功能性负离子材料的保健用途及应用原理解析

近年来，因为空气污染对生活造成的各种影响备受关注，空气污染监测及防治成了许多地方政府首要的政务工作。对于空气污染程度的评估指标中，“ 负离子”浓度是空气质量好坏的标志之一。根据世界卫生组织的标准，当空气中负离子浓度高于每立方厘米1000~1500个时，才能称得上是“清新空气”。有专家认为，负离子具有良好的生物活性，易于进入人体发挥生物效应，对人体健康有益。因此，负离子也被誉为“空气维生素”。

负离子对人体健康的作用

负离子浓度等级与人体健康的关系

我们知道，空气中的正离子会从其它元素的原子夺取稳定的电子，产生氧化作用。反之，空气中的负离子会把多余的电子给与其他元素的原子使之性能稳定，产生还原作用。氧化作用会使金属腐蚀、食品腐败和人体衰老，而还原作用会防止金属氧化腐蚀、延长食物的保鲜时间和帮助人体恢复健康。负离子对正离子的中和作用，可以取得除臭、除尘、防腐、抗菌、保鲜、空气净化的效果。

负离子，指的就是带负电荷的负氧离子（O₂^-）和负氢氧根离子（OH^-）,它是由氧气和水分子在外界能量下分子键断裂形成，在正常状态下, 气体和水分子的原子处于最低能级, 这时电子在离核最近的轨道上运动原子处于最稳定状态, 呈中性。当空气受宇宙射线、紫外线、放射性射线、强电场或光的照射时,空气分子能够从这些外来的因素中吸取一定的能量而激发电离。

目前，自然界中的空气负离子产生有三大机制：

1.        大气受紫外线，宇宙 射线，放射物质，雷雨，风暴，土壤和空气放射线等因素的影响发生电离而被释放出的电子经过地球吸收后再释放出来很快又和空气中的中性分子结合，而成为负离子，或称为阴离子。 

2.        瀑布冲击，细浪推卷暴雨跌失等自然过程中水在重力作用下，高速流动，水分子裂解而产生负离子。 

3.        森林的树木，叶枝尖端放电及绿色植物光合作用形成的光电效应，使空气电离而产生的负离子

空气中负离子的浓度与空气分子处于电离和激发的状态有很大关系。所谓电离, 就是大气中形成带正电荷或负电荷粒子的过程。所谓激发, 就是原子从外界吸取一定的能量, 使原子的价电子跃迁到较高能级去的过程。电子获得外界一定动能与空气原子碰撞, 是造成空气原子激发和电离的重要条件。上期我们提到，目前，市场上有很多各种各样的人工负离子产品，这些负离子产生方式大概有三种：高压放电（模拟大自然的雷电方式产生负离子）、光触媒（模拟植物光合作用形成的光电效应）、天然放射性元素激发（模拟宇宙射线、土壤和空气中放射性物质等电离方式产生负离子），而其中，利用天然放射性元素激发（模拟宇宙射线、土壤和空气中放射性物质等电离方式产生负离子）来产生负离子的功能性材料目前在市场上最流行。

随着空气电离理论的深入研究，人们对空气负离子发生的原理和应用引起了极大的兴趣。众所周知，空气是由多种气体组成的气体混合物，在某些能量场的作用下，气体分子中某些原子的外层电子会离开轨道，成为自由电子，而游离的自由电子又会与其它中性的分子相结合，使得到游离电子的气体分子呈负电极性，也就是说，负离子产生于某些物质内部潜在能量和大自然气象活动产生能量的激发。通常把这些能够激发出负离子使空气或水分子电离的物质称为负离子功能性材料。

在所有负离子功能性材料中，电气石（Tourmaline，也叫托玛琳）是应用最广的一种，电气石是一种独特的天然负离子功能矿物材料，成分和结构极为复杂。电气石的晶体沿纵轴方向的两个端面分别带有自然生成的正电和负电极性，具有压电和热释电功能，在受热、受压或者受到其它能量激发时都会产生电荷，释放出负离子。电气石的电场强弱可以用电极化强度来评价，电极化强度越大，产生负离子的能力就越强。

以电气石为代表的负离子功能材料在外来能量的激励之下，可以使空气中的水分子产生微弱的电解作用，产生负离子。其反应方程式为：

4H₂O+4e→2H₃O₂^-+H₂↑

H₃O₂ ^-—(H2O·OH-) 即所谓的“羟基”，也就是碱性的氢氧基离子。

负离子使空气中的水分子电解过程示意图

空气中的小负离子团，具有良好的生物活性。它对人体的作用，主要是通过呼吸的途径进入血液后，放出电荷，作用于细胞、蛋白质，反射刺激内感受器官，通过神经系统传导，作用于大脑中枢神经及植物神经系统，影响神经功能。

负离子功能材料使用前后人体血液中红血球电位示意图

负离子被吸入人体后，能调节神经中枢的兴奋状态，改善肺的换气功能，改善血液循环，促进新陈代谢、增强免疫系统能力，使人精神振奋、提高工作效率等等。它还对高血压、失眠、气喘、皮肤过敏、关节炎等许多疾病有一定的预防和治疗作用，所以人们把空气中的负离子称为“空气维生素”。 

负离子功能材料使用前后的人体血液中红血球显微图

另外，电气石还拥有极佳的远红外辐射特征，在红外线中，波长为4~400μm的范围定义为远红外线，其中波长为8~14μm一段与人体发射出来的远红外线的波长相近，能与人体内细胞的水分子产生最有效的“共振”，同时具有渗透性能，促使皮下深层的温度上升，使微血管扩张，促进血液循环，有效地增强细胞的活力，达到活化组织细胞、强化免疫系统的目的。所以远红外线对于血液循环和微循环障碍引起的多种疾病均具有改善和防治作用，有益于人体健康。因此，人们把这一段波长的远红外线称为“生命光线”。

远红外线及其保健功能说明

除了电气石之外，自然界还有许多具有负离子功能的天然矿物材料，例如宇宙星体，太阳，地球上的海洋、山岭、岩石、土壤、森林以及人类生产制造出来的各种物品，这些材料大多数是属于火成岩或火山凝灰岩类型的非金属矿物，它们一般也都具有红外线辐射功能。

当然，类似电气石的负离子功能性材料除了以上两个最主要特征外，它们普遍还存在一个特殊的本领：波动功能。在微观世界里，所有物质(包括人体)都由分子和原子构成，原子中的电子和质子、中子在一定能量的激励下会在固定位置往复运动，称为“振动”。而物体各部份互相之间“协同”的动作，通常称为“波动”。近几十年来，人们把“波动”的概念解释为有一种“现代科学尚未阐明的超微弱能源”存在，这种能量场会影响生物体的生长发育。波动的数值可以作为人体健康活力的一种表征。

人体内各部位的“波动”数值，就像是心电仪、脑电仪这一类检测仪器检测到的电位数值一样。而负离子功能材料的“波动”功能，则是能够引起人体生物电场发生变化的天然材料发出的微观能量。功能性矿物材料的负离子粉、远红外线和波动功能，都是由于材料受到宇宙射线和矿物内的微量放射线的激励而放出能量的某种形式。

美国耶鲁大学医学部教授H.S.巴尔博士在《生命场的科学》一文中写道：“以人类为首的生物，细胞聚集成为特定的组织和器官的时候，细胞、组织和器官各自形成一种特有的生命场。各个部位生命场发生变化的时候，可以用测量皮肤电位的数据来指示这些变化。”当体内的组织、器官的生命场有异常的时候，那个部位“波动”的微妙变化便传递到皮肤，可以在不同部位的皮肤进行生物电位的测量，得到人体内部相关器官健康状况的信息。

关于这种微观能量场对生物体的激励作用，上世纪80年代美国密苏里-哥伦比亚大学生物化学教授T.D.勒奇博士在《产生离子化的放射线刺激》的论著中，提出了“Radiation Hormesis”（放射线刺激）的概念：所谓Hormesis，就是“在有害剂量以下的有害作用原所引起生物体的刺激性反应，这种作用原可以是物理的、化学的或者是生物学的。”这种低剂量的刺激会促进生物的生长、发育，有增强繁殖力和延长寿命的效果。就好像是酒精和咖啡因那样，在低剂量时对人体有温和的刺激效果，但是在高剂量时会造成有害的甚至是致命的后果。

 “hormesis”这个单词，和“hormone”（荷尔蒙）一样来源于的希腊语“hormo”，即是“刺激”的意思。就像人们把荷尔蒙称为“激素”那样，我们把“hormesis”叫做“激活力”。后来，日本学者松平寛通把勒奇博士的文章译成《放射線ホルミシス—微量放射線の生物刺激効果》在日本流传。日本学术界依据这样的论点，对自然界存在的负离子、远红外线、波动等各种微观能量对生物体的刺激进入广泛深入的研究，对天然负离子功能材料在生态环境和人体保健方面的应用原理作了更确切的诠释。

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