Luftionisation
Als Luftionisation wird die technische Anreicherung der Luft durch Ionen bezeichnet.
Ein sehr geringer Teil der in der Luft kursierenden Moleküle – die Anzahl liegt in der Größenordnung von 1.000 je m3 – sind nicht elektrisch neutral, sondern sind Ionen, weisen also eine positive oder negative Ladung auf. Streng genommen entstehen stets Ionenpaare gegensätzlicher elektrischer Ladung. Ionen in der Luft können sich nicht ewig halten, da sie allmählich rekombinieren und somit verschwinden oder an Oberflächen haftenbleiben. Um eine konstante Konzentration von Ionen in der Luft zu halten, müssen diese konstant nachgeliefert werden. Die natürliche Radioaktivität führt auf Meereshöhe zur konstanten Bildung von etwa 5–10 Ionenpaaren pro Kubikzentimeter Luft pro Sekunde.
Typische Luftionen sind Wassercluster von etwa 8 bis 14 Wassermolekülen um ein Sauerstoff- oder ein Stickstoffatom, dem ein Elektron fehlt (+ Ladung). Typische negative Ionen sind Wassermoleküle um ein negativ gelades Sauerstoffatom mit einem zusätzlichen Elektron (- Ladung).
Luftionisation und Gesundheit
Den Luftionen wird gelegentlich sowohl eine gesundheitsfördernde als auch eine gesundheitsschädliche Wirkung beigemessen. Bereits kurz nach ihrer Entdeckung begannen sich Spekulationen um ihre gesundheitliche Bedeutung zu verbreiten. Häufig wird behauptet, dass vor allem negativ geladene Moleküle vorteilhaft für die Gesundheit seien. Im englischen Sprachraum bürgerte sich dazu der Begriff des "Negative-Ion Myth" ein[1]. Vereinfacht: negative Ionen sind gut, positive Ionen sind schlecht. Dem widerspricht etwas die Beobachtung, dass Luft im Gebirge etwa 3-4 mal mehr positive Luftionen enthält als negative, und dennoch allgemein als angenehm und heilsam empfunden wird. Auch ist Luft vor einem Gewitter mit mehr negativen Ionen angeichert (durch das elektrische Feld von Gewitterwolken) als nach einem Gewitter. Dennoch wird die Luft vor einem Gewitter oftmals als "stickig" und belastend empfunden als nach einem Gewitter (wobei hier vor die Luftfeuchte eine Rolle soielt).
Im Deutschland der dreissiger Jahre des 20. Jahrhunderts waren negative Luftionen populär in der Behandlung von Krankheiten wie Asthma oder Bronchitiden. Die Patienten mussten die Luftionen direkt einatmen. Anekdotisch wurden zu dieser Zeit Wunderheilungen durch negative Luftionen berichtet. Allerdings stellte sich später durch Untersuchungen heraus, dass die gemeinten Luftionisatoren gar nicht in der Lage waren negative Luftionen zu produzieren, da sie keine Hochspannungsquelle zur Ionisation besassen.
Aktuell (2012) werden Ionisatoren genannte Geräte angeboten, die den Anteil an Ionen in der Luft erhöhen, vor allem den Anteil an Sauerstoffionen. Mit den Geräten soll man angeblich
- Wetterfühligkeit bzw. Föhnbeschwerden lindern,
- Reizbarkeit, Schlaflosigkeit, Kopfschmerzen, Müdigkeit und Depressionen lindern,
- die Leistungsfähigkeit steigern und
- Asthma sowie Bronchitis bessern können.
Diese behaupteten Wirkungen wurden bis heute nicht wissenschaftlich glaubhaft bewiesen. Grund dafür mag sein, dass die geladenen Moleküle kaum über die Atemluft in die Bronchiolen gelangen. Sie werden nämlich in der Regel bereits im Nasen-Rachen-Raum abgeschieden und entladen. Es treffen maximal 5 Ionen pro cm2 Lungenoberfläche auf, die spätestens dort entladen werden. Es wird häufig behauptet, dass bei bestimmten Wetterlagen die Konzentration an Ionen besonders hoch sei. Aber bisher konnte noch keine Studie diese Behauptung untermauern.
Die Beliebtheit der Ionisatoren erklärt sich aus einem banalen Effekt. Nach Einschalten des Ionisators baut sich innerhalb von Sekunden eine Raumladung von einigen kV/m Feldstärke auf. Dadurch wird die Eliminationsgeschwindigkeit von (Rauch-)partikeln etwa verdoppelt. Als Folge bilden sich Schmutzfilme an den Zimmerwänden und an geerdeten Einrichtungsgegenständen. Gleichzeitig wird durch die Geräte Ozon in nicht unerheblicher Menge produziert, nämlich bis zu 1011 Ozonmoleküle pro cm3. Diese Ozonkonzentration, die aber nur in der direkten Umgebung des Ionisators die genannten Werte erreicht, kann vom Menschen wahrgenommen werden und wird als "frische Luft" empfunden.
In letzter Zeit werden Luftionenkonzentrationen auch mit der besonderen Form der Depression, der saisonal abhängigen SAD, in Zusammenhang gebracht. Luftionenkonzentrationen schwanken auch natürlicherweise mit den Jahreszeiten.
Technische Anwendungen
Bestimmte Luftionisatoren die sowohl Anionen wie auch Kationen freisetzen, werden zur Herabsetzung statischer Elektrizität eingesetzt und sind als "ESD ioniser" bekannt.
Geschichtliches
Bereits 1796 hatte Coulomb beobachtet, dass völlig isolierte Ladungsträger diese allmählich verlieren, wenn sie der Luft ausgesetzt sind. Erst gegen Ende des 19. Jahrhunderts wurde bewegliche Ionen in der Luft nachgeweisen (Elster, Geitel und C.T.R. Wilson). Diese wurden zu Recht als Effekt spontanen radioaktiven Zerfalls von Isotopen angesehen. Heute ist bekannt, dass auch kosmische Strahlung zur Luftionisation beiträgt.
Auf den Russen Alexander Chizhevsky geht wohl der erste Luftionisator im Jahre 1918 zurück (Chizhevsky Chandelier).
Weblinks
Siehe auch
Quellennachweise
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