Средства генерации и контроля аэроионного состава воздуха рабочих зон

Средства генерации и контроля  
аэроионного состава воздуха  
рабочих зон

Практикум

В.Ф. Давыдов, А.В. Соболев, Н.В. Гренц

Федеральное государственное бюджетное  
образовательное учреждение высшего образования  
«Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана  
(национальный исследовательский университет)»

УДК 697.941
ББК 38.762.3
Д13

ISBN 978-5-7038-5177-7

 
Давыдов, В. Ф.

Д13 
 
Средства генерации и контроля аэроионного состава 

воздуха   рабочих  зон  :  практикум / В. Ф. Давыдов, А. В. Со - 
бо лев, Н. В. Гренц. — Москва : Издательство МГТУ 
им. Н. Э. Баумана, 2019. — 21, [3] с. : ил.

ISBN 978-5-7038-5177-7

Приведены краткие теоретические сведения о воздействии аэроионов 
на организм человека. Рассмотрены физические принципы генерации 
аэроионов и методы измерения их концентрации. Даны характеристики 
измерительных приборов. Описан порядок выполнения лабораторной 
работы по определению состава воздуха в помещении лаборатории.
Для бакалавров специальностей «Прикладная математика и информатика», «
Управление в технических системах», «Приборостроение», 
«Информатика и вычислительная техника» Космического факультета 
(Мытищинский филиал МГТУ им. Н.Э. Баумана), изучающих дисциплину «
Безопасность жизнедеятельности».

УДК 697.941
ББК 38.762.3

© МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2019
© Оформление. Издательство 
 МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2019

Издание доступно в электронном виде по адресу
ebooks.bmstu.press/catalog/326/book2071.html

Факультет «Лесное хозяйство, лесопромышленные технологии  
и садово-парковое строительство»

Кафедра «Автоматизация технологических процессов, 
оборудование и безопасность производств»

Рекомендовано Научно-методическим советом МГТУ им. Н.Э. Баумана
в качестве практикума

Предисловие

В пособии представлен теоретический материал об особенностях 
воздействия аэроионов на организм человека, способах генерации 
аэроионов, средствах и методах измерения аэроионного состава 
воздуха рабочих помещений. Приведен порядок выполнения 
лабораторной работы по указанной тематике. 
Пособие разработано в соответствии с программой курса дисциплины «
Безопасность жизнедеятельности» и предназначено для 
бакалавров специальностей «Прикладная математика и информатика», «
Управление в технических системах», «Приборостроение», 
«Информатика и вычислительная техника» Космического факультета (
Мытищинский филиал МГТУ им. Н.Э. Баумана), изучающих 
дисциплину «Безопасность жизнедеятельности».
Цель пособия — обучить студентов практическим методам и 
средствам генерации аэроионов и контроля аэроионного состава 
воздуха производственных и общественных помещений в соответствии 
с Санитарными правилами и нормами СанПиН 2.2.4.1294–03.

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1.1. Требования СанПиН 2.2.4.1294–03

Видеодисплеи ПЭВМ, экраны телевизоров, включенные приборы 
электро- и радиооборудования, фильтровые очистители воздуха, 
кондиционеры, бытовые электроприборы являются мощными 
поглотителями отрицательных ионов кислорода воздуха. В результате 
содержание аэроинов в окружающем воздушном пространстве 
оказывается на один-два порядка ниже установленной санитарной 
нормы. Соблюдение гигиенических требований на рабочих местах 
по аэроионному составу воздуха (СанПиН 2.2.4.1294–03) является 
обязательным для всех организаций независимо от формы собственности.

Постановлением Главного государственного врача Российской 
Федерации от 22.04.2003 г. № 64 (зарегистрировано в Минюсте 
7.05.2003 г. за № 4511) введены в действие Санитарные правила и 
нормативы СанПиН 2.2.4.1294-03 «Гигиенические требования к 
аэроионному составу воздуха производственных и общественных 
помещений». Согласно этим нормативам, в 1 см3 воздуха соотношение 
положительных и отрицательных аэроионов (ионный баланс) 
должно быть таким: не менее 400 положительных и 600 отрицательных 
аэроионов.
Указанные санитарные правила и нормативы действуют на всей 
территории Российской Федерации и определяют санитарные требования 
к аэроионному составу воздуха производственных и общественных 
помещений, где может создаваться аэроионная недостаточность 
или избыток аэроионов, включая:
– гермозамкнутые помещения с искусственной средой обитания;
– помещения, в отделке и (или) меблировке которых используются 
синтетические материалы или покрытия, способные накапливать 
электростатический заряд;

– помещения, в которых эксплуатируется оборудование, создающее 
электростатические поля, в том числе видеодисплейные 
терминалы и прочие виды оргтехники;
– помещения, оснащенные системами (включая централизованные) 
принудительной вентиляции, очистки и (или) кондиционирования 
воздуха;
– помещения, в которых эксплуатируются аэроионизаторы и 
деионизаторы;
– помещения, в которых осуществляются технологические процессы, 
предусматривающие плавку или сварку металлов.
Требования СанПиН 2.2.4.1294–03 направлены на предотвращение 
неблагоприятного влияния на здоровье человека аэроион-
ной недостаточности и избыточного содержания аэроионов в воздухе 
на рабочих местах.
Требования этих нормативов не распространяются на производственные 
помещения, в воздушной среде которых могут присутствовать 
аэрозоли, газы и (или) пары химических веществ (соединений).

Указанные санитарные правила и нормативы предназначены 
для юридических лиц всех форм собственности, индивидуальных 
предпринимателей и граждан, а также для органов и учреждений 
Государственной санитарно-эпидемиологической службы Российской 
Федерации. 
Соблюдение требований СанПиН 2.2.4.1294–03 является обязательным 
для юридических лиц всех форм собственности, индивидуальных 
предпринимателей и граждан.

1.2. Действие аэроионов на организм человека

Древнегреческий врач Гиппократ полагал, что существует три 
ключа жизни людей: воздух, вода, пища. Известно, что человек в 
среднем может прожить без воздуха до трех минут, без воды две 
недели, без пищи четыре недели. За сутки человек в среднем потребляет: 
воздуха 20–25 кг, воды 2 кг, пищи 1 кг, т. е. воздух составляет 
90 % всего того, что необходимо организму человека для нормального 
состояния. Являясь основной жизненной субстанцией, 
воздух должен быть чистым и качественным.
Еще в 1920-е гг. А.Л. Чижевский установил, что воздух, проходя 
через фильтр, оставляет на нем не только загрязнения, но и 

свой электрический заряд, т. е. деионизируется. Он показал также, 
что для нормальной жизнедеятельности организма необходимо вдыхать 
не просто кислород, а отрицательно ионизированный кислород.
Определенная доля молекул атмосферного воздуха, которым 
мы дышим, всегда несет электрические заряды. Этот факт прежде 
ускользал от исследователей. Живые организмы на нашей планете 
появились, развивались и живут в ионизированной среде. Ионизация 
является одним из условий нормального развития всего живого. 
Ядро атома кислорода состоит из восьми положительных 
частиц. Число электронов на орбитах — тоже восемь. Если атом 
кислорода присоединит девятый электрон, то получится особый 
атом кислорода с могущественным биологическим действием.
С давних времен люди ощущали, что воздух неодинаков в разных 
местах. Воздух полей, лугов и лесов мы называем «целебным» 
и стремимся вырваться к нему из городского, неблагоприятного 
для здоровья воздуха. В чем дело?
Оказывается, в городском воздухе, помимо того, что он загрязнен 
промышленными выбросами, содержится в 5–10 раз меньше, 
чем в деревенском, отрицательных аэроионов, необходимых организму, 
повышающих жизнедеятельность и нервно-психический 
тонус, дающих бодрость и хорошее настроение. 
Перебравшись в города, человек лишил себя нормального  
ионизированного воздуха, исказил естественную для него среду 
обитания, вступил в конфликт с природой своего организма. Жители 
современных городов, проводящие бîльшую часть жизни в 
помещениях, постепенно утрачивают защитные биологические 
силы. Их скелет деформируется, мускулатура ослабляется, ткани 
и органы подвергаются дистрофическим (связанным с нарушениями 
общего питания организма) необратимым изменениям.
А.Л. Чижевский раскрыл механизм целебного воздействия отрицательно 
заряженных частиц воздуха (аэроионов) на все живое, 
что стало одним из самых ярких достижений ХХ в. Пожалуй, первым 
Чижевский понял, что молодость вернуть нельзя, зато старость 
вполне реально отодвинуть. В его экспериментах подопытные мыши 
дышали ионизированным воздухом, и благодаря этому срок 
их жизни увеличивался почти на 45 %. Но, что самое удивительное, 
продлевалась молодость — период активности. Животные были 
жизнерадостными, энергичными и в 5–10 раз подвижнее мышек 
из контрольной группы.
В своих исследованиях Чижевский использовал естественные 
механизмы природы. Оказалось, что все дело в электрических за-

рядах, имеющихся на мембранах клеток. Пока заряд высок, клетка 
молода! Природа сама показывает, как продлить молодость. Надо 
не допускать падения заряда на мембранах, поддерживать его 
на необходимом уровне. Вот эту задачу и решают отрицательно 
заряженные ионы воздуха — аэроионы.
Вместе с вдыхаемым воздухом аэроионы проникают в кровь, 
которая разносит их по всему организму. Без отрицательных аэро-
ионов организм не усваивает кислород и не в полной мере усваивает 
пищу. Очень важны аэроионы для укрепления иммунной системы 
человека. Живая клетка, находясь в ионно-сбалансированной 
воздушной среде, тратит в 25–30 раз меньше энергии на химические 
процессы, происходящие в ней, в результате замедляется процесс 
старения организма, уменьшается «зашлакованность» внутренних 
органов.
Установлено, что положительные ионы, присутствующие в воздухе, 
в естественных условиях не оказывают вредного влияния на 
человека. Более того, если не будет положительных ионов, при такой 
униполярной ионизации все материальные элементы, в том числе 
лицо и одежда человека, будут заряжаться отрицательно, вновь образовавшиеся 
отрицательные ионы станут отталкиваться и не попадут 
в дыхательные пути. Вреден недостаток ионов обеих полярностей. 
Воздух, проходя через фильтр в системах кондиционирования 
(типа Samsung), оставляет свои заряды на фильтрах. Химический 
состав воздуха не изменяется, воздух становится чистым от пыли 
и взвесей, но «мертвым». Подопытные мыши в таком воздухе гибли 
через 5–10 дней.
Типовая концентрация отрицательных ионов в воздухе различных 
естественных и искусственных сред представлена ниже:

 
 
Воздух  
 
 Число аэроионов в 1 см3

Городских квартир .................................... 00 100–500
Городских улиц ......................................... 000 50–100
Лесной и морской..................................... 0 1000–5000
Горных курортов ....................................... 0 5000–10000
У водоема .................................................. 10 000–50 000
После грозы .............................................. 50 000–10 0000

Кровь переносит кислород из легких к различным органам и 
тканям, отдает в них кислород и забирает углекислый газ. Находясь 
в ионно-сбалансированной воздушной среде и проникая в 
живую клетку организма, активный кислород убивает внутриклеточных 
паразитов и грибки.

Одним из наиболее опасных внутриклеточных паразитов являются 
вирусы —  живые организмы, воспроизводящие потомство 
и обладающие наследственностью. По размеру вирусы могут быть 
в десятки, а то и в сотни раз меньше бактерий и клеток. Они способны 
проникать внутрь клетки вместе с дисперсной пылью, используя 
ее в качестве транспортного средства. Атака на клетку начинается 
с прикрепления вируса к клеточной стенке и заканчивается 
разрушением ее ядра. Этот процесс размножения вирусов идет до тех 
пор, пока не будут уничтожены все клетки организма, чувствительные 
к этому вирусу. Ни один из широко распространенных сульфаниламидных 
препаратов и антибиотиков не подавляет размножение 
вирусов.
Медиками экспериментально доказано, что озон уничтожает 
внутриклеточных паразитов, к числу которых относятся вирусы. 
Озон О3 — это трехатомная аллотропная модификация кислорода, 
разлагающаяся на двухатомную молекулу кислорода О2 и атомарный 
кислород О. Последний наиболее активен, он убивает не только 
бактерии, но и вообще все живое.
Предельно допустимая норма озона 0,1 мг/м3. Необходимо 
помнить, что в больших количествах озон не просто вреден, а чрезвычайно 
ядовит. В современных приборах наряду с аэроиониро-
ванием используют легкое озонирование воздуха рабочих зон.
Следствиями нарушения оптимального ионного баланса в воздухе, 
которым мы дышим, являются:
– дистрофия и атрофия органов и тканей человека;
– нарушение окислительно-восстановительных процессов в 
тканях человека и ослабление защитных сил организма;
– ухудшение показателей состава и физико-химических 
свойств крови;
– нарушение белкового, углеводного и водного обмена веществ;
– 
преждевременное старение организма;
– различные заболевания дыхательных путей, центральной и 
периферической нервной и эндокринной систем.

1.3. Принцип генерации аэроионов

Способ генерации аэроионов состоит в «бомбардировке» молекул 
воздуха в некотором объеме свободными электронами, оседании 
электронов на молекулах воздуха и выдувании (посредством 
вентилятора) образовавшихся ионов из замкнутого объема в окружающее 
пространство.

Электрон — элементарная частица, имеющая отрицательный 

заряд q = 1,6⋅10–19 Кл и массу покоя m = 9,1⋅10–31 кг.
Вокруг любого проводника существует «облако» электронов. 
Электрон, вылетевший из проводника за счет энергии теплового 
движения молекул, заряжает его положительно. Вылетевшие электроны 
сразу же притягиваются проводником обратно. Чтобы электрон 
оторвался от проводника и стал свободным, ему необходима 
энергия, превышающая работу выхода:  А = ϕq, где φϕ — потенциал 
облака (роя) электронов вокруг проводника.
Для уменьшения работы выхода электрона в свободное пространство 
проводник помещают в электростатическое поле. 
Конструкция простейшего генератора аэроионов представляет 
собой полый цилиндр, на осè которого помещен активированный 
химическими примесями проводник. В целом  это — цилиндрический 
конденсатор. На рис. 1.1 представлены силовые линии электростатического 
поля между оболочкой цилиндра и его осью 
(иглой). Из рисунка следует, что вблизи оси густота силовых линий 
электрического поля существенно возрастает. 

Напряженность электрического поля Е внутри цилиндра зада-

ется аналитическим выражением E
U
R
r
=
0
ln
/
,  где U0 — напряже-

ние, подаваемое на пластины конденсатора (цилиндрическую обо-

Рис. 1.1. Плотность электрических 
силовых линий внутри цилиндра

лочку); R — радиус полого цилиндра; r — радиус центральной 
жилы (иглы).
Рис. 1.2 иллюстрирует распределение электрического поля внутри 
цилиндра вдоль его диаметра. Значение пробивной напряженности 
сухого воздуха Епр = 5000 кВ/см. Если у оси цилиндра Е > 5000 кВ/см, 
то электроны будут вырываться электростатическим полем из проводника 
и становиться свободными в объеме между стенкой цилиндра 
и осью, взаимодействуя на своем пути пролета с молекулами воздуха.


Из физики известно, что энергия молекул определяется их температурой: 
W = (3/2) kТ, где k — постоянная Больцмана, k = 
= 1,38⋅10–23 Дж/К; Т — абсолютная температура, K. Скорость теплового 
движения молекул подчиняется распределению Максвелла, 
и при температуре t = 20 °С среднеквадратическая скорость 
молекул кислорода v
kT
m
=
2
/
, где m — масса молекулы, составляет 
около 480 м/с.  
При нормальных условиях (Т = 273 К, р = 101,3 Па) один моль 
любого идеального газа занимает объем V = 22,4 л и содержит число 
молекул, соответствующее числу Авогадро NА = 6,022⋅1023 мольφ
–1. 
Если единичные молекулы газа движутся со скоростью пули, то 
вследствие взаимного столкновения молекул длина их свободного 
пробега L примерно равна 10–2 м. Таким образом, оказываясь в 
«толпе» молекул, свободные электроны не могут попасть на анод 
(оболочку цилиндра), а сталкиваясь с молекулами воздуха, оседают 
на них и отдают свой заряд. Так происходит ионизация молекул 
воздуха.

Рис. 1.2. Распределение напряженности Е электрического 
поля по диаметру цилиндра