L'ionisation est l'une des techniques utilisées pour éliminer les particules de l'air. Les ions agissent comme des noyaux de condensation pour les petites particules qui, en se collant, croissent et précipitent.

La concentration en ions dans les espaces intérieurs clos est, en règle générale et s'il n'y a pas de sources supplémentaires d'ions, inférieure à celle des espaces ouverts. D'où la conviction que l'augmentation de la concentration d'ions négatifs dans l'air intérieur améliore la qualité de l'air.

Certaines études basées sur des données épidémiologiques et sur des recherches expérimentales planifiées affirment que l'augmentation de la concentration d'ions négatifs dans les environnements de travail entraîne une amélioration de l'efficacité des travailleurs et améliore l'humeur des employés, tandis que les ions positifs ont un effet négatif. Cependant, des études parallèles montrent que les données existantes sur les effets de l'ionisation négative sur la productivité des travailleurs sont incohérentes et contradictoires. Il semble donc qu'il ne soit toujours pas possible d'affirmer sans équivoque que la génération d'ions négatifs est réellement bénéfique.

Ionisation naturelle

Les molécules de gaz individuelles dans l'atmosphère peuvent s'ioniser négativement en gagnant ou positivement en perdant un électron. Pour que cela se produise, une molécule donnée doit d'abord acquérir suffisamment d'énergie - généralement appelée énergie d'ionisation de cette molécule particulière. De nombreuses sources d'énergie, tant d'origine cosmique que terrestre, existent dans la nature et sont capables de produire ce phénomène : rayonnement de fond dans l'atmosphère ; les ondes solaires électromagnétiques (en particulier les ultraviolets), les rayons cosmiques, l'atomisation de liquides tels que les embruns causés par les chutes d'eau, le mouvement de grandes masses d'air à la surface de la terre, les phénomènes électriques tels que la foudre et les orages, le processus de combustion et les substances radioactives .

Les configurations électriques des ions qui se forment de cette manière, bien qu'elles ne soient pas encore complètement connues, semblent inclure les ions de carbonatation et H₊H₃O₊, L'₊, N₊, OH^-H₂O^- et O₂^-. Ces molécules ionisées peuvent s'agréger par adsorption sur les particules en suspension (brouillard, silice et autres contaminants). Les ions sont classés selon leur taille et leur mobilité. Ce dernier est défini comme une vitesse dans un champ électrique exprimée comme une unité telle que des centimètres par seconde par une tension par centimètre (cm/s/V/cm), ou, plus compact,

Les ions atmosphériques ont tendance à disparaître par recombinaison. Leur demi-vie dépend de leur taille et est inversement proportionnelle à leur mobilité. Les ions négatifs sont statistiquement plus petits et leur demi-vie est de plusieurs minutes, tandis que les ions positifs sont plus gros et leur demi-vie est d'environ une demi-heure. Le charge spatiale est le quotient de la concentration en ions positifs et de la concentration en ions négatifs. La valeur de cette relation est supérieure à un et dépend de facteurs tels que le climat, le lieu et la saison de l'année. Dans les espaces de vie, ce coefficient peut avoir des valeurs inférieures à un. Les caractéristiques sont données dans le tableau 1.

Tableau 1. Caractéristiques des ions de mobilités et de diamètre donnés

Ionisation artificielle

L'activité humaine modifie l'ionisation naturelle de l'air. L'ionisation artificielle peut être causée par des processus et des incendies industriels et nucléaires. Les particules en suspension dans l'air favorisent la formation d'ions Langevin (ions agrégés sur les particules). Les radiateurs électriques augmentent considérablement la concentration d'ions positifs. Les climatiseurs augmentent également la charge spatiale de l'air intérieur.

Les lieux de travail disposent de machines qui produisent simultanément des ions positifs et négatifs, comme dans le cas des machines qui sont d'importantes sources locales d'énergie mécanique (presses, machines à filer et à tisser), d'énergie électrique (moteurs, imprimantes électroniques, copieurs, lignes et installations à haute tension ), l'énergie électromagnétique (écrans cathodiques, téléviseurs, écrans d'ordinateur) ou l'énergie radioactive (thérapie au cobalt 42). Ces types d'équipements créent des environnements avec des concentrations plus élevées d'ions positifs en raison de la demi-vie plus élevée de ces derniers par rapport aux ions négatifs.

Concentrations environnementales d'ions

Les concentrations d'ions varient selon les conditions environnementales et météorologiques. Dans les zones peu polluées, comme dans les forêts et les montagnes, ou à de grandes altitudes, la concentration de petits ions augmente ; dans les zones proches de sources radioactives, de chutes d'eau ou de rapides, les concentrations peuvent atteindre des milliers de petits ions par centimètre cube. A proximité de la mer et lorsque les niveaux d'humidité sont élevés, par contre, il y a un excès de gros ions. En général, la concentration moyenne d'ions négatifs et positifs dans l'air pur est respectivement de 500 et 600 ions par centimètre cube.

Certains vents peuvent transporter de grandes concentrations d'ions positifs : le Föhn en Suisse, le Santa Ana aux États-Unis, le Sirocco en Afrique du Nord, le Chinook dans les Rocheuses et le Sharav au Moyen-Orient.

Dans les lieux de travail où il n'y a pas de facteurs ionisants significatifs, il y a souvent une accumulation de gros ions. Cela est particulièrement vrai, par exemple, dans les endroits hermétiquement fermés et dans les mines. La concentration d'ions négatifs diminue considérablement dans les espaces intérieurs et dans les zones contaminées ou poussiéreuses. Il existe de nombreuses raisons pour lesquelles la concentration d'ions négatifs diminue également dans les espaces intérieurs équipés de systèmes de climatisation. L'une des raisons est que les ions négatifs restent piégés dans les conduits d'air et les filtres à air ou sont attirés par les surfaces chargées positivement. Les écrans cathodiques et les écrans d'ordinateur, par exemple, sont chargés positivement, créant dans leur voisinage immédiat un microclimat déficient en ions négatifs. Les systèmes de filtration d'air conçus pour les "salles blanches" qui exigent que les niveaux de contamination par des particules soient maintenus à un minimum très bas semblent également éliminer les ions négatifs.

D'autre part, un excès d'humidité condense les ions, tandis qu'un manque d'humidité crée des environnements secs avec de grandes quantités de charges électrostatiques. Ces charges électrostatiques s'accumulent dans les fibres plastiques et synthétiques, aussi bien dans la pièce que sur les personnes.

Générateurs d'ions

Les générateurs ionisent l'air en délivrant une grande quantité d'énergie. Cette énergie peut provenir d'une source de rayonnement alpha (telle que le tritium) ou d'une source d'électricité par l'application d'une haute tension à une électrode pointue. Les sources radioactives sont interdites dans la plupart des pays en raison des problèmes secondaires de radioactivité.

Les générateurs électriques sont constitués d'une électrode pointue entourée d'une couronne ; l'électrode est alimentée par une tension négative de milliers de volts et la couronne est mise à la terre. Les ions négatifs sont expulsés tandis que les ions positifs sont attirés vers le générateur. La quantité d'ions négatifs générés augmente proportionnellement à la tension appliquée et au nombre d'électrodes qu'elle contient. Les générateurs qui ont un plus grand nombre d'électrodes et utilisent une tension plus faible sont plus sûrs, car lorsque la tension dépasse 8,000 10,000 à XNUMX XNUMX volts, le générateur produira non seulement des ions, mais aussi de l'ozone et certains oxydes d'azote. La dissémination des ions est réalisée par répulsion électrostatique.

La migration des ions dépendra de l'alignement du champ magnétique généré entre le point d'émission et les objets qui l'entourent. La concentration d'ions entourant les générateurs n'est pas homogène et diminue fortement à mesure que l'on s'éloigne de ceux-ci. Les ventilateurs installés dans cet équipement augmenteront la zone de dispersion ionique. Il est important de se rappeler que les éléments actifs des générateurs doivent être nettoyés périodiquement pour assurer un bon fonctionnement.

Les générateurs peuvent également être basés sur l'atomisation de l'eau, sur des effets thermoélectriques ou sur des rayons ultraviolets. Il existe de nombreux types et tailles de générateurs différents. Ils peuvent être installés sur les plafonds et les murs ou peuvent être placés n'importe où s'ils sont du type petit et portable.

Mesurer les ions

Les dispositifs de mesure d'ions sont fabriqués en plaçant deux plaques conductrices à 0.75 cm l'une de l'autre et en appliquant une tension variable. Les ions collectés sont mesurés par un picoampèremètre et l'intensité du courant est enregistrée. Des tensions variables permettent de mesurer des concentrations d'ions de mobilités différentes. La concentration d'ions (N) est calculé à partir de l'intensité du courant électrique généré selon la formule suivante :

De I est le courant en ampères, V est la vitesse du flux d'air, q est la charge d'un ion univalent (1.6x10^-19) à Coulombs et A est la surface effective des plaques collectrices. On suppose que tous les ions ont une seule charge et qu'ils sont tous retenus dans le collecteur. Il convient de garder à l'esprit que cette méthode a ses limites en raison du courant de fond et de l'influence d'autres facteurs tels que l'humidité et les champs d'électricité statique.

Les effets des ions sur le corps

Les petits ions négatifs sont ceux qui sont censés avoir le plus grand effet biologique en raison de leur plus grande mobilité. Des concentrations élevées d'ions négatifs peuvent tuer ou bloquer la croissance d'agents pathogènes microscopiques, mais aucun effet indésirable sur l'homme n'a été décrit.

Certaines études suggèrent que l'exposition à de fortes concentrations d'ions négatifs produit des changements biochimiques et physiologiques chez certaines personnes qui ont un effet relaxant, réduisent la tension et les maux de tête, améliorent la vigilance et réduisent le temps de réaction. Ces effets pourraient être dus à la suppression de l'hormone neurale sérotonine (5-HT) et de l'histamine dans des environnements chargés d'ions négatifs ; ces facteurs pourraient affecter un segment hypersensible de la population. Cependant, d'autres études parviennent à des conclusions différentes sur les effets des ions négatifs sur le corps. Par conséquent, les avantages de l'ionisation négative sont encore sujets à débat et une étude plus approfondie est nécessaire avant que la question ne soit tranchée.

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