常温下空气中臭氧半衰期的实验

 

[摘要]臭氧是一种不稳定的物质，极易分解后还原成氧气，研究臭氧的半衰期，对正确使用某些臭氧产品有一定意义。

[关键词]臭氧半衰期；常温；空气

1.臭氧在生活空间过量是污染

臭氧是一种很有用的气体，被广泛应用于杀菌消毒等领域。同时，它又是一种污染物质、生活环境中含量超标会对人体造成一定伤害。因此，世界各国对它在环境中的含量都有一定的限值。我国国家环保总局规定环境大气中臭氧含量的限值为：0.12mg/m3（一级）；0.16mg/m3（二级）和0.20mg/m3（三级），（GB3095-1996）；室内空气中臭氧的含量更为严格，不得超过0.10mg/m3。因此，控制地面大气中臭氧浓度是不容忽视的。

 

在大多数地区，“天然”大气中臭氧浓度随纬度在0.04~04ppm间变化，平均地面浓度在0.02ppm（0.04mg/m3）左右。季节变化对这些浓度有重大影响，昼夜因素也影响地面臭氧浓度。

 

臭氧的产生主要是由于阳光中的紫外线照射形成的，城市中的臭氧也来自一些净水和污水处理厂经臭氧处理后的尾气，机动车尾气形成的光化学烟雾等，室内的臭氧则来自一些家用电器，如臭氧消毒柜和各式各样的臭氧消毒解毒机的尾气。由于复印机技术有较大改进，复印时产生的臭氧一般不会超标。

 

臭氧是一种不稳定的物质，极易分解后还原成氧气，研究臭氧的半衰期，对正确使用某些臭氧产品有一定意义。

 

2.臭氧半衰期实验

比利时臭氧专家W·J·马舍兰在《臭氧雨水的接触和接触器尾气处理》文中认为：臭氧在雾中的半衰期约为4~5h。国内外一些臭氧资料中的半衰期相距很大。为此，我们用一容积为0.95mg/m3的玻璃柜，在环境温度为20~25℃；环境温度为60~80%Rh，臭氧浓度在200ppm以下的情况下做了一些实验，现将结果抄录如下。

2.1实验1

环境温度：26~27℃

环境湿度：50~64%R，紫外吸收式臭氧检测仪，臭氧发生器

实验结果如表1

2.2实验2

环境温度：24.5~25℃

环境湿度：72~82%Rh ，紫外吸收式臭氧检测仪，臭氧发生器

实验结果如表2

2.3实验3：

环境温度：19.5~20.0℃

环境湿度：64~78%Rh ，紫外吸收式臭氧检测仪，臭氧发生器

实验结果如表3

3.讨论

3.1臭氧在空气中的半衰期与环境温度有很大关系，温度较高，臭氧分解快，半衰期短。W·J

·马舍兰认为“室温下臭氧在气相的半衰期为4~12h不等”，我们的实验表明，在26~27℃时、半衰期约为10h，在24.5~25℃时，约为14~16h，在19.5~20.0℃时，扣除因臭氧分析器连续采样使得空气进入箱中，引起臭氧浓度降低，半衰期约为14~20h。

2000年6月，笔者曾在珠海观察过臭氧浓度降低一半的时间，约为3h，当时的环境温度为32~33℃。
 

3.2实验环境对臭氧还原速度影响较大。我们做实验的玻璃箱内部都擦干净，臭氧浓度下降很慢。如在箱内放几张报纸或挂几条毛巾，则臭氧浓度下降很快。不过，这就不属于臭氧半衰期范畴了。参考文献

1.GB3095-1996，环境大气质量标准

2.R.G.赖斯，A·涅泽尔合编《臭氧技术应用手册》，朱庆爽等译