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常溫下空氣中臭氧半衰期的實(shí)驗(yàn)
劉志光 黃俐 北京超能自控實(shí)驗(yàn)技術(shù)研究所
[摘要] 臭氧是一種不穩(wěn)定的物質(zhì)，極易分解后還原成氧氣，研究臭氧的半衰期，對(duì)正確使用某些臭氧產(chǎn)品有一定意義。
[關(guān)鍵詞] 臭氧半衰期；常溫；空氣
1.臭氧在生活空間過(guò)量是污染
臭氧是一種很有用的氣體，被廣泛應(yīng)用于殺菌消毒等領(lǐng)域。同時(shí)，它又是一種污染物質(zhì)、生活環(huán)境中含量超標(biāo)會(huì)對(duì)人體造成一定傷害。因此，世界各國(guó)對(duì)它在環(huán)境中的含量都有一定的限值。我國(guó)國(guó)家環(huán)保總局規(guī)定環(huán)境大氣中臭氧含量的限值為：0.12mg/m3（一級(jí)）；0.16mg/m3（二級(jí)）和0.20mg/m3（三級(jí)），（GB3095-1996）；室內(nèi)空氣中臭氧的含量更為嚴(yán)格，不得超過(guò)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(shù)地區(qū)，“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(jié)變化對(duì)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(chǎn)生主要是由于陽(yáng)光中的紫外線照射形成的，城市中的臭氧也來(lái)自一些凈水和污水處理廠經(jīng)臭氧處理后的尾氣，機(jī)動(dòng)車尾氣形成的光化學(xué)煙霧等，室內(nèi)的臭氧則來(lái)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(jī)的尾氣。由于復(fù)印機(jī)技術(shù)有較大改進(jìn)，復(fù)印時(shí)產(chǎn)生的臭氧一般不會(huì)超標(biāo)。
臭氧是一種不穩(wěn)定的物質(zhì)，極易分解后還原成氧氣，研究臭氧的半衰期，對(duì)正確使用某些臭氧產(chǎn)品有一定意義。
2.臭氧半衰期實(shí)驗(yàn)
比利時(shí)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(rèn)為：臭氧在霧中的半衰期約為4~5h。國(guó)內(nèi)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(huán)境溫度為20~25℃；環(huán)境溫度為60~80%Rh，臭氧濃度在200ppm以下的情況下做了一些實(shí)驗(yàn)，現(xiàn)將結(jié)果抄錄如下。
2.1 實(shí)驗(yàn)日期：2003年8月29~30日
環(huán)境溫度：26~27℃
環(huán)境濕度：50~64%Rh
檢測(cè)儀器：ZX-01型紫外吸收式臭氧分析器
臭氧發(fā)生器：GJ-868型，廣東省順德市產(chǎn)
實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1
表1 26~27℃時(shí)臭氧半衰期
2.2實(shí)驗(yàn)日期：2003年9月11~12日
環(huán)境溫度：24.5~25℃
環(huán)境濕度：72~82%Rh
臭氧發(fā)生器：CF-G-3-0.1型，廣東省潮州市產(chǎn)
實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表2
表2 24.5~25℃時(shí)臭氧半衰期
2.3實(shí)驗(yàn)日期：2003年10月5~7日
環(huán)境溫度：19.5~20.0℃
環(huán)境濕度：64~78%Rh
臭氧發(fā)生器：CF-G-3-0.1型，廣東省潮州市產(chǎn)
實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表3
表3 19.5~20.0℃時(shí)臭氧半衰期
3.討論
3.1
臭氧在空氣中的半衰期與環(huán)境溫度有很大關(guān)系，溫度較高，臭氧分解快，半衰期短。W·J·馬舍蘭認(rèn)為“室溫下臭氧在氣相的半衰期為4~12h不等”，我們的實(shí)驗(yàn)表明，在26~27℃時(shí)、半衰期約為10h，在24.5~25℃時(shí)，約為14~16h，在19.5~20.0℃時(shí)，扣除因臭氧分析器連續(xù)采樣使得空氣進(jìn)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(guò)臭氧濃度降低一半的時(shí)間，約為3h，當(dāng)時(shí)的環(huán)境溫度為32~33℃。
3.2
實(shí)驗(yàn)環(huán)境對(duì)臭氧還原速度影響較大。我們做實(shí)驗(yàn)的玻璃箱內(nèi)部都擦干凈，臭氧濃度下降很慢。如在箱內(nèi)放幾張報(bào)紙或掛幾條毛巾，則臭氧濃度下降很快。不過(guò)，這就不屬于臭氧半衰期范疇了。
參考文獻(xiàn)
1.GB 3095--1996,環(huán)境大氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)
2. R.G.賴斯，A·涅澤爾合編《臭氧技術(shù)應(yīng)用手冊(cè)》，朱慶奭等譯
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