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常溫下空氣中臭氧半衰期的實驗

 

[摘要]臭氧是一種不穩定的物質，極易分解后還原成氧氣，研究臭氧的半衰期，對正確使用某些臭氧產品有一定意義。

[關鍵詞]臭氧半衰期；常溫；空氣

1.臭氧在生活空間過量是污染

臭氧是一種很有用的氣體，被廣泛應用于殺菌消毒等領域。同時，它又是一種污染物質、生活環境中含量超標會對人體造成一定傷害。因此，世界各國對它在環境中的含量都有一定的限值。我國國家環保總局規定環境大氣中臭氧含量的限值為：0.12mg/m3（一級）；0.16mg/m3（二級）和0.20mg/m3（三級），（GB3095-1996）；室內空氣中臭氧的含量更為嚴格，不得超過0.10mg/m3。因此，控制地面大氣中臭氧濃度是不容忽視的。

 

在大多數地區，“天然”大氣中臭氧濃度隨緯度在0.04~04ppm間變化，平均地面濃度在0.02ppm（0.04mg/m3）左右。季節變化對這些濃度有重大影響，晝夜因素也影響地面臭氧濃度。

 

臭氧的產生主要是由于陽光中的紫外線照射形成的，城市中的臭氧也來自一些凈水和污水處理廠經臭氧處理后的尾氣，機動車尾氣形成的光化學煙霧等，室內的臭氧則來自一些家用電器，如臭氧消毒柜和各式各樣的臭氧消毒解毒機的尾氣。由于復印機技術有較大改進，復印時產生的臭氧一般不會超標。

 

臭氧是一種不穩定的物質，極易分解后還原成氧氣，研究臭氧的半衰期，對正確使用某些臭氧產品有一定意義。

 

2.臭氧半衰期實驗

比利時臭氧專家W·J·馬舍蘭在《臭氧雨水的接觸和接觸器尾氣處理》文中認為：臭氧在霧中的半衰期約為4~5h。國內外一些臭氧資料中的半衰期相距很大。為此，我們用一容積為0.95mg/m3的玻璃柜，在環境溫度為20~25℃；環境溫度為60~80%Rh，臭氧濃度在200ppm以下的情況下做了一些實驗，現將結果抄錄如下。

2.1實驗1

環境溫度：26~27℃

環境濕度：50~64%R，紫外吸收式臭氧檢測儀，臭氧發生器

實驗結果如表1

2.2實驗2

環境溫度：24.5~25℃

環境濕度：72~82%Rh ，紫外吸收式臭氧檢測儀，臭氧發生器

實驗結果如表2

2.3實驗3：

環境溫度：19.5~20.0℃

環境濕度：64~78%Rh ，紫外吸收式臭氧檢測儀，臭氧發生器

實驗結果如表3

3.討論

3.1臭氧在空氣中的半衰期與環境溫度有很大關系，溫度較高，臭氧分解快，半衰期短。W·J

·馬舍蘭認為“室溫下臭氧在氣相的半衰期為4~12h不等”，我們的實驗表明，在26~27℃時、半衰期約為10h，在24.5~25℃時，約為14~16h，在19.5~20.0℃時，扣除因臭氧分析器連續采樣使得空氣進入箱中，引起臭氧濃度降低，半衰期約為14~20h。

2000年6月，筆者曾在珠海觀察過臭氧濃度降低一半的時間，約為3h，當時的環境溫度為32~33℃。
 

3.2實驗環境對臭氧還原速度影響較大。我們做實驗的玻璃箱內部都擦干凈，臭氧濃度下降很慢。如在箱內放幾張報紙或掛幾條毛巾，則臭氧濃度下降很快。不過，這就不屬于臭氧半衰期范疇了。參考文獻

1.GB3095-1996，環境大氣質量標準

2.R.G.賴斯，A·涅澤爾合編《臭氧技術應用手冊》，朱慶爽等譯