电气石的负离子与远红外功能对植物生长的影响研究

1電氣石的負離子與遠紅外功能對植物生長的影響研究2014-03-21 點擊：681. 前言近年來，科技的快速發展給我們的生活帶來了諸多便利，但是，伴隨社會發展也是大自然環境的破壞、環境污染等問題也越來越嚴重，污染的環境對人類的健康帶來了衝擊，許多文明病也漸漸的在人類的周遭發生。因此，越來越多有利於人體健康的材料或者物質正快速進入我們的生活中來了。在所有具備保健、養生、促進健康的物質中，最為我們所熟悉的就是電氣石（又叫碧璽或者托瑪琳/Tourmaline)。電氣石(Tourmaline)是人類最早發現，具有壓電及熱電性的天然礦物，在十八世紀初期，荷蘭人從印度的錫蘭(Ceylon) 引進了一種名為托瑪琳(Tourmaline)的寶石到歐洲市場，並發現此種礦石在火堆當中加熱時，會產生吸附煤灰的特性，當時人們對這種礦物稱之為錫蘭磁鐵(Ceylon magnetic)，1880 年經由 Jacques 和 Pierre 的研究發表電氣石的壓電性，電氣石也就是由於它本身固有的熱釋電性而得此名。近年來的研究指出電氣石具有釋放負離子、發射遠紅外線、吸附重金屬離子、調節水的ph 值等特殊性能，另外，電氣石與氧分子發生電極反應產生 OH-2，OH-再與 H2O 結合可形成負羥離子，H3O2-即負羥離子 H3O2-，具還原性，能夠與水中的次氯酸等氧化劑發生反應，有助於消除餘氯。因此，電氣石逐漸成為熱門的天然礦物功能材料，受到世界各國的普遍重視。圖 1 電氣產生負離子示意圖研究證明，電氣石所釋放的遠紅外線與負離子對生物具有促進成長與抗老化的效果。根據前人研究，電氣石能夠調整酸堿值，電氣石所釋放的負離子則能夠中和自由基，能降低有害能量，在養殖業當中亦有相關的應用。但是一直以來，研究機構缺乏一個完整的對於天然礦物電氣石對人體健康的促進作用的研究，但是目前市面上利用遠紅外線及負離子的功能來改善人體健康的產品卻越來越多，開發功能性材並應用于人體健康支已是目前重要的發展趨勢。因此，本研究將探討電氣石礦物特性，分析檢測其功效，並探索電氣石對植物的反應，並分別針對廢機油的分解與植株成長的反應進行深入3研究，於觀察的過程當中探究其現象，希望能將此研究建立在未來環保與保健的研究基礎上有所貢獻。 2. 電氣石的結構 在進行研究前，我們所大概瞭解一下電氣石的物理結構。根據文獻記載，電氣石為環狀三角矽酸鹽所形成的柱狀結構，為天然的壓電結構，具有永久性的極化現象，因此能夠產生 0.6 微伏特的電流；晶體結構當中摻雜著過渡金屬元素，或金屬元素的氧化物。但是，電器石具有壓電結構以及過渡元素在晶體當中形成的缺陷，因此可造成電氣石之晶體能產生永久性的極化效應以及電子越遷現象，因而能產生負離子與遠紅外線。 4圖 2 電氣石的晶體結構電氣石生成於火成岩當中的礦物，通常會與花崗岩當中的偉晶共生，電氣石在地層當中所示的三元象圖當中，分別為Al、Al50Fe50、Al50Mg50 所組成，依照成份的不同會生成不同結構的電氣石。5圖 3 電氣石在地層當中與各種礦物共生3. 電氣石的特性 電氣石的微結構屬於六方晶柱，其中以三角環狀矽酸鹽結構為主，形成六方晶柱的單體，在晶體當中摻雜有過渡金屬元素。由於電氣石具有過渡金屬元素所造成的晶體缺陷，因此電氣石能夠產生電子越遷的現象，因而能夠釋放出波長範圍在 31000m 的遠紅外線。6圖 4 電子越遷示意圖遠紅外線為波長 31000m 的電磁波，其遠紅外線可對細胞產生共振，將電磁能轉換為熱能，使皮下組織的溫度微升，產生微血管擴張與血液迴圈加快的現象，便可減少心臟的壓力，並能達到促進新陳代謝之功效。圖 5 電磁光波頻譜圖4. 實驗流程 7本研究主要是針對電氣石的物理特性進行應用測試，本實驗所採用之電氣石為巴西電氣石，分別針對電氣石所釋放之遠紅外線與負離子的特性進行分析，實驗流程如圖 7 所示，並觀察電氣石對水質與植物的影響。圖 6 實驗流程圖1) 電氣石前處理 本實驗先將天然之巴西電氣石碎礦進行前處理。將電氣石原礦粉碎後，以陶瓷研缽將電氣石碎片研磨成粒徑為 30m 以下的粉末。8圖 7 巴西電氣石碎料2) 電氣石之性質分析 1. 遠紅外線放射率測量 將研磨完成的粉末以雙面膠貼黏於尺寸 122mm，厚度 1mm 的銅片上，將試片安置於 FT-IR(Fourier Transform Infrared, Bruker, VERTEX70)的放射率載臺上進行遠紅外線放射率測量，測量溫度分別為 40C、60C 、80C、100C。 實驗所採用的巴西電氣石，以 FT-IR 進行放射量分析後，所獲得之遠紅外線放射率平均值如下圖所示。電氣石之遠紅外線放射率測量在溫度條件為 40C 時，平均值為 0.957，溫度為 60C 時，平均值9為 0.955C，溫度為 80C 時，放射率平均值為 0.952，溫度為 100C 時，所測得的放射率平均值為 0.958。 。圖 8 電氣石之遠紅外線放射率圖譜2. 負離子濃度測量 將電氣石碎礦置於容器當中，以日本 COM 公司的 COM-3010pro