X Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2018

Аэроионный состав воздуха

Наряду с температурой, влажностью, скоростью движения воздуха на жизнедеятельность человека оказывает влияние аэроионный состав воздуха. Ещё в античной Греции Гиппократ установил, что горный и морской воздух действуют на человека благотворно, исцеляя от многих болезней, и предложил создавать «аэрарии» - площадки для прогулок в горах или около моря. Так было положено начало новому способу врачевания – аэротерапии [5].

В начале 18-го века, когда были изобретены первые приборы для получения статического электричества, появились первые попытки использовать в лечебных целях воздух с электрическими свойствами.

В середине 18-го века влияние атмосферного электричества на человека исследовал М.В. Ломоносов, предположивший, что все болезни связаны с повреждением способности тела воспринимать атмосферное электричество. Во второй половине 18-го века французский медик и физик Пьер Бертолон первым использовал статическое и атмосферное электричество в лечебных целях. Он утверждал, что воздействие на человека электризованного воздуха может быть очень эффективным и полагал, что человек впитывает электрическую субстанцию всеми порами кожи и лёгкими. И только в 1898 году И. Эльстер и Г. Гейтель вскрыли природу атмосферного электричества, установив что его носителем являются ионы газов воздуха, названные позднее аэроионами [5].

Аэроионы – это мельчайшие комплексы атомов или молекул, несущие положительный или отрицательный заряд. В зависимости от размеров и подвижности различают три группы аэроионов: лёгкие, средние и тяжелые.

Ионизация воздуха происходит следующим образом: под действием внешнего фактора молекуле или атому газа сообщается энергия, необходимая для удаления одного из электронов из ядра. Нейтральный атом становится положительно заряженным, а образовавшийся свободный электрон присоединяется к одному из нейтральных атомов, передавая ему отрицательный заряд и образуя отрицательный аэроион. К таким положительно и отрицательно заряженным аэроионам в доли секунды присоединяется определенное число молекул и газов, входящих в состав воздуха. В результате образуются комплексы молекул, называемые лёгкими аэроионами.

Подвижность аэроионов зависит от газового состава воздуха, его температуры, давления. Размеры положительных и отрицательных аэроионов и подвижность отрицательных аэроионов зависят от относительной влажности воздуха. Известно, что при росте относительной влажности подвижность аэроионов уменьшается [2].

Легкие аэроионы - соединения неустойчивые и существуют считанные секунды. Имея в своем составе дополнительный электрон, они отдают его окружающим предметам, тем самым заряжая их статическим электричеством.

Образование в атмосфере заряженных газовых комплексов - аэроионов происходит в результате процесса ионизации газов, входящих в состав воздуха. Этот процесс в природе происходит при воздействии следующих факторов:

- воздействия на воздушную среду космических излучений

- воздействия частиц, выбрасываемых радиоактивными веществами при их распаде

-технологическая ионизация происходит при воздействии на воздушную среду рентгеновского и ультрафиолетового излучений, термоэмиссии, фотоэффекта и других ионизирующих факторов

- распыление воды в воздухе

- атмосферное электричество

- трение частиц песка, снега и т.д. [6].

Под воздействием ионизации в воздушной среде происходят физико-химические процессы возбуждения главных составляющих воздуха – кислорода и азота. Вероятность образования и устойчивость отрицательных аэроионов в результате захвата атомами и молекулами электронов определяется величиной их сродства к электрону. Наиболее устойчивые отрицательные аэроионы могут образовывать следующие вещества: атом углерода, молекулы кислорода, озона, углекислого газа, диоксида азота, диоксида серы, молекулы воды, хлора и др. Химический состав легких аэроионов зависит от химического состава воздушной среды в целом [1].

В естественных условиях в воздухе незамкнутых пространств (воздух лесов, полей, морей и гор) всегда имеются положительно и отрицательно заряженные аэроионы. Однако в производственных помещениях необходимо поддерживать аэроионный состав воздуха искусственным способом.

Наряду с возникновением ионов непрерывно происходит их исчезновение. Факторами, определяющими исчезновение легких ионов являются:

• рекомбинация двух легких ионов разных полярностей;

• адсорбция легких ионов на незаряженных ядрах конденсации;

• рекомбинация легкого и тяжелого ионов с зарядами противоположных знаков.

Влияние аэроионного состава воздуха на здоровье человека

Негативное воздействие на организм оказывает как недостаточная, так и избыточная ионизация воздуха.

Более 95% жилых и производственных помещений имеют выраженный недостаток легких аэроионов. В зоне дыхания человека на рабочем месте, как правило, концентрация легких положительных ионов близка к оптимальной, концентрация же легких отрицательных ионов значительно ниже минимального допустимого уровня. Присутствие людей в помещениях вызывает снижение содержания легких аэроионов [4].

Автором основных работ в области воздействия на организм человека атмосферного электричества и аэроионов является русский ученый, профессор А.Л.Чижевский. Ему принадлежат многочисленные труды о биологическом действии и медицинском применении аэроионизации, а также установление явления оживления кислорода воздуха при помощи аэроионов. В своей работе "Аэроионификация как физиологический, профилактический и терапевтический фактор и как новый санитарно-гигиенический элемент кондиционированного воздуха" Чижевский пишет, что недалеко то время, когда управление ионизацией воздуха в общественных и жилых помещениях станет таким же привычным делом, как и управление освещением, температурой, влажностью. Сорок лет жизни Чижевский посвятил этим исследованиям, ныне признанным учеными Франции, Италии, Германии, США, Англии и Японии. Наблюдения Чижевского установили влияние аэроионов на состояние крови, частоту пульса, давление крови, функции дыхания, на нервную систему, эндокринные железы, общую динамику организма и обмен веществ [1].

А.Л.Чижевский впервые установил, что животные в профильтрованном через ватный тампон воздухе заболевают и погибают именно вследствие отсутствия аэроионов. Если же после фильтрации воздух снабдить отрицательными аэроионами, то животные чувствуют себя хорошо. Наружный воздух, проникая в помещение через вентиляционные установки, тоже теряет аэроионы, особенно легкие с отрицательным зарядом. Очистка воздуха в кондиционерах, пылесосах, а также фильтрация через пористые, ватные, марлевые, масляные и прочие фильтры, лишают воздух почти всех аэроионов [1].

Ионизирование воздуха помещений приобрело особую важность после того, как было установлено, что сам человек является источником огромного количества тяжелых ионов (до 500 тыс. В 1 cм³ выдохнутого воздуха). Следовательно, в каждом помещении в присутствии людей число ионов кислорода стремится к нулю. А так как человек проводит 90% жизни в помещении, то он в течение 90% жизни испытывает систематическое аэроионное голодание. Это обстоятельство приводит человека к отравлению продуктами неполного окисления, к дистрофии и атрофии его органов и тканей, способствует преждевременному одряхлению и предрасполагает к различным заболеваниям.

Ученые установили ряд замечательных фактов. Применение аэроионов отрицательной полярности позволяет снижать утомляемость, усталость, восстанавливать силы. Это способствует улучшению работоспособности, усиливает иммунитет и резко сокращает заболеваемость. Благотворное влияние оказывают аэроионы как на растущий, так и на стареющий организм. Аэроионы вместе с вдыхаемым воздухом проникают в кровь, которая разносит их по всему организму. Для лечения некоторых заболеваний (бронхиальная астма, гипертония, болезни крови, легких, нервной системы и др.) аэроионы являются достаточно действенным средством. Ионизированный воздух является также мощным профилактическим и стимулирующим фактором Экспериментально установлено, что направленный поток аэроионов осаждает пыль и микроорганизмы воздуха, тем самым очищая его. Этот способ может быть применен для освобождения от пыли цехов на заводах, для обеспыливания различных производств, для борьбы с аэрогенной инфекцией, внутрибольничными инфекциями, для очистки воздуха в школьных зданиях и других общественных помещениях [6].

Некоторые люди опасаются передозировки легких ионов. Эта боязнь не обоснована, так как кровь не может усвоить больше молекул кислорода, чем это обусловлено числом молекул гемоглобина переносящих кислород к клеткам.

Ионизация успешно используется при лечении многих заболеваний: болезни сердечно-сосудистой системы, гипертония, стенокардия, бронхопневмония, туберкулез легких, заболевания верхних дыхательных путей (ринит, фарингит, ларингит, трахеит), бронхиты, заболевания нервной системы, пояснично-крестцовый радикулит, язвенная болезнь желудка и двенадцатиперстной кишки, бессонница, мигрени, чувствительность к климатическим и сезонным факторам погоды, заболевания эндокринных желез, нарушения половой функции, параметриты, эндометриты, болезни обмена веществ, аллергические заболевания бронхиальная астма, ревматизм, глазные заболевания (кератиты, блефариты, конъюнктивиты), кожные заболевания (фурункулез, карбункулы, абсцессы, экземы), язвы, ожоги, быстрая утомляемость, раздражительность, пониженное внимание. Отрицательно ионизированный воздух нормализует функциональное состояние центральной и периферической нервной системы, а также состав и физико-химические свойства крови. Применение отрицательных аэроионов улучшает легочную вентиляцию, увеличивает потребление кислорода и выделение углекислоты, усиливает окислительно-восстановительные процессы в тканях, Отмечено стимулирующее действие аэроионов на белковый, углеводный и водный обмены, синтез витаминов (особенно группы В), стабилизирующее влияние на уровень кальция и фосфора в организме, на концентрацию сахара в крови. При аэроионизации нормализуется артериальное давление, стимулируются защитные силы организма, повышается устойчивость к охлаждению, недостатку кислорода, инфекциям и аллергиям. Присутствие в воздухе аэроионов ускоряет заживление ран, ожогов. Ионизация воздуха улучшает общее самочувствие, снижает физическую и умственную усталость, оказывает успокаивающее действие.

Необходимо подчеркнуть, что искусственная ионизация воздуха помещений без достаточного воздухоснабжения в условиях высокой влажности и запыленности воздуха ведет к неизбежному возрастанию числа тяжелых ионов. Мелкая пыль, выхлопные газы, испарения и запахи нейтрализуют практически все аэроионы воздуха и, в первую очередь, отрицательные ионы кислорода необходимые человеку для дыхания. Кроме того, в случае ионизации запыленного воздуха процент задержки пыли в дыхательных путях резко возрастает (пыль, несущая электрические заряды, задерживается в дыхательных путях человека в гораздо большем количестве, чем нейтральная) [6].

Следовательно, искусственная ионизация воздуха не является универсальной панацеей для оздоровления воздуха закрытых помещений. Без улучшения всех гигиенических параметров воздушной среды искусственная ионизация не только не улучшает условий обитания человека, но, напротив, может оказать негативный эффект.

Также разнообразная работающая в помещении техника, экраны мониторов не только образуют поля статического электричества, не только поглощают полезные отрицательные аэроионы, но еще генерируют мириады вредоносных положительных ионов, наполняя ими окружающий воздух. Установлено, что положительные ионы подавляют деятельность иммунной системы, тормозят и нарушают обменные процессы в организме. При отравлении положительными ионами у человека падает настроение, ухудшается внимание, память, сообразительность, теряется координация и, в целом, замедляются процессы мышления. Появляется угнетенное состояние, предрасполагающее к психическим срывам и заболеваниям.

Обработка результатов наблюдения

Для оценки аэроионного состава воздуха на территории г. Дубны был выбран район Большая Волга. Определено 10 точек измерения: 7 в городской среде с повышенной электромагнитной нагрузкой и 3 фоновые точки вблизи водоема, в поле и в лесном массиве (рис. 1). Были проведены замеры концентрации аэроионов с помощью портативного счетчика аэроионов «МАС-01» [3].

Рис. 1. Расположение точек в районе Большая Волга

Замеры проводились в течение 10 дней, при температуре воздуха от 11^оС до 25 ^оС в 10:00 утром, в 14:00 днем и в 18:00 вечером. Результаты измерений записывались в таблицу, рассчитывался коэффициент униполярности, который является отношением числа положительных ионов к числу отрицательных в единице объема воздуха. Построены круговые диаграммы соотношения положительно и отрицательно заряженных аэроионов по утренним измерениям (рис. 2), по дневным измерениям (рис. 3), по вечерним измерениям (рис. 4) и по среднему соотношению в течение дня (рис. 5).

Рис. 2. Соотношение аэроинов утром

Исходя из полученных результатов, наблюдается неравномерное распределение аэроинов. Во всех точках города, коме второй, наблюдается превышение положительно заряженных аэроионов утром, что может негативно сказаться на здоровье городского населения. Сильно выделяется точка 7, где отрицательно заряженных частиц всего 24%.

Рис. 3. Соотношение аэроинов днем

Днем ситуация похожа с утренней. Повышенное количество положительно заряженных частиц во всех точках, однако, в точке 9 (лесной массив) соотношение аэроионов практически одинаковое.

Рис. 4. Соотношение аэроинов вечером

Вечером отрицательно заряженных частиц больше уже в трех точках на севере исследуемой области. В других районах все также преобладают положительно заряженные аэроины.

Рис. 5. Среднее соотношение аэроинов в течение всего дня

Таким образом, мы видим, что в большинстве точек утром, днем и вечером преобладают положительно заряженные аэроины.

Список литературы

1. Чижевский А. Л. Земное эхо солнечных бурь / Предисл. О. Г. Газенко; Ред. коллегия: П. А. Коржуев (отв. ред.) и др. — Изд. 2-е. — М.: Мысль, 1976. — 368 с.

2. Чижевский А.Л. Аэроионы и жизнь; Беседы с Циолковским / А.Л.Чижевский; Сост., вступ. ст., коммент. и подбор ил. Л.В.Голованова. М.: Мысль, 1999.-716с.

3. Руководство по эксплуатации и применению малогабаритного аэроионного счетчика МАС-01.

4.. Аэроионный состав воздуха в производственных помещениях [Электронный ресурс] – URL:https://studme.org/12920522/bzhd/aeroionnyy_sostav_vozduha_proizvodstvennyh_pomescheniyah Режим доступа: свободный. Дата обращения: 15.12.2017

5. Гигиеническая оценка аэроионизации воздуха [Электронный ресурс] – URL: http://vmede.org/sait/?page=11&id=Gigiena_truda_ruk_kirilova_2008&menu=Gigiena_truda_ruk_kirilova_2008 Режим доступа: свободный. Дата обращения: 17.12.2017

6. Ионизация воздуха [Электронный ресурс] – URL: http://corsan.narod.ru/living.htm Режим доступа: свободный. Дата обращения: 17.12.2017

Код для цитирования: Скопировать