Електричний стан повітряного середовища

Електричний стан атмосферного повітря характеризують його іонізація, електричне поле земної атмосфери, грозова електрика, природна радіоактивність.

Під іонізацією повітря розуміють розпад газових молекул й атомів під впливом іонізаторів. До іонізаторів відносять радіоактивне випромінювання ґрунту і повітря, ультрафіолетове і світлове випромінювання сонця, космічні випромінювання, розпилення води (балоелектричний ефект). Число іонів, що утворюються в 1 мол. газу за одиницю часу, називається інтенсивністю іонізації.

У результаті іонізації від нейтрального атома відокремлюється електрон, що приєднується до іншого нейтрального атома, утворюючи негативний іон. Частина атома, що залишилася, стає позитивно зарядженим іоном. До знову утворених іонів приєднуються газові молекули, створюючи більш стійкі іони з позитивним або негативним зарядом. Це так звані легкі аероіони, швидкість їхнього пересування становить 1-2 дм/с, час існування 1-2 хв. Вони швидко рекомбінуються.

Легкі аероіони можуть приєднувати до себе пилові частинки, мікробні тіла, перетворюючись у середні, важкі і надважкі іони. Важкі іони менш рухливі, їх швидкість не перевищує 0,0005 дм/с, вони міцно утримують заряд. Поряд з утворенням іонів в атмосфері відбуваються процеси їхнього знищення у результаті об'єднання іонів протилежного заряду. В атмосфері постійно відбуваються процеси іоноутворення та іонознищення і установлюється певна іонізаційна рівновага. Кількість легких іонів залежить від географічних, геологічних умов, погоди, рівня радіоактивності навколишнього середовища, забруднення атмосферного повітря. Іонізаційний режим повітряного середовища визначається відношенням числа важких іонів до числа легких іонів (N/n) і відношенням кількості позитивних іонів до числа негативних іонів — коефіцієнтом уніполярності (п⁺/n^-).

Більш забруднене повітря має вищий коефіцієнт. Наприклад, в 1 см³ повітря курортних місцевостей утримується 2000—3000 легких іонів, в 1 см³ повітря промислових міст число легких іонів зменшується до 40. Зменшення числа легких іонів свідчить про погіршення стану атмосферного повітря. Легкі іони поглинаються у процесі дихання, адсорбуються шкірою, одягом. З подихом у повітря приміщень виділяється багато важких іонів. Отже, зміна іонізаційного режиму є чутливим показником чистоти повітряного середовища в житлових і громадських приміщеннях. На цей час доведено багатобічну дію аероінів на організм. Фізіологічний механізм дії іонізованого повітря включає електрообмін у легеневій тканині і нейрорефлекторні реакції на подразнення аероіонами рецепторів шкіри і слизових оболонок.

Під дією високих концентрацій негативних легких іонів (до 100000 в 1 см³ повітря) у людей відбуваються сприятливі зміни в газовому і мінеральному обміні, стимулюються обмінні процеси, прискорюється загоєння ран. У цей час штучна негативна іонізація повітря використовується для лікування гіпертонічної хвороби, бронхіальної астми, алергічних реакцій. Позитивні іони пригнічують людину, викликаючи стан сонливості, депресію, знижують працездатність. Легкі іони є показниками санітарного благополуччя повітряного середовища. Є досвід використання штучних іонізаторів повітря для створення сприятливого іонізаційного режиму в житлових і громадських будівлях. Широке використання таких приладів на практиці стримується відсутністю ефективних і простих методів контролю за іонізацією повітря.

Одним із елементів електричного стану повітряного середовища є електричне поле Землі. Атмосфера являє собою позитивний полюс. Напруженість електричного поля атмосфери вимірюється потенціалом у вольтах на 1 м висоти, біля поверхні землі вона становить 130 В/м. Різниця напруги між головою і ногами середньої людини становить близько 250 В. Оскільки земля заряджена негативно, позитивні іони рухаються до земної поверхні, негативні відштовхуються від неї. У такий спосіб в атмосфері утворюється спрямований по вертикалі до землі струм. При градієнті потенціалу 100 В/м сила цього струму становить 2,2 • 10^-16 А/см². Напруженість електричного поля атмосфери різна по сезонах року. У середніх широтах вона вище взимку. Наприклад, узимку напруженість електричного поля становить 260 В/м, улітку – 100 В/м. Погода (дощ, сніг, туман) впливає на величину електричного поля атмосфери; з підвищенням атмосферного тиску, появою туманів електричне поле атмосфери збільшується в 2-5 разів. Особливо сильні зміни електричного поля атмосфери відбуваються під час грози. Нерідко протягом 1-2 год градієнт потенціалу досягає значних величин, причому величина поля може змінювати свій знак, досягаючи значень від -2000 до +1800 В/м.

Біологічна дія електричного поля атмосфери вивчена недостатньо. Є відомості про його вплив на мінеральний обмін між ґрунтом і рослинами. Встановлено, що атмосферна електрика впливає на організм і бере участь у розвитку метеотропних реакцій при різкій зміні погоди.

Поиск по сайту: