Záporné ionty

Záporné ionty ve vzduchu...

neviditelná součást přírody a jejich skutečný vliv na prostředí

Když se řekne „záporný iont“, neznamená to, že je špatný. „Záporný“ jen říká, že má částice navíc elektrony, tedy malý záporný elektrický náboj.

Ve vzduchu se takový iont může přichytit například na prach, pyl nebo jiné drobné částice. Ty se pak mohou snáze spojovat, usazovat nebo zachytit ve filtru. Proto může mít záporný iont v tomto případě pozitivní efekt – může pomáhat odstraňovat část drobných nečistot ze vzduchu.

Vzduch kolem nás není pouze směsí dusíku, kyslíku, oxidu uhličitého a vodní páry. Obsahuje také obrovské množství mikroskopických částic a elektricky nabitých molekulárních shluků označovaných jako vzdušné ionty. Některé mají kladný a jiné záporný elektrický náboj. Právě záporné ionty se v posledních desetiletích dostaly do centra pozornosti nejen fyziků a odborníků na kvalitu ovzduší, ale také výrobců technologií určených pro úpravu vnitřního prostředí.

Co je vlastně záporný iont?

Zjednodušeně řečeno vznikne záporný iont tehdy, když atom, molekula nebo molekulární shluk získá elektron a získá tak záporný elektrický náboj. V reálné atmosféře přitom většinou nejde o dlouhodobě existující „samostatný elektron připojený k jedné molekule“, ale o dynamické shluky molekul, jejichž složení se neustále mění při srážkách s okolními molekulami vzduchu a vodní páry.

Vzdušné ionty nejsou žádným moderním technologickým vynálezem. Jsou přirozenou součástí zemské atmosféry a vznikají působením slunečního a kosmického záření, přirozené radioaktivity, elektrických výbojů nebo mechanického rozptylování vody.

Velmi zajímavým přírodním mechanismem je tzv. Lenardův efekt neboli elektrizace vodního aerosolu. Při prudkém tříštění vody – například pod vodopádem, při příboji nebo při tvorbě jemné vodní mlhy – dochází k oddělování elektrického náboje a v okolním vzduchu mohou vznikat zvýšené koncentrace záporně nabitých částic a iontových shluků.

To je jeden z důvodů, proč jsou záporné vzdušné ionty často spojovány právě s prostředím vodopádů, hor, lesů nebo mořského pobřeží.

Co se stane, když záporný iont potká prachovou částici?

Právě zde se dostáváme k nejlépe fyzikálně vysvětlitelnému účinku ionizace.

Ve vzduchu se nacházejí aerosoly – velmi malé pevné nebo kapalné částice. Patří mezi ně například jemný prach, kouř, částice vznikající spalováním a také část biologického aerosolu. Pokud se tyto částice elektricky nabijí, změní se jejich chování.

Nabité částice mohou snadněji:

– ulpívat na okolních površích,
– vzájemně se shlukovat,
– nebo být zachyceny na elektrostatickém kolektoru či filtru.

Americká Environmental Protection Agency (EPA) potvrzuje, že ionizátory nabíjejí částice ve vzduchu a tím mohou způsobovat jejich usazování na stěnách, podlahách, nábytku nebo jiných površích. Některé systémy používají vlastní kolektor, na kterém se nabité částice zachycují.

Ionizace tedy může ovlivňovat koncentraci suspendovaných částic ve vzduchu, ale je důležité správně interpretovat, co se s nimi skutečně stalo. Částice nemusí být zničena – mohla být pouze odstraněna ze vzdušné fáze a přenesena na jiný povrch.

Také proto by měla být ionizace posuzována jako jedna z technologií úpravy vzduchu, nikoli jako náhrada větrání, filtrace nebo odstranění samotného zdroje znečištění.

Proč lidé spojují záporné ionty s „čerstvým vzduchem“?

Mnoho lidí popisuje vzduch u vodopádu, po dešti nebo v přírodě jako svěží a příjemný. V těchto prostředích skutečně mohou být koncentrace záporných iontů vyšší než v některých městských lokalitách.

Bylo by však vědecky nesprávné z toho automaticky vyvodit, že právě záporné ionty jsou jedinou příčinou tohoto pocitu.

Přírodní prostředí se současně liší teplotou, relativní vlhkostí, množstvím prachu, koncentrací některých organických látek, hlukem, vegetací, mikrobiálním prostředím i psychologickým působením okolní krajiny. Oddělit účinek samotných iontů od všech těchto faktorů je proto při výzkumu obtížné.

Mají záporné ionty zdravotní účinky?

Právě zde je potřeba odlišovat zajímavé výsledky některých experimentů od skutečně prokázaného léčebného účinku.

Záporným iontům bývá připisováno zlepšení nálady, koncentrace, spánku, snížení stresu nebo příznivý účinek na dýchací systém. Vědecké výsledky však nejsou jednotné.

Rozsáhlý přehled a metaanalýza 33 experimentálních studií nenašly konzistentní účinek ionizace na úzkost, běžnou náladu, relaxaci, spánek ani subjektivní pocit komfortu. Zajímavým výsledkem byla určitá souvislost mezi vysokými koncentracemi záporných iontů a snížením skóre depresivních příznaků. Autoři však zároveň upozornili, že mechanismus nebyl spolehlivě objasněn a výsledek je nutné interpretovat opatrně.

Podobně opatrně je třeba hodnotit tvrzení týkající se astmatu a dalších onemocnění dýchacích cest. Přehled 23 experimentálních studií nenašel dostatečně přesvědčivé důkazy, že by samotná expozice záporným iontům významně zlepšovala plicní funkce nebo příznaky astmatu.

To neznamená, že výzkum záporných iontů nemá smysl. Znamená to pouze, že současné poznatky neumožňují prezentovat záporné ionty jako obecně prokázanou léčebnou metodu.

Ionizace není totéž co ozon

Jedním z nejdůležitějších témat při používání umělých ionizátorů je ozon.

Záporný iont a ozon jsou dvě zcela rozdílné věci. Některé elektrické systémy využívající vysoké napětí však mohou vedle požadovaných iontů vytvářet jako vedlejší produkt také ozon.

A právě zde je nutné být velmi opatrný.

Ozon je silně reaktivní plyn, který může při zvýšených koncentracích dráždit dýchací cesty, vyvolávat kašel a dušnost a zhoršovat některá respirační onemocnění včetně astmatu. EPA proto výslovně varuje před používáním generátorů ozonu jako čističek vzduchu v obsazených místnostech.

Kvalitní ionizační technologie by proto měla mít ověřenou nízkou produkci ozonu. Například kalifornská regulace elektronických čističek vzduchu vyžaduje pro certifikovaná zařízení testování emisí ozonu a stanovuje limit 0,050 ppm. Samotná certifikace však podle CARB není důkazem účinnosti zařízení při čištění vzduchu.

Kde mají záporné ionty největší praktický význam?

Z hlediska současných poznatků je vhodné oddělit dvě oblasti.

První je fyzikální působení na aerosolové částice. Elektrické nabíjení skutečně může změnit chování částic a napomoci jejich odstranění ze vzduchu nebo zachycení na vhodném kolektoru.

Druhou oblastí jsou přímé biologické a zdravotní účinky na člověka. Zde existují zajímavé experimentální výsledky a výzkum pokračuje, ale důkazy jsou výrazně méně jednoznačné a zatím neumožňují většinu široce formulovaných zdravotních tvrzení považovat za definitivně prokázaná.

Záporné ionty nejsou zázrak ani mýtus

Záporné ionty jsou skutečným a dobře popsaným fyzikálním jevem. Přirozeně vznikají v atmosféře a jejich množství se může výrazně měnit podle prostředí a meteorologických podmínek. Dokážou ovlivňovat elektrický náboj aerosolových částic a tím i jejich chování ve vzduchu.

Méně jasná je otázka jejich přímého působení na lidský organismus. Některé studie naznačují možné biologické nebo psychologické efekty, jiné je nepotvrdily. Proto je správné rozlišovat mezi prokázaným fyzikálním účinkem ionizace a zatím diskutovanými zdravotními účinky záporných iontů.

Pro kvalitu vzduchu v interiéru tak stále zůstávají základem správné větrání, kontrola zdrojů znečištění, vhodná filtrace, udržování rozumné relativní vlhkosti a řešení případných stavebních či provozních příčin zhoršeného vnitřního prostředí.

Ionizace může být užitečnou doplňkovou technologií. Aby však byla skutečně přínosem, musí být technicky správně navržena, její účinek musí být měřitelný a současně nesmí vytvářet nežádoucí množství ozonu.