Jonizacja Powietrza: Wzór Chemiczny i Znaczenie dla Zdrowia
- Szczegóły
Jonizacją nazywamy proces, w którym atom nabywa lub traci ładunek elektryczny. Tym ładunkiem jest elektron. Efektem jonizacji w aspekcie klimatycznym jest posiadanie ładunku przez cząsteczki tworzące powietrze, takie jak np. tlen czy cząsteczki pary wodnej. Cząsteczki wykazujące dowolny ładunek nazywamy jonami. W odniesieniu do powietrza bardziej precyzyjnym określeniem jest termin aerojony, występujący w literaturze przedmiotu i rozpowszechniony w literaturze angielskiej (air ions, airborne ions).
Rodzaje Aerojonów
W przyrodzie istnieje wiele rodzajów aerojonów. Różnią się nie tylko polaryzacją (dodatnie i ujemne), ale również - w zależności od tego z jakiego rodzaju cząsteczek się składają - budową. Istnieje również klasyfikacja według wielkości - lekkie, średnie, ciężkie; niektóre źródła klasyfikują dodatkowo bardzo ciężkie aerojony.
- Lekkie jony: Charakteryzuje je duża ruchliwość elektryczna.
- Ciężkie jony: Mają nikłą ruchliwość elektryczną.
Jony są w ciągłym ruchu - zderzają się ze sobą i z neutralnymi cząstkami powietrza, przekazują sobie pęd i ładunek, mogą wymieniać swój skład chemiczny. Pod wpływem pewnych czynników jony ciężkie (duże) mogą rozpadać się na szereg mniejszych, a jony lekkie (małe) grupować się, przekształcając tym samym w cięższe, większe aerojony.
Hydrojony i Ich Powstawanie
W tworzeniu się ciężkich jonów bardzo dużą rolę odgrywa woda zawarta w powietrzu, którym oddychamy. Niewidoczne dla oka kropelki pary wodnej składają się z cząsteczek H2O, które ze względu na to, że są dipolami elektrycznymi (cząsteczkami dwubiegunowymi), mają silne właściwości polarne i chętnie tworzą wiązania zwłaszcza w obecności aerojonów, grupując się wokół nich. Powstają w ten sposób bardzo trwałe klastery molekularne, które można określić mianem hydrojonów. Hydrojony występują w ogromnej większości przy wodospadach i terenach nadmorskich, zatem w miejscach rozbijania, spieniania wody. Powstają też podczas kąpieli z użyciem prysznica.
Duże jony powstają też na skutek asocjacji mniejszych jonów wokół zanieczyszczeń istniejących w powietrzu, co ma pewne znaczenie w samooczyszczaniu powietrza.
Przeczytaj także: Wszystko, co Musisz Wiedzieć o Wodzie Destylowanej
Wpływ Aerojonizacji na Organizm
W szczytowym okresie badań nad wpływem aerojonizacji na otoczenie przeważał pogląd, że wyłącznie aerojony lekkie mogą oddziaływać na organizm. Jednakże krytyka optymistycznych wyników tych badań ujawniła, że wpływ aerojonów tej grupy jest znikomy. Duża ruchliwość lekkich aerojonów powoduje, że ich zdolność przenikania do dolnych dróg oddechowych jest nikła, a właśnie stamtąd należałoby oczekiwać ich potencjalnego wpływu. Jak pokazują niektóre raporty, choć jeszcze w nosie i gardle retencja tych naładowanych cząsteczek powietrza może wynosić około 30 procent, to już w pęcherzykach płucnych zaledwie 0,04 procenta (Bailey, cytowany przez I. Martinac, 1993a).
We współczesnym, dostępnym w języku polskim naukowym opracowaniu tej tematyki zauważono zatem, że "należy oczekiwać przesuwania się zainteresowania w stronę badań nad jonami średnimi i ciężkimi, które są zdolne do wnikania do dolnych dróg oddechowych człowieka" ("Jonizacja Powietrza W Środowisku Życia I Pracy" Z. J. Grabarczyk, wyd. Centralny Instytut Ochrony Pracy).
Jonizacja Powietrza a Zdrowie: Fakty i Mity
Obecność jonów ujemnych jest przyjazną człowiekowi częścią jonizacji. Podobnie jest z przekonaniem, że proste jonizatory powietrza przywracają naturalny i korzystny bilans jonów. Po pierwsze, nabywcy prostych urządzeń jonizujących spotykają się często z rozczarowaniem, co przekłada się na brak skutecznej rekomendacji nie tylko samych urządzeń, ale - co gorsza - dezinformację co do wartości ujemnych jonów w otoczeniu. Po drugie, wszelkie badania przeprowadzano pod kątem tzw. lekkich jonów powietrza, które były wytwarzane za pomocą wyładowania koronowego. Na tej zasadzie działają niemal wszystkie jonizatory powietrza dostępne dziś na rynku (jonizator ostrzowy).
Tymczasem niektórzy badacze, już w początkach badań nad jonizacją powietrza sugerowali, że należałoby poświęcić uwagę dużym, ciężkim jonom, występującym w przyrodzie (fachową publikacją szeroko i obiektywnie omawiającą w języku polskim dorobek światowych badań nad wpływem jonizacji jest "Jonizacja Powietrza W Środowisku Życia I Pracy" wydana przez Centralny Instytut Ochrony Pracy, Z.J. Grabarczyk). Część sugestii wysuwanych w temacie zawiera informację, że jony cięższe mogą znacznie głębiej wniknąć do dróg oddechowych i z łatwością wywołać wszelkie pożądane reakcje, przypisywane, poniekąd na wyrost jonom lekkim.
Wielu ludzi odczuwa orzeźwienie wdychając powietrze blisko wybrzeża lub fontanny. Aerojony w takich miejscach tworzą się głównie wskutek rozrywania cząsteczek wody. Zachodzi tu proces określany jako efekt Lenarda, zgodnie z którym podczas rozrywania kropelek wody mniejsza z rozerwanych części ładuje się ujemnie. Ze względu na duże rozmiary i niewielki ładunek, te naturalne hydrojony nie posiadają dużych energii. Aerojony lekkie, również te wytwarzane sztucznie na drodze wyładowania elektrycznego, mają dokładnie odwrotne parametry. Ze względu na swoją ruchliwość nie docierają do płuc, lecz są deaktywowane w kontakcie ze ściankami górnych dróg oddechowych.
Przeczytaj także: Budowa oczyszczalni rozsączającej w Polsce - formalności
Technologie Wytwarzania Jonów
Jony o niskiej energii, a więc jony o dużej masie i małym ładunku, tzw. jony ciężkie, mają w powietrzu nieporównywalnie mniejsze prędkości niż jony powstające w popularnych jonizatorach. Ich ruch wynika w zasadzie wyłącznie z zawirowań powietrza, nie zaś z oddziaływania elektrostatycznego. Ten rodzaj jonów bezpośrednio można wytworzyć wprowadzając do powietrza elektrony, których energia kinetyczna znajduje się poniżej progu jonizacji.
Detektory fotojonizacyjne mogą wykrywać szerokie spektrum substancji, w tym opary organicznych związków chemicznych, takich jak octan etylu i toluen, wykorzystywanych jako rozpuszczalniki. Każdy pierwiastek lub związek chemiczny ma określony potencjał jonizacji, czyli ilość energii niezbędną do jego jonizacji, wyrażoną w eV. Detektor z lampą o energii jonizacji 10,6 eV, wykalibrowany na izobutylenem, pokazuje wartość mierzoną: 100 ppm. Wykrywany gaz to octan etylu, którego współczynnik korekcyjny CF=3,8.
Jonizacja Powietrza w Praktyce
Wiele osób, zapytanych o ulubiony zapach odpowiada, że to właśnie woń aury po letnim deszczu. Woń ta nazywa się petrichor. Jej źródłem są między innymi właśnie jony - w tym wypadku ujemne. W wyniku opadów powstają nowe, pojedyncze atomy tlenu, które łączą się ze sobą w trójki, tworząc ozon (O3). Badacze i technologowie zauważyli, co daje jonizacja powietrza i postanowili wziąć przykład z Matki Natury, wykorzystując jej rozwiązanie do realizowania potrzeb ludzi na co dzień, bez konieczności oczekiwania na deszcz. W ten sposób powstały jonizatory - urządzenia, które generują aniony (jony ujemne). Jonizatory zaczęły pojawiać się jako odrębne urządzenia, z czasem jednak zaczęto montować je jako moduły w klimatyzatorach.
Jonizacja w Klimatyzacji: Zalety i Korzyści
Wybór klimatyzacji do domu powinien być poprzedzony dokładną analizą potrzeb inwestora oraz sanu jego mieszkania. Tylko wówczas sprzęt będzie w stanie zapewnić optymalne warunki dla mieszkańców. Jonizator wbudowany w klimatyzację pozwala po pierwsze oszczędzać przestrzeń w domu. Jonizator wbudowany w klimatyzację pozwoli też efektywnie oczyszczać powietrze z alergenów i drobnoustrojów. Pomoże to osobom uczulonym zminimalizować objawy ich dolegliwości - to również rozwiązanie całoroczne, dlatego doskonale sprawdzi się w walce z objawami wielu różnych uczuleń, które mogą być rozłożone w czasie, jak na przykład okresy pylenia drzew.
Czy Jonizacja Powietrza Jest Szkodliwa?
Proces wykorzystywania jonizatora w takiej czy innej postaci do zmiany charakterystyki jonowej wnętrza na ujemną lub neutralną nie jest szkodliwy. Wręcz przeciwnie: dolegliwości mogą pojawić się u osób zbyt długo przebywających w pomieszczeniu, które nie było poddane jonizacji. Jony dodatnie generują między innymi komputery, sprzęt RTV i AGD, wyświetlacze telefonów czy telewizory i ekrany. Ich źródłem są też spaliny samochodów, zakłady przemysłowe, a nawet asfalt czy beton! Same w sobie jony dodatnie powodują pogorszenie koncentracji, obniżenie nastroju i uczucie zmęczenia. Dodatkowo są nośnikiem dla drobnoustrojów, kurzu, wirusów, bakterii, smogu i alergenów.
Przeczytaj także: Bezpieczeństwo chlorowania alkanów
Jonizacja Powietrza: Definicja Naukowa
Jonizacja powietrza definicja w ujęciu naukowym mówi, że to proces, w którym neutralne cząsteczki gazów (np. tlenu czy azotu) zamieniają się w jony - cząstki naładowane dodatnio lub ujemnie. Dochodzi do tego pod wpływem czynników takich jak promieniowanie UV, wysokie temperatury, pole elektryczne czy tarcie. Z punktu widzenia nauki, czyli patrząc na jonizację powietrza fizyka, polega ona na oderwaniu elektronu od atomu lub cząsteczki. Tak powstają jony dodatnie i jony ujemne, które wpływają na skład chemiczny powietrza.
Badania i Bezpieczeństwo
Badania sugerują, że jonizacja powietrza a zdrowie są ze sobą powiązane - zwłaszcza gdy mówimy o wpływie jonów ujemnych na nastrój i koncentrację. Niektóre jonizatory mogą generować niewielkie ilości ozonu, co w wysokich stężeniach jest szkodliwe dla zdrowia układu oddechowego. Dlatego zanim zdecydujemy się na urządzenie, warto sprawdzić, czy jego działanie jest bezpieczne i zgodne z normami.
Tabela: Potencjalne Źródła Jonów Dodatnich i Ujemnych
| Źródło Jonów Dodatnich | Źródło Jonów Ujemnych |
|---|---|
| Komputery, sprzęt RTV i AGD | Wodospady, tereny nadmorskie |
| Spaliny samochodów, zakłady przemysłowe | Deszcz (efekt Lenarda) |
| Asfalt, beton | Jonizatory powietrza |
Zanieczyszczenia Gazowe w Obiektach Inwentarskich
Powietrze w kurnikach może zawierać kilkukrotnie więcej dwutlenku węgla od powietrza atmosferycznego, a także amoniak, siarkowodór czy tlenek węgla. Z punktu widzenia metabolizmu najważniejszą częścią składową powietrza jest tlen, który jest niezbędny do prawidłowego przebiegu procesów życiowych. W pomieszczeniach inwentarskich na skutek procesów oddychania stężenie tlenu jest niższe niż w powietrzu atmosferycznym i może kształtować się na poziomie 19%vol.
Stężenie dwutlenku węgla w budynkach inwentarskich jest, z punku widzenia zoohigienicznego, uważane za wskaźnik sprawności systemu wentylacji. Źródłem CO2 w powietrzu budynków dla drobiu są przede wszystkim procesy oddechowe ptaków (w powietrzu wydychanym objętościowo znajduje się około 4% CO2) oraz uwalnianie się tego gazu ze ściółki z pomiotem (w procesie fermentacji).
Na poziom amoniaku w powietrzu ma wpływ kilka czynników, takich jak: wspomniana wcześniej intensywność wymiany powietrza, temperatura, prędkość ruchu powietrza, jak również zawartość związków azotu w pomiocie, ściśle powiązana z dietą zwierząt i ich wiekiem oraz sama ściółka.
Tlenek węgla (CO) jest gazem bezbarwnym, bezwonnym, nie drażni błon śluzowych, słabo rozpuszcza się w wodzie, z powietrzem tworzy mieszaninę wybuchową. Źródłem CO w pomieszczeniach dla drobiu są urządzenia grzewcze (a przede wszystkim piece węglowe i gazowe). Gaz ten powstaje w wyniku niepełnego spalania węgla i innych substancji pochodzenia organicznego.
Siarkowodór jest bardzo toksycznym związkiem gazowym, który występuje w niskich stężeniach, ale jest gazem cięższym od powietrza i jego największe ilości gromadzą się nad podłogą przy głowach zwierząt. Źródłem H2S w kurnikach jest gnilny rozkład białka (zawierającego w swych aminokwasach siarkę), znajdującego się w odchodach ptaków.
tags: #wzór #chemiczny #jonizacji #powietrza
