本文通过对热舒适度、气闷程度、清醒程度、健康程度以及其他主观对环境的反应评分，来研究在办公室环境中，环境温度、湿度、和空气电离对人体造成的影响。对头疼、恶心和头晕症状的发生率同样做了记录。在为期12周的试验中，总计有106名男女实验者对每日环境和自身健康做了评估记录。结果显示，当气温超过23℃，人们更加会感觉到气闷，身体不适和心情不畅,但与此同时，头疼症状发生率却有所下降。

试验发现，在办公室的环境中，小的空气离子会衰减。在双盲(试验者和受试验者都对有关试验无所知)的试验中，负氧离子发生器的引入提高了试验者对头脑清醒、空气清新、环境及个人温暖度的评分。离子降低了50%来自头疼的怨言，并且明显减轻了恶心和头晕的症状。夜班工作者通常会更多地感到身体不适和健康状况不佳，而空气离子对在晚上减轻这些症状尤为有效。

1、简介

空气中的离子是带电的空气分子，离子通过自然的电离力获得正负极电，在正常的室外空气浓度中，电离会在每立方厘米产生1000个负离子和1200个正离子。受天气，海拔，空气污染情况，一天中的不同时间和季节的影响，室外离子浓度会产生变化，但具体影响是如何进行的却不得而知。离子以各种形态和大小存在，但多数似乎是带电的氧气或水(Sulman, 1980)。最近的研究报告显示，最主要的形态或许是CO3(Rosenthal andBen-Hur, 1980)。

Elster和Gaital在1900年发现了离子之后，接踵而来的就是对离子生物影响的报道(Davis,1963)。尽管关于离子生物作用的报道从1902年后接连出现,但哈佛的Yaglou和Benjamin的研究成果也许在这一时期为奠定离子的地位做出的贡献最大(Yaglou et al.,1933;Yaglou and Benjamin, 1934)。但是，离子可以影响人的行为和健康状况的假设却开始失去可信性。部分原因是生产商们作出了过于热情又未经证实的宣传，希望借此可以对空气电离加以利用，部分原因是很多作者所做的试验控制条件不足，不可复验，又缺乏数据支撑。至20世纪50年代中期，美国食品药品监督局禁止了一切医物用离子设备的销售，于是对这个项目普遍(尽管不是全部)停止了研究。一个值得注意的例外是美国费城Kornbluch的研究成果，Kornblueh在整个50年代都在不间断地研究着空气离子化，并且不管外界众多的反对声，他坚持认为空气离子能够影响脑电波并对头疼，呼吸系统疾病以及皮肤烧伤的治疗有临床作用。

现代人重新恢复对离子的兴趣得益于以色列Sulman和美国Krueger的研究成果。Sulman研究了Sharav风的影响(Sulman 1971,1974)，并描述了一些激素水平的变化，他将这些变化归因于风中非正常的离子浓度。Sharav风是一种炎热干燥的中东风，它的出现和这一时期的高发病率不无关系。通常会有高达三分之二人群出现各种疾病，主要的是头疼，呼吸系统疾病以及心情抑郁。Krueger早期在动物身上的研究成果也支持了Sulman在人类身上的这一发现。他发现高浓度的正离子能够提高身体一些激素(肾上腺素，去甲肾上腺素，甲状腺素和血清素)的水平;然而高浓度的负离子能够降低这些激素水平(Krueger and Reed, 1976)。春季热带风及地球其他区域类似的风都以炎热，干燥，带有高浓度离子(正负离子水平均为4000-5000个/每立方厘米)为特点(Sulman et al.,1974)。对于“春季热带风疾病”，通常的解释是风中携带的高浓度正离子提高了身体的神经激素水平，这些变化反过来造成了人体的行为症状和临床症状。虽然这是个普遍为大众所接受的观点，并且在文献中引用的最为普遍广泛，但针对这个观点的很多方面，存在大量的反对意见。尽管如此，在更多客观的研究成果出来之前，这个观点仍然会被广泛地，不加鉴别地引用。在当前这项研究中，数据显示同室外相比，室内离子值较低，这就与Sharav风的特点完全相反。

尽管关于离子的活动机制仍然了解不足，关于正负离子是否具有不同的和相反的作用的论战仍没有定论，文献上普遍支持的观点是:离子有其生物价值。离子对人类活动以及人类舒适度的作用仍未被统一。举例来说，Hawkins和Barker (1978)发现人类活动确实被提高，但Albrechtsen等人(1978)却没有发现这类作用。文献中还有很多其他的例子，所指出的离子的作用是不能再被其他研究人员复验的。

2、空气离子和室内环境

室内离子浓度与室外有很大不同。两个因素会对其造成影响：空气经过新风系统进入建筑当中的房间时，金属材料表面会中和空气离子，通常进入室内时离子已经损耗殆尽了。然而，离子会在建筑物内持续地生产，会形成一个低水平的本地浓度。即使这个本地浓度的离子，如果出现强烈的静电，或是带电表面比如视频播放屏幕，也是会衰败至零。因此通常由于这个新风系统和静电荷表面的双重作用，装有新风空调的室内环境只有室外10%甚至更少比例的离子水平。图表1列举了英国50个不同地点在为期两年的时间内的平均室内和室外的离子水平。对环境生理学和心理学家来说，在考虑大气因素对一个人的行为，舒适感和安全的影响时，仅考虑到气流，湿度和温度这些因素是很正常的(Fanger and Valbjorn 1979)。这里测试的假设是，低水平的离子浓度可能是进一步加剧那些在空调间工作的人的不适感和健康不佳状况的因素。

3、工具和方法

本研究是在1979年11月至1980年2月间进行的，试验设在一个大的保险公司，这是一个典型的现代敞开式空调办公楼。三个试验点设在办公楼内离子水平尤为低的区域和明显的有更多工作者抱怨身体不适、健康不佳以及对办公环境极其不满的区域。地点1是一个打印小组，20名女性参与试验。地点2是一个怨言声连连的地方，有32名人员参与试验，其中15名男性，17名女性。地点3是一个电脑机房，有54名工作人员(4名女性，50名男性)三班倒工作:早班是8:30-16:00;中班是16:00-24:00;晚班是24:00-8:30。

每个试验地点都安装有两台Medion EC300型号的离子发生器。这些装置都是高电压的脉冲电晕放电器，可以有选择性地产生负离子。离子发生器有个整体的环形风扇，能使离子量达到一个有治疗效果的水平:9600立方英尺/每单位。发生器不会产生臭氧。在试验前后，有无离子发生器地点的离子平均水平都做了测量(表2)。

试验是在双盲的状态下进行，即负责评分和数据分析的试验参与者和调查者都对试验本身并不知情。做到这一点，是通过在离子发生器上安装一个开关，开关可以将高压离子发生器调到开或者关的状态，但其实风机始终是开着的。开关两端被贴上了了“A”和“B”的标签，并且由一个对开关的作用并不知情的第三方操作。在第一到第四周，所有三个实验区域都未发生离子。在第五至十二周，试验地点一和地点三持续电离出离子，但是地点二离子却被任意的开或者关(图1)。离子浓度由Medion离子检测器测量，检测器选择测量的是电子迁移率为1-2 cm/s/V/cm的离子。

三个实验地点的气温和湿度每天都会被做记录。气温和湿度的平均值、最低值和最高值见表3。

每位试验者在每个工作日结束时，都需要完成一个相似的调查表格，要求对个人和环境的健康因素进行评分。另外，还有一些针对头疼，头晕和恶心症状的问题，这是因为在之前的调查中发现这些症状普遍存在(图2)。

每张调查问卷在填完后都交给一个监管人员管理，这样每个人每天的评分都是基于当天的感受来评出的,不会受到上一天评分的影响。

4、调查结果

实验响应率非常高，每周反馈的有效问卷达到82%至97%。

数据由一个主计算机系统用SPSS(社会科学数据包)分析(Nie et al,1975)。子程序ANOVA用来分析方差，子程序CROSSTABS(数据统计)用来获得卡方分析。

在大多数情况下，对湿度，温度，离子，还有一个其他变量(例如:地点或时间段)共四项变量进行分析。分析中包含有两项变量的相互影响，但是并没有发现这样的相互影响有值得调查的程度。

①温度的影响

可能同预期的一样，室内温度对主观针对室内温度和个人体温的评分影响很大。在地点1，当室内温度超过23C时，试验人员对房间温度和个人体温的评分明显趋于“热”(表4)。地点2的试验结果基本是相同的，且不同性别的试验结果也无明显差别。在地点1和地点2，当气温超过23°℃时，气闷的情况都出现了明显上升。

在地点3，只有早班时(白天)，随着室内温度升高，个人评分明显趋于“温暖”。中班和晚班时(傍晚和夜晚)，随着室内温度的升高，个人感觉并不是更温暖了，并且在一定的温度下，室内还被描述为“冷”，在夜晚这一情况尤为明显(表5)。

注：数字以毫米为单位，来自热冷模拟速率量表的左侧陈述，统计数据是通过方差分析得出的。

图3.温度对头痛的影响。 注：头痛发生率表示为每周至少一次主诉头痛的个人百分比。无阴影栏表示电离关闭的几周，阴影栏表示电离开启的几周。 该图总结了区域 3 的区域 l 和位移 l 的数据，其中采用了连续电离。

图 4.温度和变化对头痛的影响。

在地点1和地点3，温度对头疼的影响都总结在图3中。随着房间内气温升高，头疼的怨言大大降低(2=20.89,P --<0.001, df= 1)。但是温度的作用在傍晚和夜晚的两班中产生的作用有显著不同。在中班和夜班的时间里，和20-23°C范围的温度相比，当温度在24-28℃时,数据显示对于头疼产生的怨言几乎增倍(X2=5.68,P=0.017, df= 1),(图4)。

②湿度的影响

湿度同许多反应都有关。在地点1(湿度较大)当相对湿度在31-65%时，显示并未对主观评分造成任何影响。但是当湿度到达66-80%时，越来越多的试验者认为环境温热，不开心，气闷，恼人，不舒服和糟糕。除此之外，试验者对自己的评分是更温热，更不舒服，以及更烦恼(图6)。在31-65%的湿度范围内，相对湿度未对头疼的发生率产生影响(图5)。遗憾的是，地点1唯一当湿度超过65%的时间段，也是离子发生期间。所以尽管头疼发生率降至0%，但很难区分是离子的作用还是湿度的作用。

图 5. 相对湿度对区域 1 和区域 3(偏移 1)头痛的影响。注：阴影部分是电离期。 在相对湿度超过 65% 时没有头痛主诉

③空气离子的作用

离子对人体热舒适评分，以及清醒-昏沉和清爽-气闷的程度有显著影响(表7)。在负离子的环境中，试验个体一直觉得温暖，并且认为这里的温暖程度要大于在一个离子消耗尽的环境。

注意：仅显示了那些显示离子显着影响的等级。数字以毫米为单位，来自模拟等级量表的左侧陈述。

在离子环境中，评分也稍倾向于更清醒。这是显著性的方差分析(P<0.05)。离子对报告的头疼发生率影响明显。数据3显示，在任何温度范围中，离子都会将头疼降低至少50%。离子在持续有离子发生的地点1和地点3(早班)产生的作用体现在图6中。从数据上来看，对头疼症状的整体降低非常明显(Z2=5.066,P=0.024,df= 1)。数据显示，离子的作用同样和上班时间有关，晚班中离子的益处最为显著(图7)。

图 6. 离子对位置 l 和 3(移位 l)中头痛的影响。

图 7. 位移和离子对头痛的影响。 阴影部分存在离子。

离子同样降低了恶心和头晕的发生率。同头疼一样，在离子环境中，室内温度的升高同样降低了来自恶心和头晕的投诉，但是在没有离子的环境中，似乎有少许反效果(图8，图9》。

图 8. 温度、湿度和离子对恶心的影响。注：左侧比较总结了在没有(无阴影柱)和存在(阴影柱)人工电离的情况下温度对恶心成分的影响。右侧 手比较类似地总结了湿度的影响。 这些数字是区域 i 和 3(移位 1)的平均值

图 9. 温度、湿度和离子对头晕的影响。 注意：参见图 8 的注释。

④轮班工作制

轮班工作制与主观怨言的上升有很大关联性。早班和中班的工人，对热舒适的评价似乎差别不大，但夜班工人这一评价却明显趋于“冷”。然而，在离子发生器工作的情况下，夜班中说“冷”的情况却有所降低，这也证明了离子可以提高试验者对暖度的感知。(图8)

其他主观评价结果也是类似。尽管早班和中班的工人对环境愉悦-环境烦躁:环境舒适-环境不适:个人身体舒适-个人身体不适:个人心情愉悦-个人心情烦躁:清醒-昏沉等感知评分差别不大，但夜班工人在这些评分上却明显更糟糕。

注意：第 1 档和第 2 档之间的感知热等级差异很小，但第 3 档显示出冷感的显着增加(F = 15-015;P = <0-00l for Environment，F m20-225;= <0 -00l 为主题)。 D = 离子关闭期和离子开启期之间平均评分的差异。给出的数字以毫米为单位，来自热-冷评分量表的左侧陈述。

⑤相互影响

这项分析数据没有显示出所研究的三项环境因素(温度，湿度和离子)之间有什么明显的相互影响。

5、讨论

尽管很多现代建筑内都安装了空调，但对室内温度和湿度的控制经常还是并不理想。而且事实上，很多建筑只是简单的通风，并没有温度和湿度的控制装置。这样，对工作环境不满、抱怨的情况就非常多。我们同样需要考虑在现代化的办公室内，工作人员通常从事的工作性质:电脑，文字处理器和电子打字机的更多使用，意味着需要更高的专注度和工作效率。只有当操作人员能够加大工作频率的时候，电子化办公的潜在效率才能得以实现。尽管电子设备使得办公环境更加安静，但从人体工程学来说，办公室的设计，包括照明，通常都是很糟糕的，并且这些设计本身可能就是造成抱怨办公环境不适，身体不适的原因。虽然现代建筑通常在外观上都很吸引眼球，但是其内部设计并不是都能提高工作效率或对健康最好。如此一来，现代的办公室工作人员可能必须以一个从人体工程学上来说不怎么合适的姿势，高强度地工作，保持高度的注意力。另外，开放式办公室格局，会造成很多心理和社会后果，这些都是被忽视的，但却会对满意度造成影响。因此，仅考虑大气的因素对办公室疾病-健康状态和不适的影响是片面的，毕竟现代建筑内部环境本身就包含如此多会造成不满的因素。

像Smith等人(1978)指出的那样，在局限的空间内工作导致发生的精神性疾病是很常见的，头疼、头晕、头晕目眩、恶心等症状，同我们这次的研究结果惊人地相似。这些症状和那些暴露在高浓度正离子或离子衰竭殆尽的环境中的症状也是惊人相似(Hawkinson and Barber, 1981)。

尽管事实上大气因子不是唯一造成问题的原因，这篇论文用证据论证了缺乏对温湿度的控制时会逐日加重对身体不适和对环境不适的抱怨。测定适宜的温度和湿度，并且通过更好的控制让空气接近最适宜的状态，能够大大降低这种怨言的发生。

另外，很明显的，空气离子化对疾病水平也有所影响，并且可能与其他空气变量有联系。温度，湿度和离子的相互作用似乎很复杂。在一项多变量分析当中，没有证据显示三个因素之间有相互联系。当在没有离子的环境中，温度的升高或湿度的降低似乎降低了头疼的发生率。类似的，在离子衰竭的状态下，伴随着温度升高，恶心的头晕的发生率降低:但随湿度降低，这些发生率反倒有所升高。在高浓度负离子环境中，虽然整体上恶心和头晕的怨言大大减少，但当温度升高或是湿度降低的情况下，怨言却稍有增加。在负离子环境中，头疼发生率的降低和温度的升高呈正相关，和湿度的升高呈负相关(图3,5,8和9)。因此可以看出，三个变量都是各自单独向个人就健康状况做出提醒的，负离子不与温度和湿度发生相互作用，但却可以改变人的正常反应去调节温度和湿度。

这项研究通过一个严格的双盲的试验，证明了在一个缺乏离子的环境中，对头疼，恶心，头晕的抱怨比离子环境中高50%。在离子衰竭的环境中，人们的感知同样是更加闷和冷，并且和在富含离子的环境相比，感觉更加昏昏沉沉。研究发现，负离子对解决轮班工作制带来的主观问题有特别的作用。在离子环境中，人们夜班工作时，甚至少有人觉得不适，要知道夜班工作被认为是对环境最为挑剔，对热不适感知最强烈的。无论如何，当离子发生器工作时，这种一到夜晚不适感就上升的情况大大降低，众所周知的夜班的寒蝉效应也似乎有所下降(Folkard et al.1975)。

此次研究，不能回答离子电极的问题以及正离子和负离子差动效应的问题。研究中测量的室内环境，相比较平均的室外环境来说，正负离子都相对衰竭。尽管地点2(表2)的正负离子比例是10:1，但在多数地点的比例是1:1(正离子:负离子)。在良好的天气环境下，室外正负离子比例是1.2:1(表1)。在对春季干热风的研究当中，Sulman等人得出的正常天气情况下的符号系数数值是1.12:1，与春季干热风期间数值无显著不同。但是在干热风来临前的一两天，离子浓度升高400%，达到4000个负离子和4500个正离子。Sulman主张的是正离子的上升引起了“干热风疾病”症状的这一观点，显然是在未考虑到负离子同期也增加的情况下得出的。因此，也许是高的正离子浓度(不考虑负离子)或是低的负离子浓度(不考虑正离子)都会以某种方式降低主观舒适度。尽春季热干风是高正离子浓度的一个例子，目前这项研究的条件，是低负离子浓度的例子。离子发生器的使用有效地改变了负离子衰竭的情况，并且同时降低了正离子的浓度。负离子发生器将符号系数提升至50:1，有利于负离子的环境。这个研究旨在尽可能自然的条件下，验证许多离子发生器生产商所说的负离子会影响一个人的健康状态这个观点。在之前的研究当中，我们采取了预防措施，以保证温度，湿度和其他大气变量是持续稳定的，测试人员穿着棉质衣物且与地相通，以避免静电影响。我们未尝试在此次研究当中去重复那些实验室的控制措施，因为，首先，我们希望温度和湿度可以正常的浮动，以便测试这些变量造成的健康反应;第二，由于这是一项应用研究，避免静电的预防措施在此不宜获取，并且在正常的工作环境当中是不现实的。

在这项试验当中，采取双盲的测试方法是非常重要的。所有参与试验的人都知道他们的办公室安装了一个设备，并且被告知这个设备是空调系统的一部分。尽管机器上的任何提示都被去除，但还是有些人认出这是空气离子发生器。

所用的离子发生器(Medion EC300)包含一个风机，无论是在离子开还是离子关的状态，风机(和指示灯)都是持续工作的。所以，测试的人员以为离子发生器是一直处于工作状态。有可能一些次要线索会引起怀疑，认为有些天有所不同，但却没有证据证实。没有人评论说有些天和其他时候感觉不同(尽管他们被赋予评论问卷的权利)。试验结束后的一个调查，问是否有人觉察到离子发生器是时开时关的也许加强了参试者这一怀疑，但是在试验开始前，我们在特定环境的房间内所做的测试显示，试验者在房间内待一个小时就已无法判断离子发生器是开还是关的。

6、结论：负氧离子是影响人体舒适度和健康的重要因素

关于离子的生物作用机制，我们知道的还很少。然而这项研究的结果有力地支持了一个长期以来的观点，那就是空气离子是影响人体舒适度和健康的重要因素，它的重要性不亚于其他已经被认知的大气参数。必须要着重强调的是，离子不应当被从那些复杂的相互作用着来决定一个人工作中健康状态的因素(例如大气的，环境的，建筑的，昼夜的，心理的，人体工学的和社会的因素)割裂开来考虑。