Ligth ions and ozone - generaion and interactions with living organisms
With directly in the living organism born ions exception, LNI coming through three phases: ionisation, attachment by the electronegative molecules and the clusters formation due to local electrostatic interactions. The quantitative analysis of physical parameters leads to conclusion that we cannot f...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Вопросы атомной науки и техники |
|---|---|
| Дата: | 2005 |
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | English |
| Опубліковано: |
Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України
2005
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/79147 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Ligth ions and ozone - generaion and interactions with living organisms / V. Kříha, L. Aubrecht // Вопросы атомной науки и техники. — 2005. — № 1. — С. 187-189. — Бібліогр.: 2 назв. — англ. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-79147 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Kříha, V. Aubrecht, L. 2015-03-26T17:51:30Z 2015-03-26T17:51:30Z 2005 Ligth ions and ozone - generaion and interactions with living organisms / V. Kříha, L. Aubrecht // Вопросы атомной науки и техники. — 2005. — № 1. — С. 187-189. — Бібліогр.: 2 назв. — англ. 1562-6016 PASC 51.50.+v https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/79147 With directly in the living organism born ions exception, LNI coming through three phases: ionisation, attachment by the electronegative molecules and the clusters formation due to local electrostatic interactions. The quantitative analysis of physical parameters leads to conclusion that we cannot find any physical property (till known) explaining the positive affect of LNI on living organisms. Analysis of possible mechanism produces several hypotheses of LNI-organism interaction. A simplified semi-quantitative model of respiratory tract was developed for estimation of ions and ozone interaction with living organisms. A formation of oxygen radicals and products of their chain-reactions in intrinsic conditions is discussed. Обговорюються можливі механізми взаємодії легких іонів з живими організмами. Легкі негативні іони (ЛНІ) при проходженні через живі організми проходять через 3 фази: іонізація, захоплення електронегативними молекулами й утворення кластерів унаслідок локальних електростатичних взаємодій. Кількісний аналіз фізичних параметрів приводить до висновку, що жодне з відомих фізичних властивостей не може пояснити позитивний вплив ЛНІ на живі організми. Аналіз можливих механізмів народжує декілька гіпотез взаємодії ЛНІ – організм. Розвито спрощену напівкількісну модель респіраторного тракту для оцінки взаємодії іонів і озону з живими організмами. Обговорюється утворення кисневих радикалів і продуктів їхніх ланцюгових реакцій. Обсуждаются возможные механизмы взаимодействия лёгких ионов с живыми организмами. Лёгкие отрицательные ионы (ЛОИ) при прохождении через живые организмы проходят через 3 фазы: ионизация, захват электроотрицательными молекулами и образование кластеров вследствие локальных электростатических взаимодействий. Количественный анализ физических параметров приводит к выводу, что ни одно из известных физических свойств не может объяснить положительное влияние ЛОИ на живые организмы. Анализ возможных механизмов рождает несколько гипотез взаимодействия ЛОИ – организм. Развита упрощённая полуколичественная модель респираторного тракта для оценки взаимодействия ионов и озона с живыми организмами. Обсуждается образование кислородных радикалов и продуктов их цепных реакций. This research has been supported by the grant of GA CR number 202/02/P139. en Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України Вопросы атомной науки и техники Low temperature plasma and plasma technologies Ligth ions and ozone - generaion and interactions with living organisms Генерація легких іонів та озону і їхня взаємодія з живими організмами Генерация лёгких ионов и озона и их взаимодействие с живыми организмами Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Ligth ions and ozone - generaion and interactions with living organisms |
| spellingShingle |
Ligth ions and ozone - generaion and interactions with living organisms Kříha, V. Aubrecht, L. Low temperature plasma and plasma technologies |
| title_short |
Ligth ions and ozone - generaion and interactions with living organisms |
| title_full |
Ligth ions and ozone - generaion and interactions with living organisms |
| title_fullStr |
Ligth ions and ozone - generaion and interactions with living organisms |
| title_full_unstemmed |
Ligth ions and ozone - generaion and interactions with living organisms |
| title_sort |
ligth ions and ozone - generaion and interactions with living organisms |
| author |
Kříha, V. Aubrecht, L. |
| author_facet |
Kříha, V. Aubrecht, L. |
| topic |
Low temperature plasma and plasma technologies |
| topic_facet |
Low temperature plasma and plasma technologies |
| publishDate |
2005 |
| language |
English |
| container_title |
Вопросы атомной науки и техники |
| publisher |
Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Генерація легких іонів та озону і їхня взаємодія з живими організмами Генерация лёгких ионов и озона и их взаимодействие с живыми организмами |
| description |
With directly in the living organism born ions exception, LNI coming through three phases: ionisation, attachment by the electronegative molecules and the clusters formation due to local electrostatic interactions. The quantitative analysis of physical parameters leads to conclusion that we cannot find any physical property (till known) explaining the positive affect of LNI on living organisms. Analysis of possible mechanism produces several hypotheses of LNI-organism interaction. A simplified semi-quantitative model of respiratory tract was developed for estimation of ions and ozone interaction with living organisms. A formation of oxygen radicals and products of their chain-reactions in intrinsic conditions is discussed.
Обговорюються можливі механізми взаємодії легких іонів з живими організмами. Легкі негативні іони (ЛНІ) при проходженні через живі організми проходять через 3 фази: іонізація, захоплення електронегативними молекулами й утворення кластерів унаслідок локальних електростатичних взаємодій. Кількісний аналіз фізичних параметрів приводить до висновку, що жодне з відомих фізичних властивостей не може пояснити позитивний вплив ЛНІ на живі організми. Аналіз можливих механізмів народжує декілька гіпотез взаємодії ЛНІ – організм. Розвито спрощену напівкількісну модель респіраторного тракту для оцінки взаємодії іонів і озону з живими організмами. Обговорюється утворення кисневих радикалів і продуктів їхніх ланцюгових реакцій.
Обсуждаются возможные механизмы взаимодействия лёгких ионов с живыми организмами. Лёгкие отрицательные ионы (ЛОИ) при прохождении через живые организмы проходят через 3 фазы: ионизация, захват электроотрицательными молекулами и образование кластеров вследствие локальных электростатических взаимодействий. Количественный анализ физических параметров приводит к выводу, что ни одно из известных физических свойств не может объяснить положительное влияние ЛОИ на живые организмы. Анализ возможных механизмов рождает несколько гипотез взаимодействия ЛОИ – организм. Развита упрощённая полуколичественная модель респираторного тракта для оценки взаимодействия ионов и озона с живыми организмами. Обсуждается образование кислородных радикалов и продуктов их цепных реакций.
|
| issn |
1562-6016 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/79147 |
| citation_txt |
Ligth ions and ozone - generaion and interactions with living organisms / V. Kříha, L. Aubrecht // Вопросы атомной науки и техники. — 2005. — № 1. — С. 187-189. — Бібліогр.: 2 назв. — англ. |
| work_keys_str_mv |
AT krihav ligthionsandozonegeneraionandinteractionswithlivingorganisms AT aubrechtl ligthionsandozonegeneraionandinteractionswithlivingorganisms AT krihav generacíâlegkihíonívtaozonuííhnâvzaêmodíâzživimiorganízmami AT aubrechtl generacíâlegkihíonívtaozonuííhnâvzaêmodíâzživimiorganízmami AT krihav generaciâlegkihionoviozonaiihvzaimodeistviesživymiorganizmami AT aubrechtl generaciâlegkihionoviozonaiihvzaimodeistviesživymiorganizmami |
| first_indexed |
2025-11-26T02:00:24Z |
| last_indexed |
2025-11-26T02:00:24Z |
| _version_ |
1850607293669834752 |
| fulltext |
LIGHT IONS AND OZONE – GENERATION AND INTERACTIONS WITH
LIVING ORGANISMS
V. Kříha, L. Aubrecht
Czech Technical University, Faculty of Electrical Engineering, Department of Physics,
Technická 2, 166 27 Praha 6, Czech Republic
With directly in the living organism born ions exception, LNI coming through three phases: ionisation, attachment by
the electronegative molecules and the clusters formation due to local electrostatic interactions. The quantitative analysis
of physical parameters leads to conclusion that we cannot find any physical property (till known) explaining the positive
affect of LNI on living organisms. Analysis of possible mechanism produces several hypotheses of LNI-organism
interaction. A simplified semi-quantitative model of respiratory tract was developed for estimation of ions and ozone
interaction with living organisms. A formation of oxygen radicals and products of their chain-reactions in intrinsic
conditions is discussed.
PASC 51.50.+v
INTRODUCTION
Concentration of light ions, especially negative, belongs
to the important parameters, which have to be taken into
account at assessment of building interiors. Role of these
ions were empirically verified in subjective feeling in
environments of different ion micro-clime. In case of
higher light negative ions concentration freshness feeling,
well-being and comfort were described. In case of higher
light positive ions concentration these effects were not
such significant, and on the other side, the ion-free
conditions were the worst tolerated and they caused
lassitude and somnolence. The ozone produced by
ionisers is traditionally considered to be undesirable and
the ionisers working regime is adjusted to minimize the
ozone production. From the other side, the ozone is used
in ozonotherapy. This article comes out of traditional
evaluation of the light negative ions (LNI) based eighty
years ago and practically non-revised until now, tried to
find answer to still open questions:
What is the reason of extraordinarily biological efficiency
of LNI? How ozone interacts with respiratory tract and
what is the reason of its positive influence on organisms?
GENERATION AND INTERACTION WITH
ORGANISMS
Ozone is generated by electrical discharges (sparks,
coronas, atmospheric pressure discharges), by ultraviolet
irradiation, by electrostatic and ultraviolet machines and
by photochemical reactions of hydrocarbons , nitrogen
oxides and sunlight in smog. Ozone can irritate the eyes,
nose, throat, and lungs. airways and cause inflammation
much like a sunburn. Other symptoms include wheezing,
coughing, pain when taking a deep breath, and breathing
difficulties during exercise or outdoor activities. People
with respiratory problems are most vulnerable, but even
healthy people that are active outdoors can be affected
when ozone levels are high. Repeated exposure to ozone
pollution for several months may cause permanent lung
damage. From the other side ozone accelerates the use of
glucose on behalf of the cells, it enters into the
metabolism of protein charm into its kinship with thionic
roots and it has direct reaction with the insatiable greasy
acids that are changed in watersissolver unions, it acts at
the microbes against the viruses in general level owed in
capable, produces peroxides, improves of metabolism of
oxygen in the level of red corpuscles because of increase
of consumption of glucose, split of greasy acids and
activation of ferments which block the peroxides and free
roots, increases of flexibility of red corpuscles and
increases 2,3 disphosphoglycerate of red corpuscles.
Sources of positive ions prevalence are computer
monitors, static electricity, combustion, electronic
microclimates, high humidity and temperature, mobile
positive charges, static positive charges , climatic
condition (wintertime, the 'Bitter' winds). In nature, ions
are formed in a variety of ways, such as UV light, airflow
friction, lighting, falling water and by plants. Plant leaves
produce negative ions as they emit water vapors.
Therefore, plants that have the highest transpiration rates
produce the most negative ions. Waterfalls and tropical
forests create copious amounts of negative ions.
Synthetic building materials, clothing and furniture
coverings remove large numbers of negative ions from the
indoor environment. The positive static charge of
plastics also consumes large quantities of negative ions.
Therefore, the negative ion count in modern buildings is
often very low. From various physiological effect we
focus on three facts:
1. Negative ions accelerate the oxidative degradation of
serotonin whereas positive ions have the opposite action
and inactivate the enzymes which break down serotonin.
(An increase in the serotonin level (5-hydroxytryptamine)
produces: tachycardia, a rise in blood pressure,
bronchospasmus going as far as asthma attack, increased
intestinal peristalsis increased sensitivity to pain,
increased aggression; a decrease in the serotonin level is
calming and increases defenses against infection.)
2. Our bronchial tubes and trachea are lined with tiny hair
filaments called cilia. The cilia normally maintain a whip-
like motion of about 900 beats a minute. Together with
mucus, they keep our air passages free of dust and pollen.
If tracheal tissue is exposed to negative ions the ciliary
beat speeds up to 1200 a minute and that mucus flow was
increases. Doses of positive ions produces the opposite
effect: The ciliary beat slows to 600 a minute or less and
the flow of mucus drops.
Problems of Atomic Science and Technology. 2005. № 1. Series: Plasma Physics (10). P. 187-189 187
3. Light ions consumption is observed during long
meetings in bad ventilated room due human breathing.
LIGHT IONS ACTIVITY HYPOTHESES
Neuroreflex action of ions – according this theory light
ions act directly on free neuron ending. This mechanism
can work at least on olfactory fibres. Air with high light
negative ions we feel as fresh. Olfactory neurons are part
of the limbic system. Activation of the limbic system
leads to vegetative changes.
Transport of charge throw alveolar wall into blood using
breathing gases – this theory is problematic due to
relatively small amount of light ions in air comparing to
total particle amount.
Free radicals theory – ions forms free radicals, these
radicals are multiplied by chain reaction and act to
organism. This mechanism is analogous to ozone action.
However, this theory is not very probable, due to two
problems: First – amplification of free radicals on
biological membranes is realized by lipoperoxidation of
unsatured fat acids. This reaction leads to membrane
damage. It is in conflict with action of light negative ions
and benefit of light negative ions can be explained only as
a scavenger of positive ions. Second – forming of free
radicals is main mechanism of ozone toxicity in lungs. If
we compare acceptable ozone concentration 0.1 ppm i.e.
2.7 1015 O3 molecules in 1liter of air with light ions
concentration, we assumed, that it is 108 – 1010 higher then
typical light ions concentration.
The novel light ions assisted lungs self-cleaning analyzed
in presented paper is based on idea of inner bronchial
surface charging. Inner bronchial surface is coated in
luminal direction by respiratory epithelium (ciliar cells,
sercetory cells and cells of diffuse neuroendocrine
system), mucus layer and film of surfactant. Surfactant is
based on phospholipides, i.e. linear molecules with
hydrophobic and hydrophilic ends. Hydrophilic ends are
oriented into mucus layer and hydrophobic lipidic ends
are oriented into bronchial lumen. Surfactant presence
acts against Laplace’s law by decreasing surface tension.
It prevents collaption of alveoles and small parts of
bronchial tree. Unwanted air impurities (viruses, bacteria,
spores, dust) are mostly positively charged. Impurities
higher then micrometer in diameter can be eliminated
from bronchial tree. This limit size of impurities is,
however, in discordance with diameter of anatomic data:
Diameter of bronchus coming into alveolus is about 0.3
mm, i.e. 300 times larger.
BRONCHIAL TREE MODEL
- dichotomic bronchial tree (each bronchus divide into
two ones of higher level)
- constant diameter rate
di+1 = 0.78 di
i = 1,2,…16
d1 = 3 cm
where dk is diameter of k-th level bronchus
- constant diameter-length rate
li = 3 di
i = 1,2,…17
where li is diameter of i-th level bronchus
- surface of i-th level bronchus
bi = 2π di li
i = 1,2,…17
- total surface of i-th level
Bi = 2i-1 bi
i = 1,2,…17
- total volume of i-th level
Vi = 2i-1 π di
2 li
i = 1,2,…17
- effective volume of i-th level
Gi = pf Bi
i = 1,2,…17
pf = 1 10-6 cm
where pf is ozone mean free path
- breathing frequency
f = 16 min-1
- breathing volume
H = 500 cm3
- ion concentration
C = 5000 cm-3
- ozone concentration
X = 2,7 1012 cm-3
- ion exposition duration
t = 30 min
- available ions number
Q = H f C t
- available ions surface density of i-th level
qi = Q /Bi
- number of free radicals attacking bronchus
on i-th level during one inspiration
Ai = αH XGi/Vi
i = 1,2,…17
where α = 106 is number of free radicals produced by one
ozone molecule
- surface density of ozone molecules attacking
bronchus
ai = Ai /Bi
i = 1,2,…17
- mean surface corresponding to one ion on i-th level
Yi = 1 /qi
i = 1,2,…17
- mean surface corresponding to one free radical on i-
th level
Zi = 1/Ai
i = 1,2,…17
RESULTS
Table 1. Bronchial tree geometry
Level
i di, cm bi, cm2 Bi, cm2 li, cm
1 3,000 169,646 170 9,000
2 2,220 92,898 186 6,660
3 1,643 50,871 203 4,928
4 1,216 27,857 223 3,647
5 0,900 15,254 244 2,699
188
6 0,666 8,353 267 1,997
7 0,493 4,574 293 1,478
8 0,365 2,505 321 1,094
9 0,270 1,372 351 0,809
10 0,200 0,751 385 0,599
11 0,148 0,411 421 0,443
12 0,109 0,225 461 0,328
13 0,081 0,123 505 0,243
14 0,060 0,068 553 0,180
15 0,044 0,037 606 0,133
16 0,033 0,020 664 0,098
17 0,024 0,011 727 0,073
Table 2. Light ion and ozone exposition
Level
i
Vi, cm3 Gi, mm3 Yi, μm2 Zi, nm2
1 63,62 0,17 14,1 4,71
2 51,56 0,19 15,5 3,82
3 41,79 0,20 17,0 3,10
4 33,86 0,22 18,6 2,51
5 27,45 0,24 20,3 2,03
6 22,24 0,27 22,3 1,65
7 18,03 0,29 24,4 1,34
8 14,61 0,32 26,7 1,08
9 11,84 0,35 29,3 0,88
10 9,60 0,38 32,0 0,71
11 7,78 0,42 35,1 0,58
12 6,30 0,46 38,4 0,47
13 5,11 0,51 42,1 0,38
14 4,14 0,55 46,1 0,31
15 3,36 0,61 50,5 0,25
16 2,72 0,66 55,3 0,20
17 2,20 0,73 60,6 0,16
SUMMARY
Biological effect of ozone is given by its extreme
oxidative possibility. Numeric results of Zi show us that
lungs antioxidative mechanisms break lipoperoxide chain
reaction before destruction of all surfactant layer in lower
parts of bronchial tree. One molecule per square
nanometer corresponds to surfactant or cellular membrane
density. If there were not any antioxidative mechamism,
one inspiration of 0.2 ppm ozone will lead to death.
Quantity of light negative ion is very small to changing
electric potential in bronchial tree. Even when we
suppose, that all ions during 30 minutes breathing will
collect on one level of bronchial tree, each cell will be
influenced by few tens of elementary charges. Direct
influence of light ions on bronchial cell therefore is not
probable.
From the other side, local charges on hydrophobic
monomolecular layer in tube and possible forming of
charged spatial clusters is interesting as experimental
model of intraluminal bronchial self-cleaning mechanism
for future investigation.
ACKNOWLEDGMENT
This research has been supported by the grant of GA CR
number 202/02/P139.
REFERENCES
[1] L. Aubrecht, J. Koller, R. Bálek, Z. Staněk// Proc. of
3th Int. Conf. EIA, Praha. (339). 1996.
[2] A. Krueger, P. Andriese, S. Kotaka// Int. J. Biometeor
(11). 1968,N12, p.225.
ГЕНЕРАЦИЯ ЛЁГКИХ ИОНОВ И ОЗОНА И ИХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С ЖИВЫМИ ОРГАНИЗМАМИ
В. Кржиха, Л. Аубрехт
Обсуждаются возможные механизмы взаимодействия лёгких ионов с живыми организмами. Лёгкие
отрицательные ионы (ЛОИ) при прохождении через живые организмы проходят через 3 фазы: ионизация,
захват электроотрицательными молекулами и образование кластеров вследствие локальных электростатических
взаимодействий. Количественный анализ физических параметров приводит к выводу, что ни одно из известных
физических свойств не может объяснить положительное влияние ЛОИ на живые организмы. Анализ
возможных механизмов рождает несколько гипотез взаимодействия ЛОИ – организм. Развита упрощённая
полуколичественная модель респираторного тракта для оценки взаимодействия ионов и озона с живыми
организмами. Обсуждается образование кислородных радикалов и продуктов их цепных реакций.
ГЕНЕРАЦІЯ ЛЕГКИХ ІОНІВ ТА ОЗОНУ І ЇХНЯ ВЗАЄМОДІЯ З ЖИВИМИ ОРГАНІЗМАМИ
В. Кржиха, Л. Аубрехт
Обговорюються можливі механізми взаємодії легких іонів з живими організмами. Легкі негативні іони (ЛНІ)
при проходженні через живі організми проходять через 3 фази: іонізація, захоплення електронегативними
молекулами й утворення кластерів унаслідок локальних електростатичних взаємодій. Кількісний аналіз
фізичних параметрів приводить до висновку, що жодне з відомих фізичних властивостей не може пояснити
позитивний вплив ЛНІ на живі організми. Аналіз можливих механізмів народжує декілька гіпотез взаємодії ЛНІ
– організм. Розвито спрощену напівкількісну модель респіраторного тракту для оцінки взаємодії іонів і озону з
живими організмами. Обговорюється утворення кисневих радикалів і продуктів їхніх ланцюгових реакцій.
189
|