臭氧分子結構

臭氧是地球大氣中一種微量氣體，臭氧又名三原子氧，俗稱“福氧、超氧、活氧”，分子式是O3。臭氧在常溫常壓下，呈淡藍色的氣體，伴有一種自然清新味道，臭氧的穩定性極差，在常溫下可自行分解為氧氣，因此臭氧不能貯存，一般現場生產，立即使用。它是由於大氣中氧分子受太陽輻射分解成氧原子後，氧原子又與周圍的氧分子結合而形成的，含有3個氧原子。臭氧的氧化能力極強，其氧化還原電位僅次於F2，在其應用中主要用這一特性。大氣中90％以上的臭氧存在於大氣層的上部或平流層，離地面有10-50千米，這才是需要人類保護的大氣臭氧層。還有少部分的臭氧分子徘徊在近地面，仍能對阻擋紫外線有一定作用。但是，近年發現地面附近大氣中的臭氧濃度有快速增高的趨勢，這讓人類感到很擔憂。

臭氧發生裝置

分子量47.99828
沸點ºC-111.9
熔點℃-193
臨界溫度ºC-5
臨界壓力atm92.3
等張比容（90.2K）75.7
生成熱，KJ/mol-144
在水中的溶解度ml/100ml49.4
大氣中臭氧層對地球生物的保護作用現已廣為人知——它吸收太陽釋放出來的絕大部分紫外線，使動植物免遭這種射線的危害。為瞭彌補日漸稀薄的臭氧層乃至臭氧層空洞，人們想盡一切辦法，比如推廣使用無氟制冷劑，以減少氟利昂等物質對臭氧的破壞。世界上還為此專門設立國際保護臭氧層日。由此給人的印象似乎是受到保護的臭氧應該越多越好，其實不是這樣，如果大氣中的臭氧，尤其是地面附近的大氣中的臭氧聚集過多，對人類來說臭氧濃度過高反而是個禍害。
在常溫常壓下，較低濃度的臭氧是無色氣體，當濃度達到15%時，呈現出淡藍色。臭氧可溶於水，在常溫常壓下臭氧在水中的溶解度比氧高約13倍，比空氣高25倍。但臭氧水溶液的穩定性受水中所含雜質的影響較大，特別是有金屬離子存在時，臭氧可迅速分解為氧，在純水中分解較慢。臭氧的密度是2.14g?l(0°C,0.1MP)，沸點是-111°C，熔點是-192°C。臭氧分子結構是不穩定的，它在水中比在空氣中更容易自行分解。臭氧的主要物理性質列於表1-1，臭氧在不同溫度下的水中溶解度列於表1-2。臭氧雖然在水中的溶解度比氧大10倍，但是在實用上它的溶解度甚小，因為它遵守亨利定律，其溶解度與體系中的分壓和總壓成比例。臭氧在空氣中的含量極低，故分壓也極低，那就會迫使水中臭氧從水和空氣的界面上逸出，使水中臭氧濃度總是處於不斷降低狀態。

臭氧的半衰期僅為30-60min。由於它不穩定、易分解，無法作為一般的產品貯存，因此需在現場制造。用空氣制成臭氧的濃度一般為10-20mg/L，用氧氣制成臭氧的濃度為20-40mg/L。含有1%-4%（質量比）臭氧的空氣可用於水的消毒處理。
產生臭氧的方法是用幹燥空氣或幹燥氧氣作原料，通過放電法制得。另一個生產的臭氧的方法是電解法，將水電解變成氧元素，然後使其中的自由氧變成臭氧。
使用電解系統生產臭氧的主要優點是：
1、沒有離子污染；
2、待消毒處理的水是用來產生臭氧的原料，因此沒有來自系統外部的其他污染；
3、臭氧在處理過程中一生成就被溶解，即可以用較少的設備進行臭氧處理。
若在加壓條件下，可生產出較高濃度的臭氧。

二、臭氧的氧化能力
臭氧得氧化能力極強，其氧化還原電位僅次於F2，在其應用中主要用這一特性。
三、臭氧的氧化反應
a、與無機物的氧化反應：臭氧與亞鐵、Mn2+、硫化物、硫氧化、氧化、氯等均發生反應
b、臭氧與有機物的反應
四、

臭氧

臭氧在水溶液中與有機物的反應極其復雜
1、臭氧與烯烴類化合物的反應臭氧容易與具有雙鏈的烯烴化合物發生反應，反應的最終產物可能是單體的、聚合的、或交錯的臭氧化物的混合體。臭氧化物分解成醛和酸。
2、臭氧和芳香族化合物的反應臭氧和芳香族化合物的反應較慢，在系列苯＜萘＜菲＜嵌二萘＜蒽中，其反應速度常數逐漸增大。
3、對核蛋白（氨基酸）系、有機氨也都發生反應
五、臭氧在下列混合物的氧化順序
鏈烯烴＞胺＞酚＞多環芳香烴＞醇＞醛＞鏈烷烴
六 、臭氧的毒性和腐蝕性
臭氧屬於有害氣體，濃度為6.25×10-6mol/L(0.3mg/m3)時，對眼、鼻、喉有刺激的感覺；濃度(6.25-62.5)×10-5mol/L(3～30mg/m3)時，出現頭疼及呼吸器官局部麻痹等癥，臭氧濃度為3.125×10-4～1.25×10-3mol/L(15～60mg/m3)時,則對人體有危害。其毒性還和接觸時間有關，例如長期接觸1.748×10-7mol/L(4ppm)以下的臭氧會引起永久性心臟障礙，但接觸20ppm以下的臭氧不超過2h，對人體無永久性危害。因此，臭氧濃度的允許值定為4.46×10-9mol/L(0.1ppm)8h.由於臭氧的臭味很濃，濃度為4.46×10-9mol/L(0.1ppm)時，人們就感覺到，因此，世界上使用臭氧已有一百多年的歷史，至今也沒有發現一例因臭氧中毒而導致死亡的報道。臭氧具有很強的氧化性，除瞭金和鉑外，臭氧化空氣幾乎對所有的金屬都有腐蝕作用。鋁、鋅、鉛與臭氧接觸會被強烈氧化，但含鉻鐵合金基本上不受臭氧腐蝕。基於這一點，生產上常使用含25％Cr的鉻鐵合金（不銹鋼）來制造臭氧發生設備和加註設備中與臭氧直接接觸的部件。臭氧對非金屬材料也有瞭強烈的腐蝕作用，即使在別處使用得相當穩定得聚氯乙烯塑料濾板等，在臭氧加註設備中使用不久便見疏松、開裂和穿孔。在臭氧發生設備和計量設備中，不能用普通橡膠作密封材料，必須采用耐腐蝕能力強的矽橡膠或耐酸橡膠等。

臭氧

1、食物凈化：由表及裡的降解果蔬、糧食中殘留的化肥、農藥等有毒物質，清除肉、蛋中的抗生素、化學添加劑、激素等有害物質，殺滅海鮮中容易引起中毒的嗜鹽性菌，把住病從口入關。（註意：臭氧可能不完全氧化農藥樂果，產生有劇毒的氧化樂果！）
2、飲用水凈化：自來水經臭氧處理後是一種優質的生飲水。每升水隻需通入O32分鐘即可去除水中的餘氯，殺菌、消毒、去味、去除重金屬，防止致癌物質三氯甲烷的生成，增加水中含氧量，自制理想純凈的飲用水。
3、消毒滅菌：將清洗後的餐飲用具放入水中通入O320分鐘，可去除洗滌劑殘留物，殺滅細菌、病毒，替代電子消毒櫃，避免餐飲用具傳染疾病。還可對衣物、毛巾、抹佈、襪子等進行水介質消毒、除味。
4、空氣凈化：將臭氧排氣管掛在1.7米以上高度，排放O320--30分鐘，即可有效去除室內煙塵或裝飾材料的異味，降塵滅菌，增加空氣含氧量，清新空氣，讓您在傢中享受到雨後森林般清新的空氣（可用於傢庭、辦公室、會議室、娛樂場所的除煙、除塵、消毒、去味）。
5、果蔬保鮮、防黴：傢庭果蔬保鮮隻需往袋裝果蔬中通入O32分鐘，可延長保鮮期7天，也可用於菜窖防黴、果蔬運輸。
6、洗浴、美容、保健：洗臭氧浴在西方已成為時尚，通過臭氧浴治療疾病已有多年歷史，這是O3的又一神奇功效。經常洗臭氧浴能排除體內毒素，活化表皮細胞，消除痤瘡，美白皮膚，對風濕病、皮膚病、婦科病、糖尿病及灰指甲等有良好療效。
7、養魚、澆花：澆花、大棚蔬菜的噴灌，能避免蟲害，減少農藥使用量。養魚、水產養殖，O3進入水中釋放出初生態氧，消滅細菌、病毒，氧化雜質，防止水質腐壞變質，增加水中養份。
8、除臭：因臭氧有很強的氧化分解能力，可迅速而徹底的消除空氣中、水中的各種異味。

這些電器能產生臭氧

臭氧對人體有不良影響一般是濃度過大或純度不夠所致。它強烈刺激人的呼吸道，造成咽喉腫痛、胸悶咳嗽、引發支氣管炎和肺氣腫；臭氧會造成人的神經中毒，頭暈頭痛、視力下降、記憶力衰退；臭氧會對人體皮膚中的維生素E起到破壞作用，致使人的皮膚起皺、出現黑斑；臭氧還會破壞人體的免疫機能，誘發淋巴細胞染色體病變，加速衰老，致使孕婦生畸形兒；而復印機墨粉發熱產生的臭氧及有機廢氣更是一種強致癌物質，它會引發各類癌癥和心血管疾病。因此，臭氧和有機廢氣所造成的危害必須引起人們的高度重視。臭氧對人體造成不良影響的事例，大多是將工業用的臭氧用於傢庭，其濃度高於生活所用臭氧濃度的數十倍，有時甚至達到數百倍。濃度過大，對人體造成傷害。純度不夠，純屬技術問題；氮氧化物過高，對人體有嚴重傷害。此外，傢庭用的臭氧機，如果使用不當，也會出現不良的影響。例如，將噴射口直接對著口吹，以去除口臭；為瞭追求健康而讓嬰幼兒從鼻子吸進臭氧或整晚無端地持續噴射臭氧等。這就像醫生所開出的藥一樣，如果服用次數與量錯誤，就會出現副作用而危害人體。臭氧也是如此，使用方法如果錯誤，也具有傷害健康的危險性。
高濃度臭氧的強大氧化力能刺激眼、鼻、喉嚨的粘膜，對支氣管及肺等呼吸系統造成影響。如前所述，超過一定濃度時，會出現呼吸困難、肺水腫等各種自覺癥狀。目前，尚未制訂關於臭氧的環境基準，不過，日本產業衛生學會的容許濃度為0.1ppm，美國也是0.1ppm，俄羅斯為0.1kg/m3（0.05ppm）。自然界的臭氧濃度，在夏天天氣好的時候為0.001-0.003ppm，對身體好的森林浴、臭氧浴，大致為0.004-0.006ppm。臭氧的殺菌、消毒、脫臭作用，在0.0004ppm的濃度時能夠奏效。臭氧的特征就是其獨特的臭味，人們能夠感覺到異臭時的濃度大致為0.01-0.015ppm，大部分人對臭氧的臭味感覺不適的濃度為0.1ppm。日本產業衛生學會的許可基準與此濃度相同，如果是以凈化室內為目的，根本就不需要這麼高的濃度。換言之，隻要幾十分之一的濃度就能夠產生效果，就完全不用到0.1ppm的濃度。所以不用擔心會對人體造成影響。如果仍然能聞到臭氧的臭味，就表示釋放出瞭不必要的臭氧，這時隻要停止使用，臭氧就不會殘留瞭。傢庭用臭氧對人沒有害。人們的嗅覺對臭氧極為敏感，傢庭臭氧機產臭氧濃度一般為0.05ppm左右，而人能感受到的濃度為0.01ppm，按衛生部標準接觸10小時不會對人體有任何影響和損害，世界應用臭氧一百多年來，沒有發生一起臭氧中毒事件。

2000年9月6日，南極上空的臭氧層空洞。

破壞臭氧層，危害我們每一個人。紫外線從多方面影響著人類健康。人體會發生如曬斑、眼病、免疫系統變化、光變反應和皮膚病(包括皮膚癌)等。皮膚癌是一種頑固的疾病，紫外線的增長會使患這種病的危險性增大。紫外線光子有足夠的能量去破裂雙鍵。中短波紫外線會透人皮膚深處，使人的皮膚產生炎癥，人體的遺傳物質DNA(脫氧核糖核酸)受到損害，使正常生長的細胞蛻變成癌細胞並繼續生長成整塊的皮膚癌。也有說太陽光滲透進皮膚的表層。紫外線輻射轟擊著皮膚細胞核內的DNA基本單位，使許多單位溶化成失去作用的碎片。這些毛病的修復過程可能會出現不正常，從而導致癌變。流行病學已證實廠非黑瘤皮膚癌的發病率與日曬緊密相關。各種類型皮膚的人都有患非黑瘤皮膚癌的可能，但在淺色皮膚人群中發病率較高。動物實驗發現，紫外線中，紫外線B波長區是致癌作用最強的波長區域。
據估計，總臭氧量減少1％(即紫外線B增強2％)，基礎細胞癌變率將增加約4％。近來的研究發現，紫外線B可使免疫系統功能發生變化。有的實驗結果表明，傳染性皮膚病可能也與由臭氧減少而導致的紫外線B增強有關。據估計總臭氧量減少1％，皮膚癌的發病率將增加5％-7％，白內障患者將增加0．2％—0．6％。自1983年以來，加拿大皮膚癌的發病率己增加235％，1991年皮膚病患者已多達4．7萬人。美國環保局局長說，美國在今後50年內死於皮膚癌者，將比過去預計的增加20萬人。澳大利亞人喜歡曬日光浴，把皮膚曬得黑黑的。盡管科學傢反復告誡多曬太陽會導致皮膚癌、他們對黑膚色還是樂此不疲。結果，直到澳大利亞人皮膚癌的發病率比世界上其他地方高出1倍時，才醒悟過來。全世界患皮膚癌的人已占癌癥患者總人數的1／3。聯合國環境規劃署曾警告說，如果地球的臭氧層會繼續按照目前的速度減少並變薄，那麼到2000年時全世界患皮膚癌的比例將增加26％，達到30萬人。如果下個世紀初臭氧層再減少10％，那麼全世界每年患白內障的人有可能達到160萬-175萬人。受紫外線侵害還可能會誘發麻疹、水痘、瘧病、疤疹、真菌病、結核病、麻風病、淋巴癌。紫外線的增加還會引起海洋浮遊生物及蝦、蟹幼體、貝類的大量死亡，造成某些生物滅絕。紫外線照射結果還會使成群的兔子患上近視眼，成千上萬隻羊雙目失明。

南極洲極為罕見的珠母雲因臭氧層被破壞

紫外線B削弱光臺作用根據非洲海岸地區的實驗推測，在增強的紫外線B照射下，浮遊生物的光合作用被削弱約５％。增強的紫外線B還可通過消滅水中微生物而導致淡水生態系統發生變化，並因而減弱瞭水體的自凈化作用。增強的紫外線B還可殺死幼魚、小蝦和蟹。如果南極海洋中原有的浮遊生物極度下降，則海洋生物從整體上會發生很大變化。但是，有的浮遊生物對紫外線很敏感，有的則不敏感。紫外線對不同生物的DNA的破壞程度有100倍的差別。嚴重阻礙各種農作物和樹木的正常生長有些植物如花生和小麥，對紫外線B有較好的抵禦能力，而另一些植物如萵苣、西紅柿、大豆和棉花，則是很敏感的。美國馬裡蘭大學農業生物技術中心的特倫莫拉用太陽燈對6個大豆品種進行瞭觀察實驗，結果顯示其中3個大豆品種對紫外線輻射極為敏感。具體表現為，大豆葉片光合作用強度下降，造成減產，同時也使大豆種於蛋白質和油脂含量下降。大氣臭氧層損失1％，大豆也將減產1％。特倫莫拉還用瞭4年時間，對高劑量紫外輻射給樹木生長造成的影響進行瞭觀察。結果表明，木材積累量明顯下降，它們的根部生長也因而受阻。對全球氣候的不良擾亂作用平流層上層臭氧的大量減少以及與此有關的平流層下層和對流層上層臭氧量的增長，可能會對全球氣候起不良的擾亂作用。臭氧的縱向重分佈可能使低空大氣變暖，並加劇由二氧化碳量增加導致的溫室效應。光化學大氣污染過量的紫外線使塑料等高分子材料容易老化和分解，結果又帶來新的污染——光化學大氣污染。
臭氧分子結構：中心有個3中心4電子的派鍵，4個電子被3個氧原子共用，另外兩黑線邊式正常共價鍵，臭氧是對稱的所以是非極性的。但要註意：臭氧和二氧化碳雖然電子式類似，但分子結構不同。臭氧是折線形，二氧化碳是直線形。對此的解釋要用到大學的無機化學知識。

紫外線

美國航空航天局的科學傢們最近發現，在地球南極洲上空的巨大臭氧空洞發生瞭明顯變化，從原先的旋渦狀變成瞭兩頭大、中間小的“變形蟲”形狀。雖然這兩年，臭氧空洞面積看上去在縮小，但科學傢警告說，目前就斷言臭氧層在“修復還原”還為時尚早。航空航天局的臭氧專傢包羅·紐曼介紹，大氣層的溫度不斷上升造成瞭空洞的縮小。在2000年，南極洲的臭氧空洞面積曾經一度達到280萬平方公裡，相當於3個美國大陸的面積；在2002年9月初，航空航天局的科學傢們估算，空洞縮小到150萬平方公裡。澳大利亞一個臭氧層研究小組曾向全世界報告瞭一條好消息：由於環保措施這些年來得到有效地執行，南極洲上空的臭氧空洞正在不斷縮小，預計到2050年之前，這個“臭名昭著”的巨大空洞就可以完全被“填補”上瞭。據報道，南極洲上空的臭氧空洞一直是困擾全世界環保人士的難題之一。最嚴重的時候，臭氧空洞的面積曾一度有3個澳大利亞那麼大。科學傢們研究發現，“吞噬”臭氧的罪魁禍首原來是大氣層中的氯氟烴——一種含有氯、氟、碳三種元素的有機化合物(俗稱“氟裡昂”)。
為瞭防止臭氧空洞進一步加劇，保護生態環境和人類健康，1990年各國制定瞭《蒙特利爾議定書》，對氯氟烴的排放量規定瞭嚴格的限制。如今，這些年來環保組織的不懈努力終於獲得瞭回報：臭氧又回來瞭!澳大利亞英聯邦科學與工業研究組織(CSIRO)的大氣研究專傢保羅·弗雷舍激動地說：“這是一條重大新聞。我們期待這一天已經很久瞭!”他說，雖然影響臭氧空洞縮小進度的因素還有很多，比如溫室效應、氣候變化等等，“但我們在將各種因素綜合起來考慮之後，得出瞭這一結論：南極洲上空的臭氧空洞不出50年便會完全消失”。據悉，從50年代起，隨著電冰箱和空調(氨氟烴的主要生產源)的大量普及，大氣層中的氯氟烴含量逐年遞增，到2000年達到峰值。後來，由於新型無氟冰箱的誕生，氯氟烴含量才開始明顯下降。
科學傢發現土壤中的臭氧抑制植物生長

臭氧對植物生長作用

歐洲科學傢的一項聯合研究發現，臭氧層是使地表生物免遭太陽紫外線危害的天然屏障，但土壤中的臭氧卻是植物生長的大敵，它能抑制各種植物的生長，給農業生產帶來重大損失。臭氧是大氣中自然產生的一種具有特殊臭味的微量無色氣體，絕大部分臭氧存在於離地面25公裡左右處的大氣平流層中，這就是人們通常所說的臭氧層。臭氧量往往隨緯度、季節和天氣等因素的變化而不同。法國研究人員介紹說，天空中的臭氧層能夠吸收99％以上的太陽紫外線，為地球上的生物提供瞭天然的保護屏障，而當臭氧存在於土壤中時卻是一種嚴重的污染。最新得出的研究結果表明，光照越強的地方，土壤中臭氧造成的損失，尤其是對於農作物造成的損失越大。法國研究人員認為，造成土壤中臭氧含量增高的主要原因是石油產品等礦物燃料在燃燒過程中產生氮氧化物，這些氮氧化物在空氣中四處漂浮，其中的部分氧原子慢慢地與空氣中的氧氣結合，構成由３個氧原子組成的臭氧。他們強調說，太陽光照能夠加速這種化學反應，因此在氣候不同的地區，土壤中臭氧對植物生長的影響程度也不一樣。在水處理系統中，水箱、交換柱以及各種過濾器、膜和管道，均會不斷的滋生和繁殖細菌。消毒殺菌的方法雖然都提供瞭除去細菌和微生物的能力，但這些方法中沒有哪一種能夠在多級水處理系統中除去全部細菌及水溶性的有機污染。目前在高純水系統中能連續去除細菌和病毒的最好方法是用臭氧。
1905年起，臭氧就開始用於水處理。它較用氯處理水優越，能除去水中的鹵化物。此方法在中國水系統中的應用僅處於起步階段。在歐洲這種消毒方式已非常普遍，這是由於臭氧不會產生有害的殘留物。使用臭氧消毒並在用水點前安裝紫外燈減少臭氧殘留，是制藥用水系統、尤其是純化水系統消毒的常用方法之一。

1985年《保護臭氧層維也納公約》締結。並先後簽訂《關於消耗臭氧層物質的蒙特利爾議定書》和《蒙特利爾議定書》 。1987年約定9月16日為“國際保護臭氧層日”。中國政府非常重視保護臭氧層工作，並以積極的行動踐行承諾。自1989年加入《保護臭氧層維也納公約》、1991年加入《蒙特利爾議定書》以來，中國政府通過建立履約管理機構、逐步制定完善ODS淘汰的政策法規、積極開展在ODS生產消費領域的國際合作項目、大力推進ODS替代品產業的發展、持續不斷地開展宣傳和培訓，使保護臭氧層工作取得瞭顯著的進展。截至2004年年底，中國共獲得7.6億多美元多邊基金贈款，約占多邊基金總贈款總額的40%。完成這些項目將淘汰約12.8萬ODP噸的ODS生產和約15萬ODP噸的ODS消費。按照“議定書”要求，中國應從2010年1月1日開始完全停止氯氟烴（即CFC）和哈龍兩大類主要ODS的生產和使用。為瞭表示中國保護臭氧層的決心，中國政府毅然決定加速CFC和哈龍的淘汰，將這一日期提前到2007年7月1日。20世紀90年代開始，保護臭氧層成為全世界的共同責任。科學傢預測，南極臭氧空洞在2065年左右自動修復。