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  • 臭氧

    臭氧(O3)是氧气(O2)的同素异形体,在常温下,它是一种有特殊臭味的淡蓝色气体。臭氧主要存在于距地球表面20~35公里的同温层下部的臭氧层中。在常温常压下,稳定性较差,在常温下可自行分解为氧气。臭氧具有强烈的刺激性,吸入过量对人体健康有一定危害。不可燃,纯净物。

    编辑摘要
    百科帮你涨姿势

    源自希腊语ozon 意为“嗅” 由德国人C.F.舍拜恩在电解硫酸时发现

    具有强烈刺激性 可损害深部呼吸道和中枢神经系统 对人体有致畸性

    中国安全标准为0.15ppm 美国则规定可在0.1ppm浓度下工作8小时

    科学 +
    臭氧

    空气质量到底有没有改善,重污染天气为什么还这么多?这是京津冀等地很多人心中的疑问。[详细]

    基本信息 编辑信息模块

    中文名: 臭氧 英文名: ozone
    化学式: O3 分子量: 47.9982
    CAS登录号: 10028-15-6 EINECS登录: 233-069-2号
    熔 点: -192℃ 沸 点: -111℃
    水溶性: 1体积水溶解0.494体积臭氧 密 度: 2.14g/L(0°C,0.1MP)
    外 观: 常温下蓝色气体 闪 点:
    应 用: 用于医学、农业、餐饮业、杀菌等
    • 下自成奚专家称北京PM2.5夏季污染与臭氧超标有关

    目录

    概述/臭氧 编辑

    臭氧是氧气的同素异形体,在常温下,它是一种有特殊臭味的淡蓝色气体。英文臭氧(Ozone)一词源自希腊语ozon,意为“嗅”。

    臭氧主要存在于距地球表面20千米的同温层下部的臭氧层中,含量约50ppm。它吸收对人体有害的短波紫外线,防止其到达地球,以屏蔽地球表面生物,不受紫外线侵害。在大气层中,氧分子因高能量的辐射而分解为氧原子(O),而氧原子与另一氧分子结合,即生成臭氧。臭氧又会与氧原子、氯或其他游离性物质反应而分解消失,由于这种反复不断的生成和消失,臭氧含量可维持在一定的均衡状态。

    臭氧臭氧分子

    结构或分子式:O原子以sp2杂化轨道形成σ键、分子形状为V形,等腰三角形结构。三个氧原子分别位于三角形的三个顶点,顶角为116.79°,密度约为氧气的1.5倍,其沸点和凝固点圴高于氧。

    性状:气态臭氧厚层带蓝色,有特殊臭味,浓度高时与氯气气味相像;液态臭氧深蓝色,固态臭氧紫黑色。

    臭氧反应活性强,极易分解,很不稳定,在常温下会逐渐分解为氧气,其性质比氧活泼,比重为一般空气之1.7倍。臭氧会因光、热、水分、金属、金属氧化物以及其他的触媒而加速分解为氧。 

    臭氧可利用碘化钾来检验。

     

    发现历史/臭氧 编辑

    1840年德国C.F.舍拜恩在电解稀硫酸时 ,发现有一种特殊臭味的气体释出 ,因此将它命名为臭氧 。

    物理性质/臭氧 编辑

    臭氧臭氧发生装置

    臭氧微溶于水,易溶于四氯化碳或碳氟化合物,形成了一种蓝色的状态。在-112 °C凝结成深蓝色的液体,这是有危险性的,因为气态和液态的臭氧容易发生爆炸。温度低于-193℃,臭氧会形成紫黑色固体。

    大多数人都可以嗅到臭氧有点类似氯刺鼻的气味。暴露于0.1—1 ppm的臭氧会产生头痛,眼睛灼热,和刺激呼吸道。即使空气中有低浓度的臭氧,亦会破坏有机材料,如橡胶、塑料及动物的肺部组织。

    臭氧是抗磁性,这意味着它的电子都是成对的。[1]

    化学性质/臭氧 编辑

    稳定性

    臭氧分子臭氧分子
    臭氧很不稳定,在常温常态常压下即可分解为氧气。臭氧、氯和二氧化氢的氧化势(还原电位)分别是2.07.1.36.1.28伏特,可见臭氧在处理水中是氧化力量最强的一种。臭氧的氧化作用导致不饱和的有机分子的破裂。使臭氧分子结合在有机分子的双键上,生成臭氧化物。臭氧化物的自发性分裂产生一个羧基化合物和带有酸性和碱性基的两性离子,后者是不稳定的,可分解成酸和醛。其反应式为: 2O3→3O2 + 285kJ    

    由于分解时放出大量热量,故当其含量在25%以上时,很容易爆炸。但一般在空气中,臭氧的含量很难超过10%以上,在臭氧用于饮用水处理的较长过程中,还没有一例氧爆炸的事例。   

    含量为1%以下的臭氧,在常温常态常压的空气中分解半衰期为16h左右。随着温度的升高,分解速度加快,温度超过100℃时,分解非常剧烈,达到270℃高温时,可立即转化为氧气。臭氧在水中的分解速度比空气中快。在含有杂质的水溶液中臭氧迅速回复到形成它的氧气。如水中臭氧浓度为6.25×10-5 mol/L(3mg/L) 时,其半衰期为5~30min,但在纯水中分解速度较慢,如在蒸馏水或自来水中的半衰期大约是 20min(20℃),然而在二次蒸馏水中,经过85min 后臭氧分解只有10%,若水温接近 0℃ 时,臭氧会变得更加稳定。   

    氧化性

    臭氧得氧化能力极强,其氧化还原电位仅次于F,在其应用中主要用这一特性。 

    臭氧具有很强的氧化性,除了金和铂外,臭氧化空气几乎对所有的金属都有腐蚀作用。铝、锌、铅与臭氧接触会被强烈氧化,但含铬铁合金基本上不受臭氧腐蚀。基于这一点,生产上常使用含25%Cr 的铬铁合金(不锈钢)来制造臭氧发生设备和加注设备中与臭氧直接接触的部件。   

    氧化反应

    a、与无机物的氧化反应   
    臭氧与亚铁、Mn2+  、硫化物、硫氰化物、氰化物、氯等均发生反应,如:O3+SO2==SO3+O2  O3+CO==CO2+O2   O3+NO==NO2+O2   

    b、臭氧与有机物的反应   
    臭氧在水溶液中与有机物的反应极其复杂,⑴ 臭氧与烯烃类化合物的反应 臭氧容易与具有双链的烯烃化合物发生反应,反应的最终产物可能是单体的、聚合的、或交错的臭氧化物的混合体。臭氧化物分解成醛和酸。⑵ 臭氧和芳香族化合物的反应 臭氧和芳香族化合物的反应较慢,在系列苯<萘<菲<嵌二萘<蒽中,其反应速度常数逐渐增大。⑶ 对核蛋白(氨基酸)系、有机氨也都发生反应,臭氧在下列混合物的氧化顺序为:链烯烃>胺>酚>多环芳香烃>醇>醛>链烷烃。

    c、臭氧的毒性和腐蚀性   
    臭氧属于有害气体,浓度为 6.25×10-6 mol/L(0.3mg/m3 ) 时,对眼、鼻、喉有刺激的感觉;浓度 (6.25~62.5)×10-5 mol/L(3~30mg/m3 ) 时,出现头疼及呼吸器官局部麻痹等症状;臭氧浓度为 3.125×10-4 ~1.25×10-3 mol/L(15~60mg/m3 ) 时,则对人体有危害。其毒性还和接触时间有关,例如长期接触 1.748×10-7 mol/L(4ppm) 以下的臭氧会引起永久性心脏障碍,但接触20ppm以下的臭氧不超过2h ,对人体无永久性危害。因此,臭氧浓度的允许值定为4.46×10-9 mol/L(0.1ppm)8h。 由于臭氧的臭味很浓,浓度为 4.46×10-9 mol/L(0.1ppm)时,人们就感觉到,因此,世界上使用臭氧已有一百多年的历史,还没有发现一例因臭氧中毒而导致死亡的报道。   

    臭氧对非金属材料也有了强烈的腐蚀作用,即使在别处使用得相当稳定得聚氯乙烯塑料滤板等,在臭氧加注设备中使用不久便见疏松、开裂和穿孔。在臭氧发生设备和计量设备中,不能用普通橡胶作密封材料,必须采用耐腐蚀能力强的硅橡胶或耐酸橡胶等。[2]

     用途与制备/臭氧 编辑

    臭氧臭氧

    臭氧能于短时间内将空气中的浮游细菌消灭,并能中和、分解毒气,去除恶臭。因此臭氧可用于净化空气、饮用水,杀菌,处理工业废物和作为漂白剂。臭氧在一些游泳池中都充当消毒工作。 用于水的消毒和空气的臭氧化,在化学工业中用作强氧化剂。

    主要的制臭氧技术有电解法、核辐射法、紫外线、等离子体及电晕放电法等几种。应用比较广泛的是臭氧发生器放电氧化空气或纯氧气成臭氧。即应用高能量交互式电流作用空气中的氧气使氧气分子电离而成臭氧。  

    工业上,用干燥的空气或氧气,采用5~25kV的交流电压进行无声放电制取。另外,在低温下电解稀硫酸,或将液体氧气加热都可制得臭氧。大自然很容易产生臭氧,在打雷闪电时会产生几十万伏的高压电,电离空气及有机物形成臭氧。

    气源/臭氧 编辑

    臭氧的应用主要以发生量来确定,分为气态下消毒和液态下消毒两大类。臭氧发生量和使用量一般按照发生量的额定发生量乘以时间来确定,但在不同的用途和不同的场所应计出衰减量而后确定。臭氧发生器在使用中,气源的配置直接影响臭氧的发生浓度、产量和纯度,气源一般分为普通气源、干燥空气源、富氧气源和工业氧气气源四种,以上气源的配置 ,在发生装置相同的情况,浓度和产量依次递增。按照应用常识,一般不应配置普通气源,因为这会影响发生装置的连接使用寿命并导致发生量不稳定。因此,常用的气源按用途大体可分为下列几种:
    1)干燥气源——空间消毒、自来水处理、游泳池水、养殖水、生产循环水、中水回用等。
    2) 富氧气源——臭氧浓度需求较高的使用场所,如纯净水、矿泉水、污水处理、医药食品车间等 。
    3) 工业氧气源——纯度要求较高、浓度需求较重要、小气量应用场所等。
    3. 用于大型空间的消毒应用,如医药、食品等行业车间的杀菌消毒,一般应安装专门管路分通到车间内,使臭氧分布均匀,也有的通入中央空调风道管路,但这种方式有时会造成空调风道金属件的腐蚀和臭氧消耗。
    4. 用于水处理,则主要配置臭氧溶于水的投加装置,一般分为曝气式(直接曝气或氧化塔式)、文丘里射流器式、旋涡负吸式或HICHINE泵混合式样等几种,以上其溶于水效率可依次提高,HICHINE泵式效率可达95%以上。
    1)曝气式:自来水、养殖水、生产循环水、生活污水、工业废水等。
    2)文丘里射流式:二次供水、纯净水、矿泉水、养殖水冷却、游泳池水等。
    3)负吸式:小水体应用。
    4)气液混合泵式:小水体应用或臭氧消毒水应用
    补充:
    家庭空气消毒:将臭氧发生装置移植于空调中,在空气出口处安装臭氧催化分解、吸附装置,这样既可以制冷制热,还可以利用室内循环风对空气进行消毒、净化,分解后的氧气和负离子可以使室内空气保持清新。另外,空气消毒用臭氧发生器也可在宾馆、饭店、商场、剧院等公共空间使用。
    制药行业的GMP验证空气消毒:洁净生产区的中央空调净化系统、臭氧灭菌柜、其他没有中央空调系统的生产用空间灭菌,我国相当一批制药企业就是使用臭氧作为主要的消毒和空气灭菌手段,如沈阳济世制药有限公司、大连珍奥药业有限公司、上海庆安药业有限公司、吉林敖东药业集团延吉股份有限公司、福建兴安药业有限公司等,臭氧作为空气消毒的主要手段为这些企业的GMP验证作出了重要的贡献。
    医院空气消毒:医院病房、门诊手术室、治疗室等,日本使用臭氧作为空气消毒的医院就有札幌自卫队医院、名古屋保健生大学等28所医院,使用臭氧技术处理食品、卫生保健的单位和医院达53家之多,台湾使用臭氧的有荣民总医院等51家,国内的有北京医院、北京佑安医院等。
    军用空气消毒:西方国家已经研制出军用臭氧空气消毒产品,,如在太空舱、潜水艇、坦克及其其他军用车船的舱体安装臭氧发生装置,净化空间环境,消毒杀菌。此类产品由蓄电池或光电池供电。

    常用浓度


    臭氧的半衰期仅为30-60min。由于它不稳定、易分解,无法作为一般的产品贮存,因此需在现场制造。用空气制成臭氧的浓度一般为10-20mg/L,用氧气制成臭氧的浓度为20-40mg/L。含有1%-4%(质量比)臭氧的空气可用于水的消毒处理。

    发生


    臭氧的生成方式有很多种,主要有:电晕法、电解法、紫外线、核辐射法、等离子体等几种。食品、医院及制药等企业已经投入应用的臭氧发生技术主要有电晕放电法和低压电解法。
    电晕高压放电法

    电晕放电法产出臭氧的原理是两个平行的高压电极之间平行放置一个介电体(通常采用硬质玻璃或陶瓷作介电体也有用不锈钢),并保持一定的放电间隙,当在两极间通入高压交流电时,在放电间隙,形成均匀的蓝紫色电晕放电,空气或氧气通过放电间隙,氧分子受到电子的激发获得能量,并相互方式弹性碰撞,聚合成臭氧分子。
    低压电解法
    低压电解法产出臭氧的原理是采用低压直流导通固态膜电极的正负两极点解去离子水,水在特殊的阳极溶液界面上以质子交换的形式被分离为氢氧分子,氢从阴极溶液界面上直接被排放,氧分子在阳极界面上因高密度电流产生的电子激发而获得能量,并聚合成臭氧。电氧化法就是采样低压电解法。

    低压电解法臭氧发生器是以纯水为原料,是以固态的贵金属聚合物为电解质,结合阳离子交换模式,通过低压电解的方式获得臭氧,不需要任何辅助材料和添加剂,产出的臭氧浓度高达20%以上,产出的臭氧气体伴随物为氧,没有任何二次污染

    注意事项


    臭氧最适用于水质及用水量比较稳定的系统,当其发生变化时应及时调整臭氧的用量。在实际生产中,及时进行调节有一定的困难。
    另一个须考虑的问题是水中有机物的含量,当水的混浊度小于5mg/L时,对臭氧消毒灭菌的效果影响极微,混浊度增大,影响消毒效果。如果有机物含量很高时,臭氧的消耗量将会升高,其消毒能力则下降,因为臭氧将首先消耗在有机物上,而不是杀灭细菌方面。因此,国外制药业在制药用水系统中增加了总机碳(TOC)的监控项目。但糟糕的是,在受到严重有机物污染的进水中用臭氧处理后,大的有机物分子会破裂成微生物新陈代谢的营养源,因此,在没有维持管网臭氧浓度的情况下,反会使得粘泥增多,进而使水质恶化。
    在许多方面,作为消毒剂的臭氧和氯气,它们的优点是互补的。臭氧具有快速杀菌和灭活病毒的作用,对于除嗅、味和色度,一般都有好的效果。氯气则具有持久、灵活、可控制的杀菌作用,在管网系统中可连续使用。所以臭氧和氯气结合起来使用,看来是水系统消毒最为理想的方式
    臭氧消毒方法的优越性
    1.优于化学消毒方法:臭氧作为高效广谱无残留污染的气体消毒剂比食品行业常用的消毒剂具有特殊的优越性。与过氧乙酸、高锰酸钾、甲醛(福尔马林)、二氧化硫等化学消毒剂相比,其杀菌能力与过氧乙酸相当,高于其他消毒剂。
    臭氧会自行分解为氧气,不产生残留污染,消毒后不需通风换气。常规消毒均需通风换气或化学中和,麻烦而又降低消毒效果。臭氧可直接对食品使用作杀菌或防霉保鲜,为干法消毒,简单易行。臭氧杀菌浓度对食品是极微弱的氧化浓度,对食品无害。
    2.优于紫外线照射
    (1) 臭氧到处渗透,没有死角。紫外线只有照射到物体表面且达到一定的照射强度标准才有杀菌效果。食品车间一般比较高大,致使紫外线照射强度远远不够,特别是距离远,照射产生很大死角,如加工案板下部等。臭氧为气体,渗透性强,扩散性好,浓度均匀,没有死角。
    (2) 杀菌速度快。紫外线照射杀菌需要较长的作用时间,一般要照射6小时以上,而符合标准浓度的臭氧只需开机1小时以上。
    (3) 高湿度下杀菌效果更好。紫外线照射杀菌在环境相对湿度达到60%以上时,消毒效果急剧下降,湿度达到80%以上时反可诱使细菌复活。臭氧则相反,湿度越高,杀菌效果越好。这是由于高湿度下细胞膜膨胀变薄,其组织容易被臭氧破坏,这一特性对于食品行业中普遍存在的高湿环境特别适合
    (4) 有低浓度保洁功能。紫外线照射时生产人员必须离开现场,照射完成后无法用低功率的紫外线照射保洁;臭氧消毒时生产人员必须离开现场,消毒完成后可以调低臭氧发生量,用符合国家卫生标准的低浓度臭氧继续保持生产车间的空气清洁。
    3.除臭净化效果极好
    臭氧依靠其强氧化性能可快速分解产生臭味及其其它气味的有机或无机物质后达到脱臭效果,将臭味根源物质分解成无害物质。例如:将氨氧化成二氧化碳和水。
    主要由原料气(压缩空气或者氧气)供应系统、臭氧发生器主机、臭氧输送系统、臭氧发生器冷却系统等部分组成。
    浓度 空气源臭氧浓度可以达到3~6%wt,氧气源可以达到6~14%wt。

    耗电量


    空气源在18~30KW/kg
    氧气源在9~15KW/kg

    常用数据


    常用的臭氧数据
    1.臭氧发生器的规格是按照臭氧产生的重量单位划分的。臭氧产量的单位是mg/h或g/h(毫克/小时、克/小时),即臭氧发生器工作1小时能够产生多少重量单位的臭氧。
    2.臭氧在空气中的浓度单位是ppm或mg/m?;臭氧在水中的浓度单位是ppm或mg/L。换算方法:在空 气中时1ppm=2 .144mg/m?;在水中时,1ppm=1mg/L。
    3.臭氧在大气中达到一定的浓度时就会造成环境污染。我国规定在居住环境,臭氧浓度超过0.16mg/m3时就构成空气污染;在作业场所,臭氧浓度超过0.2mg/m3时就构成污染。
    1.臭氧浓度检测仪 来自德国安思罗斯公司基本原理
    1.1检测原理
    我们知道地球大气层上有一层臭氧层,科学家们已经发现臭氧层能吸收紫外线,研究表明臭氧仅对波长253.7nm的紫外线具有最大吸收系数,在此波长下紫外线通过臭氧会产生衰减,符合兰波特——比尔定律。该方法已被美国等国家作为臭氧标准分析方法。该臭氧检测仪就是采用紫外线吸收法的原理,用稳定的紫外灯光源产生紫外线,用光波过滤器过滤掉其它波长紫外光,只允许波长253.7nm通过。经过样品光电传感器,再经过臭氧吸收池后,到达采样光电传感器。通过样品光电传感器和采样光电传感器电信号比较,再经过数学模型的计算,就能得出臭氧浓度大小。
    1.2臭氧浓度检测仪
    浓度数学计算模型
    臭氧浓度数学模型(如公式一)是根据Lambert and Beer定律推出的。
    在这个臭氧浓度计算公式中,只要知道样品电流、采样电流和臭氧吸收池距离,那么我们就可以计算出臭氧浓度大小。由于,臭氧吸收池的距离的限制,最大臭氧浓度只能测到300 O3 g/m。
    1.3电路原理的实现
    基本电路由电源部分、紫外灯控制、紫外光线样品检测、紫外光线采样检测,对数放大器Log100、模拟输出及显示六大部分组成。
    2.臭氧浓度检测仪
    基本 结构
    检测仪主要由低压紫外灯,光波过滤器、入射紫外光反射器、臭氧吸收池、样品光电传感器、采样光电传感器、输出显示、电路部件构成。(如图2)
    3.主要技术指标
    3.1 可显示单位:O3 g/m ,mg/ m ;ppm
    3.2 测量范围:0~10 O3 g/m , 0~100 O3 g/m , 0~200 O3 g/m
    4.1 校准仪器校准
    采用德国安思罗斯公司GM—PRO标准臭氧检测仪对已生产的臭氧检测仪进行分布选取10个测试点对比,误差范围控制在+1 %以内为合格
    结论
    本文研制的臭氧浓度检测仪采用了紫外线吸收法,单点光源、双光路检测、体积小、精确度高、稳定性好、可以连续工作;其测量范围宽,最大测量范围300 O3 g/m。另外,该检测仪还具有0/4—20 mA模拟输出,可以与臭氧发生器,PID调节器组成臭氧闭环自动控制系统。
    参考文献:
    1.《HANDBOOK OF OZONE TECHNOLOGY AND APPLICATIONS》RICE,RIPG,NETZER ANN ARBIR SCIENCE,1982
    2.《国外臭氧技术及应用手册》 德国安思罗斯公司, 王卫 ,1991

    概念及作用/臭氧 编辑

    大气中臭氧层对地球生物的保护作用现已广为人知——它吸收太阳释放出来的绝大部分紫外线,使动植物免遭这种射线的危害。为了弥补日渐稀薄的臭氧层乃至臭氧层空洞,人们想尽一切办法,比如推广使用无氟制冷剂,以减少氟利昂等物质对臭氧的破坏。世界上还为此专门设立国际保护臭氧层日。由此给人的印象似乎是受到保护的臭氧应该越多越好,其实不是这样,如果大气中的臭氧,尤其是地面附近的大气中的臭氧聚集过多,对人类来说臭氧浓度过高反而是个祸害。 臭氧也是一种温室气体,能够导致更严重的温室效应。
    臭氧是地球大气中一种微量气体,它是由于大气中氧分子受太阳辐射分解成氧原子后,氧原子又与周 围的氧分子结合而形成的,含有3个氧原子。大气中90%以上的臭氧存在于大气层的上部或平流层,离地面有10~50千米,这才是需要人类保护的大气臭氧层。还有少部分的臭氧分子徘徊在近地面,仍能对阻挡紫外线有一定作用。但是,一些专家发现地面附近大气中的臭氧浓度有快速增高的趋势,就令人感到不妙了。虽然臭氧在平流层起到了保护人类与环境的重要作用,但若其在对流层浓度增加,则会对人体健康产生有害影响。臭氧对眼睛和呼吸道有刺激作用,对肺功能也有影响,较高浓度的臭氧对植物也是有害的。

    从何而来


    这些臭氧是从哪里来冒出来的呢?同铅污染、硫化物等一样,它也是源于人类活动,汽车、燃料、石化等是臭氧的重要污染源。在车水马龙的街上行走,常常看到空气略带浅棕色,又有一股辛辣刺激的气味,这就是通常所称的光化学烟雾。臭氧就是光化学烟雾的主要成分,它不是直接被排放的,而是转化而成的,比如汽车排放的氮氧化物,只要在阳光辐射及适合的气象条件下就可以生成臭氧。随着汽车和工业排放的增加,地面臭氧污染在欧洲、北美、日本以及我国的许多城市中成为普遍现象。根据专家至今所掌握的资料估计,到2005年,近地面大气臭氧层将成为影响我国华北地区空气质量的主要污染物。
    研究表明,空气中臭氧浓度引起人员一定反应的浓度为0.5-1ppm,时间长了会感到口干等不适, 浓度在1-4ppm会引起人员咳嗽。原因就在于,作为强氧化剂,臭氧几乎能与任何生物组织反应。当臭氧被吸入呼吸道时,就会与呼吸道中的细胞、流体和组织很快反应,导致肺功能减弱和组织损伤。对那些患有气喘病、肺气肿和慢性支气管炎的人来说,臭氧的危害更为明显。

    性质


    从臭氧的性质来看,它既可助人又会害人,它既是上天赐与人类的一把保护伞,有时又像是一剂猛烈的毒药。至今,对于臭氧的正面作用以及人类应该采取哪些措施保护臭氧层,人们已达成共识并做了许多工作。但是,对于臭氧层的负面作用,人们虽然已有认识,但至今除了进行大气监测和空气污染预报外,还没有真正切实可行的方法加以解决。

    优缺点


    欧洲科学家的一项联合研究发现,臭氧层是使地表生物免遭太阳紫外线危害的天然屏障,但土壤中的臭氧却是植物生长的大敌,它能抑制各种植物的生长,给农业生产带来重大损失。
    臭氧是大气中自然产生的一种具有特殊臭味的微量无色气体,绝大部分臭氧存在于离地面25公里左右处的大气平流层中,这就是人们通常所说的臭氧层。臭氧量往往随纬度、季节和天气等因素的变化而不同。
    法国研究人员介绍说,天空中的臭氧层能够吸收99%以上的太阳紫外线,为地球上的生物提供了天然的保护屏障,而当臭氧存在于土壤中时却是一种严重的污染。最新得出的研究结果表明,光照越强的地方,土壤中臭氧造成的损失,尤其是对于农作物造成的损失越大。
    法国研究人员认为,造成土壤中臭氧含量增高的主要原因是石油产品等矿物燃料在燃烧过程中产生氮氧化物,这些氮氧化物在空气中四处漂浮,其中的部分氧原子慢慢地与空气中的氧气结合,构成由3个氧原子组成的臭氧。他们强调说,太阳光照能够加速这种化学反应,因此在气候不同的地区,土壤中臭氧对植物生长的影响程度也不一样。 在水处理系统中,水箱、交换柱以及各种过滤器、膜和管道,均会不断的滋生和繁殖细菌。消毒杀菌的方法虽然都提供了除去细菌和微生物的能力,但这些方法中没有哪一种能够在多级水处理系统中除去全部细菌及水溶性的有机污染。至今在高纯水系统中能连续去除细菌和病毒的最好方法是用臭氧。
    1905年起,臭氧就开始用于水处理。它较用氯处理水优越,能除去水中的卤化物。此方法在国内水系统中的应用仅处于起步阶段。在国外,这种消毒方式已非常普遍,这是由于臭氧不会产生有害的残留物。
    使用臭氧消毒并在用水点前安装紫外灯减少臭氧残留,是制药用水系统、尤其是纯化水系统消毒的常用方法之一。
    臭氧主要功能
    1 、食物净化: 由表及里的降解果蔬、粮食中残留的化肥、农药等有毒物质,清除肉、蛋中的抗生素、化学添加剂、激素等有害物质,杀灭海鲜中容易引起中毒的嗜盐性菌,把住病从口入关。
    2 、饮用水净化: 自来水经臭氧处理后是一种优质的生饮水。每升水只需通入 O3 2 分钟即可去除水中的余氯,杀菌、消毒、去味、去除重金属,防止致癌物质三氯甲烷的生成,增加水中含氧量,自制理想纯净的饮用水。
    3 、消毒灭菌: 将清洗后的餐饮用具放入水中通入 O3 20 分钟,可去除洗涤剂残留物,杀灭细菌、病毒,替代电子消毒柜,避免餐饮用具传染疾病。还可对衣物、毛巾、抹布、袜子等进行水介质消毒、除味。
    4 、空气净化: 将臭氧排气管挂在 1.7 米以上高度,排放 O3 20--30 分钟,即可有效去除室内烟尘或装饰材料的异味,降尘灭菌,增加空气含氧量,清新空气,让您在家中享受到雨后森林般清新的空气(可用于家庭、办公室、会议室、娱乐场所的除烟、除尘、消毒、去味)。
    5 、果蔬保鲜、防霉: 家庭果蔬保鲜只需往袋装果蔬中通入 O3 2 分钟,可延长保鲜期 7 天,也可用于菜窖防霉、果蔬运输。
    6 、洗浴、美容、保健: 洗臭氧浴在国外已成为时尚,通过臭氧浴治疗疾病已有多年历史,这是 O3 的又一神奇功效。经常洗臭氧浴能排除体内毒素,活化表皮细胞,消除痤疮,美白皮肤,对风湿病、皮肤病、妇科病、糖尿病及灰指甲等有良好疗效。
    7 、养鱼、浇花: 浇花、大棚蔬菜的喷灌,能避免虫害,减少农药使用量。 养鱼、水产养殖, O3进入水中释放出初生态氧,消灭细菌、病毒,氧化杂质,防止水质腐坏变质,增加水中养份。
    8 、除臭: 因臭氧有很强的氧化分解能力,可迅速而彻底的消除空气中、水中的各种异味。

    应用/臭氧 编辑

    医学


    从1856年巴黎第一次应用臭氧进行医院房间消毒,到1902年Hurion在巴黎医学院通过了吸入臭氧治疗百日咳的论文答辩,成为第一个应用臭氧得到博士学位的人。1936年,法国医生P·Aubourg最早提倡直肠内臭氧吹入治疗慢性结肠炎。过去60年来,已经发展十多种臭氧在医疗保健的应用案例。而臭氧在中国的发展始于2000年,在这以后臭氧医学在中华大地生根、开花、结果,取得了令人瞩目的成就,这样的成就离不开杨黄龙先生数年来为推广臭氧治疗技术而做的工作。他与倪家骧、何晓峰等著名专家一起为2008年9月成立的中国臭氧治疗专业委员立下汗马之功。臭氧可用于医疗保健领域的外科、内科等。
    此外,臭氧还广泛应用于妇科治疗领域,利用臭氧的强氧化性可以杀灭多数妇科疾病的致病菌。加之臭氧由氧原子构成,不会对女性体内ph值有任何影响。

    农业


    臭氧在农业的应用领域
    臭氧是一种无色略带臭味的气体,溶于水后就会成为一种强氧化剂,对活细胞有较强的杀灭作用。通过臭氧发生器可将空气中的氧气在高压、高频电的电离作用下转化为臭氧,进而在生产中加以利用。笔者利用臭氧发生器在西安周边温室大棚开展了施放臭氧防治温室大棚蔬菜病虫的试验示范,取得了较好的效果。  一、臭氧防治病虫的优点 1、安全高效成本低。臭氧可实现一施多用,同时防治多种病虫,而且防治费用低。与喷施农药相比,施放臭氧更为方便、高效、安全,可大大减少农药的使用量,避免菜农施用高毒、高残留农药,从而降低用药成本。  2、无公害。臭氧在干燥的空气中不稳定,可很快分解还原为氧气,因此在植株内及果实中无污染、无残留,是实现无公害蔬菜生产的一条重要途径。  3、提质增产。经试验,温室番茄使用臭氧后畸形果明显减少,产量增加20%左右,且果实个大、着色好、口感好。  二、使用方法 1、种子处理。将臭氧气体导入清水中并不断搅拌,10分钟后即制得臭氧溶液。将种子倒入其中浸泡15-20分钟,可杀灭种子表面的病毒、病菌及虫卵。  2、温室大棚病虫防治  ①熏棚消毒。定植前10天可结合高温闷棚利用臭氧发生器将臭氧集中施放于棚内,施放时间以不少于2小时为宜。②防治苗床病虫。先将苗床封严,每10平方米每次施放1分钟,并密闭熏蒸10分钟,然后再通风30分钟。③设施蔬菜定植后的病虫防治。定植缓苗后,每亩棚室持续施放臭氧7-10分钟,再密闭熏蒸15-20分钟,然后通风30分钟。无病虫的棚室每5-7天施放1次,连续施用5次,每经2-3次施放时间再增加5分钟,直到每亩每次增至25分钟。熏蒸时间也同样每经2-3次增加5-10分钟。经试验证明,臭氧对番茄灰霉病、叶霉病、早疫病、晚疫病,黄瓜霜霉病、疫病等以及温室白粉虱、潜叶蝇、蚜虫等病虫防治效果较好。但对棚室土壤中的病虫,由于臭氧气体渗入土中的量太少,浓度也太低,故没有作用。  三、注意事项 1、合理确定施放量及熏蒸时间。臭氧施放量及闭棚熏蒸时间要根据不同作物及其生长时期进行适当的调整。一般成株期的作物与苗期作物相比,对臭氧的适应性更强。生产中如果臭氧施放量过大或棚室熏蒸时间过长,轻者会导致大棚蔬菜叶片及花中毒干枯,重者会引起植株死亡。随着植株生长,施放量与熏蒸时间可逐渐增加,以达到既可防治病虫又不伤害蔬菜作物的目的。释放时应尽量保证均匀,且喷气口不能直接对着蔬菜,应该距蔬菜植株0.8-1米以上。熏蒸时间到达后应及时通风,一般通风时间不能少于30分钟。  2、温度和湿度调控。臭氧施放时棚室内温度应保持在10-30℃范围内,在空气湿度较大的情况下防治效果会更好。  3、棚室熏蒸时严防人畜进入,以免引起中毒或出现其他不良反应。?
    臭氧解除农药残留的基本原理
    臭氧是一种强氧化剂,农药是一种有机化合物,臭氧消毒水通过强氧化破坏有机农药的化学键,使其失去药性,同时杀灭表面的各种细菌和病毒,达到解毒目的。
    食堂果蔬餐具消毒机是利用臭氧的特性与性能而开发研制的一种食堂专用设备,此设备能快速杀菌、消毒除臭而且在短时间内产生高浓度臭氧水,保证食堂饭菜食用安全。此类设备一般采用臭氧杀菌灯或臭氧机实现。
    1.可有效降解大米、蔬菜、瓜果中的农药残留,延长保存期。
    2.用于餐具消毒、空气消毒、冰柜及贮藏室消毒,除异味、防霉,可有效地杀灭细菌、病毒,预防疾病的传播。
    臭氧是氧的同素异构体,为强氧化剂;其降低农药,去除细菌效果是氯气的1.5倍,其杀菌速度比氯气快600—3000倍。臭氧在室温下自然衰变为氧气,衰变期为15分钟到25分钟。臭氧在水中则迅速转化为“生态氧”,而且没有残留问题。臭氧是高效、快速的除药杀菌剂。它可以迅速地在短时间内使农药残留物化解,使细菌、病毒迅速被消灭。
    臭氧不仅具有消毒、灭菌、除臭、脱色等作用,而且还有改变植物呼吸状态,激活植物细胞,解毒,分化有机不纯物质等等许多有益于人类和环保“正向化”作用。臭氧通过水介质能有效地降低和歼灭在膳食物中的农药、化肥和生物激素残毒及各种病菌、病源菌,降低污染对人类的危害。
    1)用臭氧机产生的臭气水浸泡蔬菜、水果,可由表及里的杀灭细菌、病毒,降解化肥、农药残留,激活植物细胞,使您吃到天然滋味、营养丰富的果蔬,吃起来更放心,其农药残留可去除95%以上,营养不流失,保鲜时间长。
    2)用臭氧机产生的臭氧水浸泡肉鸡、生肉、冻鱼、冻虾,可杀灭屠宰、运输过程中携带的有害病菌,降解饲养过程中吸收的生物激素、抗生素、荷尔蒙等对人体有害的物质,还可去除腥味,让您吃上放心的鸡、鱼、肉、蛋,味道更加鲜美。
    3)用臭氧机产生的臭氧水可漂白衣物表面的脏污及染剂的颜色,并可杀菌及分解杂质,减少水源污染,不会有化学洗涤剂残留而刺激皮肤,又有预防皮肤病和香港脚等效果。
    4)将米用水淘净,可降解农药化肥残留,再用净化水煮饭。煮出的米饭香醇可口,富有营养。(不要使用铝制品容器)
    由于臭氧最终将还原于氧气和水,不留任何残余物质,因而对环境无任何污染。
    5(臭氧以其强氧化性、杀菌性、易分解性和无残留的特性,使它在去除农药残留、杀菌消毒、防腐保鲜等方面有广阔的应用前景。
    无菌药品生产环境的空气洁净级别要求:为了达到上述要求,我们应选择什么样的净化灭菌工艺呢?当前有四种灭菌方法。其中臭氧灭菌是其中的一项重要方法。但无论用什么样的消毒方法,都要达到上述规定,臭氧灭菌也不例外。臭氧作为一种取代传统消毒方法的消毒手段,人们对它的要求更严而且更为省事易行,否则,就难以立足。

    餐饮业


    臭氧在餐饮业中应用的主要优点
    臭氧在餐饮业中消毒方式灵活、成本低廉、效果明显、无副作用。
    一、臭氧消毒方式 :1 、运用臭氧水清洗浸泡;2 、运用臭氧气消毒
    二、臭氧消毒的优势
    1 、 不仅可对餐具消毒,更具备其它消毒设备和方法不具备的(对餐饮场地及厨用设备消毒能力), 降解果蔬残留农药及肉制品中含有的有害激素,避免食物中毒现象的发生。
    (1)臭氧气可直接对厨房、饭厅、刀厨具、冰箱、菜架、养殖地、储物室消毒,也可用臭氧水清洗消毒;
    (2)臭氧气或臭氧水可用于那些不能耐高温的餐具消毒,例如 塑料、彩瓷制品等。
    (3)臭氧水洗菜,可降解果蔬中的残留农药及肉类制品的有害激素 。
    2 、臭氧消毒所需时间短,操作简单,消毒后无需再清洗,若要对 100 件餐具消毒(供 8-10 人用餐):
    (1)常规程序需用约140分钟,流程如下:
    去污(15分钟)清毒浸泡(90分钟)清洗(15分钟)消毒柜消毒(20分钟)使用
    (2)若用臭氧气消毒,一般只需38分钟。流程如下:
    去污(15分钟)清洗(15分钟)消毒浸泡(8分钟) 使用
    (3)若用臭氧水消毒,仅需30分钟。流程如下:
    去污(15分钟) 清洗消毒浸泡(15分钟) 使用
    3 、臭氧消毒无有害残留物、无二次污染
    臭氧消毒后自行分解为氧气,无异味、无污染,而且消毒全面、效果好。
    4 、臭氧消毒使用成本低。
    臭氧消毒主要以空气作原料,耗电比消毒柜低许多,臭氧消毒后餐具可直接使用,无须烘干
    臭氧消毒原理可以认为是一种氧化反应。
    (1)臭氧对细菌灭活的机理:
    臭氧对细菌的灭活反应总是进行的很迅速。与其它杀菌剂不同的是:臭氧能与细菌细胞壁脂类双键反应, 穿入菌体内部,作用于蛋白和脂多糖,改变细胞的通透性,从而导致细菌死亡。臭氧还作用于细胞内的核物质,如核酸中的嘌呤和嘧啶破坏DNA。
    (2)臭氧对病毒的灭活机理:
    臭氧对病毒的作用首先是病毒的衣体壳蛋白的四条多肽链,并使RNA受到损伤,特别是形成它的蛋白质。噬菌体被臭氧氧化后,电镜观察可见其表皮被破碎成许多碎片,从中释放出许多核糖核酸,干扰其吸附到寄存体上。臭氧杀菌的彻底性是不容怀疑的。

    杀菌灯


    ① 点亮灯后,室内污浊空气由于臭氧和紫外线的作用而渐清洁,于是此灯不断供应新鲜空气之源泉,在臭氧分解时空气中的游离细菌亦被杀灭,可以防止伤风感冒及其它种种以空气为媒介的传染病,防止肝炎 、 结核病的传染。适用于公共场所、交通工具车厢内、中央空调内等消毒杀菌。
    ② 防臭防霉。在公共场所 、卫生间内点上此灯,不但可以防臭,而且还可以杀灭苍蝇、蚊子等幼虫。在阴暗潮湿的房间内,可防止物品变霉。
    ③ 在医院的手术室、无菌室内的应用。
    ④食品卫生除杀菌消毒外,可延缓食物变质。
    ⑤ 水消毒。可以杀灭水中的细菌,不产生永久性残余物质、不产生致癌物质,水无异味等优点。紫外线臭氧杀菌灯点燃后,要特别注意对人的眼睛保护,不宜照射人体。另外,有的物品不宜用紫外线臭氧杀菌灯进行消毒杀菌,因此,可以使用无臭氧紫外线杀菌灯,采用掺钛石英玻璃,在灯点亮时可以滤掉产生臭氧185nm波长的光,使该灯不产生或产生极少臭氧。

    其他应用


    臭氧是强力漂白剂,用于漂白面粉和纸浆,用臭氧消毒饮用水,水中只含氧,无特殊气味。它还用于污水处理。臭氧也可用于净化空气,杀菌,处理工业废物。

    臭氧污染/臭氧 编辑

    臭氧污染图臭氧污染图
    城市空气中的臭氧,主要是直接排入大气中的一次污染物氮氧化物和挥发性有机物在太阳光与热作用下,经化学反应形成的二次污染物。而氮氧化物和挥发性有机化合物主要来源于火电、钢铁和水泥等行业以及机动车尾气、加油站等。如:在晴天,机动车和工业污染源排放的挥发性有机物VOC里氮氧化物,在光化学反应下,能生成臭氧产生污染



    危害

    臭氧具有强烈的刺激性,主要是刺激和损害深部呼吸道,并可损害中枢神经系统,对眼睛有轻度的刺激作用。此外,臭氧还能阻碍血液输氧功能,造成组织缺氧;使甲状腺功能受损、骨骼钙化,还可引起潜在性的全身影响,如诱发淋巴细胞染色体畸变,损害某些酶的活性和产生溶血反应。臭氧超过一定浓度,除对人体有一定毒害外,对某些植物生长也有一定危害。臭氧还可以使橡胶制品变脆和产生裂纹。臭氧对人体也有致畸性,母亲孕期接触臭氧可导致新生儿睑裂狭小发生率增多。[3]

    污染事件

    2012年3月27日,在珠三角区域空气质量监测网中,17个站点有11个站点的AQI指数达到了轻度污染。除了佛山惠景城和肇庆城中子站的首要污染物是二氧化氮外,其余9个站点的首要污染物都是臭氧[4]珠三角的臭氧浓度全国最高,已经超过美国洛杉矶,广东已经由原来的脱硫控煤烟为主的一次污染控制向臭氧浓度升高、灰霾污染加剧等大气复合型二次污染防治转变。

    5月23日下午,广州市环保局官网监测数据显示,10个国控点的空气质量AQI指数全部超标。广东省环保厅官网上的珠三角区域空气质量数据显示,其监测网络位于广州的4个点位,有3个的AQI指数超过150,达到了第四级的中度污染。[5]

    中科院大气物理研究所研究员王跃思表示,在夏季,形成霾的关键词,除了高温、高湿、静风、逆温之外,还有一个关键词“臭氧”。辐射增强、气温增高导致地表臭氧浓度升高,此时,大气中的气态污染物也能被氧化成细颗粒物,对PM2.5的形成有促进作用。夏季,往往PM2.5浓度高的时候,臭氧浓度也很高。“北京市大气臭氧可能超标的时段是每年的5-9月,最严重的是6月。”[6]

    其它/臭氧 编辑

    1. 我国卫生部1979年制定的《工业卫生标准》中规定,臭氧的安全标准为0.15ppm。
    2. 美国标准规定,人员可在0.1ppm浓度下工作8小时。(一般森林地区臭氧浓度即可达到0.1ppm)
    3. 国际臭氧协会规定,应用臭氧的专业室内,在0.1ppm浓度下,允许工作10小时。
    4. 引起人员一定反应的浓度为0.5-1ppm,允许接触的时间是1.5小时,时间长了会感到口干等不适。
    5. 浓度在1-4ppm会引起人员咳嗽,允许接触时间为1小时。
    6. 浓度在4-10ppm会引起强烈咳嗽,允许接触时间为20分钟。
    7.臭氧的半衰期为20-50分钟,且最终的分解物为氧气,所以对食品不会有残留污染。
    8. 实践证明,应用臭氧消毒防霉多年,没有发现设备、装置材料受损的情况。

    知名厂家

    至今主要厂家为欧洲,以奥总尼亚(ozonia)和威德高为代表,代表了世界的先进水平。
    相关

    臭氧层一般来是指大气层的平流层中臭氧浓度相对较高的部分,其主要作用是吸收短波紫外线。但由于人们工业生产中产生的废弃物,如氟氯碳化物,对臭氧层有极大的破坏作用,造成南极上空臭氧层空洞逐年加大,使那里的生物面临过高紫外线照射的威胁,所以我们要呼吁人们重视这一现状,否则到头来威胁也会降临到人类头上。

    相关文献

    参考资料
    [1]^引用日期:2011-10-15
    [2]^引用日期:2012-05-03
    [3]^引用日期:2011-10-08
    [4]^引用日期:2012-03-28
    [5]^引用日期:2012-05-24
    [6]^引用日期:2012-06-22

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