面上積聚電性相反的極化電荷，從而在沿電氣石晶軸方向產生了很大靜電壓。有學者研究半徑為1.5μm的電氣石球形顆粒，發現在垂直於電氣石c軸方向的平面10μm範圍記憶體在10⁴~10⁷V/m的強電場，並通過測試電氣石顆粒與水接觸後的pH值和電導率的變化，證實了這種強電場的存在。電氣石表面強電場的存在使得空氣及水中與其接觸的水分子發生電離，產生H⁺和OH^-。電氣石電離H₂O產生的 H⁺和H₂O分子結合而形成的H₃O⁺，其對水中的雜質有吸附作用；OH^-和H₂O 分子結合可形成羥離子（H₃O₂^-），即負氧離子。電氣石由於具有特殊晶體結構，使其能夠自動和永久地釋放負氧離子，進而被稱之為天然的負氧離子發生器。

稀土鹽及氧化物

電氣石產生負離子的能力有限，為充分發揮電氣石的優勢，可利用稀土鹽與理化處理過的電氣石進行機械化學複合，提高電氣石對空氣分子的電離能力，研製高效產生空氣負離子粉體。

為了提高電氣石的空氣負離子發生能力，一方面要充分將其顆粒分散開使其不出現正負電極的首尾相連，另一方面要使分散介質有一定的電導率。此外，適當能量激發更有利於提高空氣負離子的發生能力。以稀土的複合鹽或氧化物為電氣石的分散介質可以有效地提高電氣石產生空氣負離子能力。稀土元素的原子序數高，原子半徑大，具有未充滿的4f電子層結構，而且電子能級多樣，很容易失去外層電子，具有特殊的變價特性和化學活性。稀土元素的輻射能高，半衰期時間長，一方面能產生高的負離子濃度，另一方面延長作用時間。

例如，具有放射性的鈰同位素衰變產生的β射線是電子流，而且能量較高，具有很強的電離作用。當在電氣石粉體中加入含有稀土元素鈰的材料時，鈰衰變產生的β射線（電子流）與電氣石電離空氣產生的正離子相結合，形成中性分子，另一方面β射線打破了電氣石的電離空氣的平衡，促進電氣石的進一步對空氣分子的電離。而且β射線本身是電子流，與空氣中的中性分子結合可形成空氣負離子；β射線在空氣中飛行時，與空氣分子相碰撞，進而電離空氣分子，也可使空氣負離子濃度增加。

負離子粉套用現狀

中科院生態環境研究中心副研究員趙利霞在接受中國科學報採訪時表示，當前市場上從空氣淨化器到衣服、床單，乃至襪子，各種打著負離子旗號的產品花樣百出，魚龍混雜。“空氣淨化器產生的負氧離子，能夠中和並沉澱帶有正電荷的灰塵，是有利於人體健康的。”趙利霞說，但是更多的產品可能只是借著負離子的概念在炒作。“很多商家喜歡拿負氧離子的生物功效作為宣傳噱頭。但是一些人製造不出負氧離子，就故意混淆概念，用別的‘負離子’來代替。這樣的產品效果如何，就不好說了。

專家同時指出，要探討一種物質的生物學效應，不能脫離這種物質的濃度和劑量。儘管科學家已經證實了較高濃度的負氧離子對人體確實有好處，但是“負離子的濃度不可能越高越好。一些產品一味追求高濃度，是不理性的”。

另外，當前國內對負氧離子的研究還非常匱乏。“負離子是一種活性物質，不穩定、壽命短、無法提純，而且缺乏定量標準，同時現在還缺乏可以進行定量的空氣負氧離子參照物，有待進一步研究和開發相應的技術。”林金明說，在對負氧離子的研究還不深入，對其健康作用機理的了解還不透徹的情況下，應儘量避免使用與人體直接接觸的所謂負離子衛生用品。

放射性核素超標報導

2010年4月11日 、5月12日、5月15日，由韓國入境的航班抵達煙臺國際機場，煙臺檢驗檢疫局在對入境人員行李檢疫查驗時，通過放射性監測系統發現燃油添加劑、負離子粉、汽車冷卻系統添加劑3种放射性異常物品。3種物品表面0.1m處γ射線周圍劑量當量率分別為3.42、6.50、4.30 μSv/h，放射性核素²³²Th（釷-232）分別超過國家規定的豁免水平的26倍、144倍、28倍，負離子粉中的²²⁶Ra（鐳-226）也超過了豁免水平的1.96 倍。

2015年2月廈門日報報導，廈門機場檢驗檢疫局五通辦事處從一名入境台胞旅客攜帶行李中查出放射性超標100倍的負離子粉1.1公斤。檢驗檢疫工作人員用攜帶型核素識別儀檢測行李，確認放射源是該旅客攜帶的負離子粉，放射性超標約100倍。

2015年4月中國科學報報導，一批中國製造的負離子衛生棉由於被檢測出輻射超標35倍，在黎巴嫩機場被扣押，並被送往黎巴嫩原子能委員會作進一步的檢查。

另外也有學者抽取負離子粉、含負離子粉的黃土球進行γ輻射劑量測定，通過對監測結果的分析發現，部分負離子粉、及含負離子粉的黃土球的使用存在較大潛在輻射照射危害。

放射性核素來源

含有稀土元素的負離子粉，通常具放射性，因礦源差異，放射性水平不一。 負離子粉在日本、韓國、中國等均有加工、銷售，被廣泛用於汗蒸房等保健行業，但是如果大量含有該物質的材料被套用於生活設施，使長期接觸者受到超過約束劑量的輻照，發生隨機性輻射效應的機率增大。

另外，有不法商家利用稀土廢渣，經過簡單處理，研磨成粉，未經過專業檢測就通過網路向公眾售賣存在較高放射性水平的負離子粉，並誇大其作用。公眾在選購含負離子粉的裝飾裝修材料時要注意甄別，從正規商家購買符合國家相關標準的裝飾裝修材料。

放射性核素限量標準

目前，負離子粉被用於裝飾裝修材料，在生產加工過程中應滿足GB6566-2010《建築材料放射性核素限量》中對裝飾裝修材料的規定。該標準規定了建築材料放射性核素限量和天然放射性核素鐳-226、釷-232、鉀-40放射性比活度的試驗方法，適用於對放射性核素限量有要求的無機非金屬類建築材料，該標準根據裝飾裝修材料放射性水平大小將裝飾裝修材料劃分為以下三類：

A類裝飾裝修材料

裝飾裝修材料中天然放射性核素鐳-226、釷-232、鉀-40的放射性比活度同時滿足I_Ra≤1.0和I_r≤1.3 。A類裝飾裝修材料產銷與使用範圍不受限制。

B類裝飾裝修材料

不滿足A類裝飾裝修材料要求但同時滿足I_Ra≤1.3和I_r≤1.9要求的為B類裝飾裝修材料。B類裝飾裝修材料不可用於〡類民用建築的內飾面，但可用於Ⅱ類民用建築物、工業建築內飾面及其他一切建築的外飾面。

〡類民用建築包括如住宅、老年公寓、託兒所、醫院和學校、辦公樓、賓館等。

Ⅱ類民用建築包括如商場、文化娛樂場所、書店、圖書館、展覽館、體育館和公共運輸等候室、餐廳、理髮店等。

工業建築是供人類進行生產活動的建築物，如生產車間、包裝車間、維修車間和倉庫等。

C類裝飾裝修材料

不滿足A、B類裝修材料要求但滿足I_r≤2.8要求的為C類裝飾裝修材料。C類裝飾裝修材料只可用於建築物的外飾面及室外其他用途。

規範建議

有學者在對負離子粉的放射性研究中針對放射性核素超標提出了如下建議：

負離子粉的套用涉及塗料、紡織等多個行業，涉及面廣、敏感度高，生產單位良莠不齊，存在輻射潛在危害。尤其是日常民用消費品相對工業用品種類繁多，作為直接用戶的公眾對放射性知識的了解不多，確需引起足夠重視。

稀土礦等含天然放射性核素物質可通過網路等多種渠道隨意買賣，存在監管空白地帶。建議儘快制定稀土礦等含天然放射性核素物質在負離子粉等領域生產、使用、銷售的指導性標準，規範稀土礦等產品的利用，明確適用領域、範圍、用量等，避免出現盲目生產、使用。

開展負離子粉在民用產品中套用的正當性研究，開展負離子粉及產品的放射性監測及評價方法研究，為產品標準、監管標準的制定及落實提供有力技術保障。

規範負離子產品功能的宣傳，增強正確科普引導，增強公眾對負離子產品及其放射性影響的認識，確保科學、謹慎的使用，並在使用過程中做好相關防護，避免出現誤用、誤食、誤照。