臭氧

臭氧，化學式為O3，又稱三原子氧、超氧，因其類似魚腥味的臭味而得名，在常溫下可以自行還原為氧氣。比重比氧大，易溶於水，易分解。由於臭氧是由氧分子攜帶一個氧原子構成，決定了它只是一種暫存狀態，攜帶的氧原子除氧化用掉外，剩餘的又組合為氧氣進入穩定狀態，所以臭氧沒有二次污染。

液態臭氧是深藍色，密度1.614g/cm（液，-185.4℃），沸點-111.9℃，固態臭氧是藍黑色，熔點-192.7℃。分子呈V形，不穩定。常溫下分解較慢，在164℃以上或有催化劑存在時或用波長為25nm左右的紫外線照射臭氧時加速分解成氧氣。在常溫常壓下臭氧為氣體，其臨界溫度-12.1℃，臨界壓力5.31MPa。氣態時為淺藍色，液化後為深藍色，固態時為紫黑色。氣體難溶於水，不溶於液氧，但可溶於液氮及鹼液。液態臭氧在常溫下緩慢分解，高溫下迅速分解，產生氧氣，受撞擊或摩擦時可發生爆炸。

臭氧在水溶液中的分解速度比其在氣相中的分解速度快。臭氧在水中分解半衰期與溫度及pH值有關。隨著溫度升高，分解速度加快。溫度超過100℃時，分解劇烈；溫度達到270℃時，可立即轉化為氧氣。pH值越高，分解就越快。在常溫常態常壓的空氣中分解，半衰期約為15～30min。

臭氧的嗅閾值為0.02mL/m，如果濃度達到0.1mL/m時，就會刺激粘膜，濃度達到2mL/m時會引起中樞神經障礙。

強氧化性

臭氧可使大多數有機色素褪色。可緩慢侵蝕橡膠、軟木，使有機不飽和化合物被氧化。常用於：飲料的消毒和殺菌，空氣凈化、漂白、水處理及飲水消毒、糧倉殺滅黴菌及蟲卵；與有機不飽和物反應，可生成臭氧化物，這些臭氧化物在水的存在下可分解，原來的不飽和鍵開鏈，生成醛、酮和羧酸等。由於產生臭氧分解，故可用作合成手段及確定有機物結構。

臭氧具有極強的氧化性和殺菌性能，是自然界最強的氧化劑之一，在水中氧化還原電位僅次於氟而居第二位。同時，臭氧反應后的產物是氧氣，所以臭氧是高效的無二次污染的氧化劑。作為強氧化劑，其特點如下：①可用作選擇氧化、主產品得率高；②氧化溫度低，在常壓下氧化能力也較強，且對敏感物質的氧化有利；③反應速度快，可定量氧化；④使用與製造方便。

臭氧的應用基礎是其極強的氧化能力與殺菌能力。臭氧的應用按其作用分類，可分為：殺菌、脫色、脫臭、脫味及氧化分解。按其應用領域分，主要應用在以下領域：水處理；食品加工、存儲、保鮮；家用電器；醫療衛生；化學氧化。

檢測分析

臭氧分析主要有光譜分析和電化學分析。常用檢測方法主要為碘量法、靛藍二磺酸鈉分光光度法、紫外吸收法和化學發光法。實驗室常用的是碘量法。將臭氧通入碘化鉀溶液中，可使碘遊離出來，這一反應可用作臭氧的定量分析。

碘量法利用臭氧與KI生成 I2，以澱粉為指示劑，用硫代硫酸鈉滴定，也可用澱粉試劑顯色后，根據顏色深淺，在550nm處比色測定。

發展簡史

早在1785年，德國物理學家馮·馬魯姆用大功率電機進行實驗時發現，當空氣流過一串火花時，會產生一種特殊氣味，但並未深究。此後，舒貝因於1840年也發現在電解和電火花放電實驗過程中有一種獨特氣味，並斷定它是由一種新氣體產生的，從而宣告了臭氧的發現。

第一次世界大戰期間，一些德國士兵最早將臭氧應用於治療厭氧菌感染所致的皮膚壞疽；1936 年，法國醫生P.Aubourg最早提倡將臭氧注入直腸治療結腸炎。從此以後，醫務科研人員、醫務工作者對臭氧在臨床上的應用取得了日新月異的發展。臭氧在國外，尤其是在歐洲臨床上應用已有50 余年的歷史，九十年代后，臭氧應用進入我國，主要將臭氧應用於治療腰間盤突出、清除自由基抗衰老等方面、之後臭氧在臨床的應用迅速發展起來，正成為一種應用廣泛，作用強大的新藥物、新方法。

我國從20世紀80年代初期，已開始採用臭氧對飲用水消毒和工業廢水深度處理予以注意，但發展較慢。在我國目前的城市供水中，絕大多數水廠均採用混凝、沉澱、過濾、消毒的處理工藝，其中消毒工藝主要採用氯氣和漂白粉，使用臭氧的比例很低。同時，將臭氧應用於冷卻水處理方面的實踐，也還剛剛開始。但由於臭氧法處理的經濟性、可靠性及絕對無毒、無二次污染等一系列優點，可以預言，臭氧在我國也必將得到普及。

臭氧是氧氣的同素異形體，在常溫下，它是一種有特殊臭味的淡藍色氣體。英文臭氧（Ozone）一詞源自希臘語ozon，意為“嗅”。

臭氧主要存在於距地球表面20千米的同溫層下部的臭氧層中，含量約50ppm。它吸收對人體有害的短波紫外線，防止其到達地球，以屏蔽地球表面生物，不受紫外線侵害。

在大氣層中，氧分子因高能量的輻射而分解為氧原子(O)，而氧原子與另一氧分子結合，即生成臭氧。臭氧又會與氧原子、氯或其他遊離性物質反應而分解消失，由於這種反覆不斷的生成和消失，臭氧含量可維持在一定的均衡狀態。

臭氧的氣體明顯地呈藍色，液態呈暗藍色，固態呈藍黑色。它的分子結構呈三角形。在常溫、常態、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。臭氧不溶於液態氧，四氯化碳等，可溶於水，且在水中的溶解度較氧大，0℃,一標準大氣壓時，一體積水可溶解0.494體積臭氧。在常溫常態常壓下臭氧在水中的溶解度比氧約高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。

1. 臭氧很不穩定，在常溫下慢慢分解，200℃時迅速分解，它比氧的氧化性更強，能將金屬銀氧化為過氧化銀，將硫化鉛氧化為硫酸鉛，它還能氧化有機化合物，使許多有機色素脫色，如靛藍。能侵蝕橡膠，很容易氧化有機不飽和化合物。臭氧、氯和過氧化氫的氧化勢（還原電位）分別是2.07．1.36．1.28伏特，可見臭氧在處理水中是氧化力量最強的一種。臭氧的氧化作用導致不飽和的有機分子的破裂。使臭氧分子結合在有機分子的雙鍵上，生成臭氧化物。臭氧化物的自發性分裂產生一個羧基化合物和帶有酸性和鹼性基的兩性離子，後者是不穩定的，可分解成酸和醛。其反應式為：

2O3→3O2+ 285kJ （ 1-2 ）

由於分解時放出大量熱量，故當其含量在 25 %以上時，很容易爆炸。但一般臭氧在空氣中，臭氧的含量很難超過 10 %以上，在臭氧用於飲用水處理的較長過程中，還沒有一例氧爆炸的事例。

含量為 1 %以下的臭氧，在常溫常態常壓的空氣中分解半衰期為20~30分鐘左右。隨著溫度的升高，分解速度加快，溫度超過 100℃ 時，分解非常劇烈，達到 270℃高溫時，可立即轉化為氧氣。臭氧在水中的分解速度比空氣中快。在含有雜質的水溶液中臭氧迅速恢復到形成它的氧氣。如水中臭氧濃度為 6.25×10mol/L(3mg/l) 時，其半衰期為 5 ～ 30min ，但在純水中分解速度較慢，如在蒸餾水或自來水中的半衰期大約是 20min （ 20℃ ），然而在二次蒸餾水中，經過 85min后臭氧分解只有 10 %，若水溫接近 0℃ 時，臭氧會變得更加穩定。臭氧在冰中極為穩定，其半衰期為2000年。

2. 臭氧的氧化能力

臭氧的氧化能力極強，其氧化還原電位僅次於氟，在其應用中主要用這一特性。

臭氧支持燃燒，可燃物放入臭氧中可發生自燃現象且燃燒較氧氣中更加劇烈。

3. 臭氧的還原反應

a 、與無機物的還原反應

臭氧與亞鐵、Mn2+ 、硫化物、硫氰化物、氰化物、氯等均發生反應

b 、臭氧與有機物的反應

臭氧在水溶液中與有機物的反應極其複雜，

⑴ 臭氧與烯烴類化合物的反應 臭氧容易與具有雙鍵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。

⑵ 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。

⑶ 對核蛋白（氨基酸）系、有機氨也都發生反應

臭氧在下列混合物的氧化順序為

鏈烯烴>胺>酚>多環芳香烴>醇>醛>鏈烷烴

臭氧屬於有害氣體，濃度為 6.25×10mol/L(0.3mg/L) 時，對眼、鼻、喉有刺激的感覺；濃度 (6.25-62.5)×10mol/L(3 ～ 30mg/L) 時，出現頭疼及呼吸器官局部麻痹等症 ; 臭氧濃度為 3.125×10～ 1.25×10mol/L(15 ～ 60mg/L)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 1.748×10mol/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 4.46×10mol/L (0.1ppm)8h. 由於臭氧的臭味很濃，濃度為 4.46×10mol/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，除了金和鉑外，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（不鏽鋼）來製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了強烈的腐蝕作用，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鬆、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，必須採用耐腐蝕能力強的硅橡膠或耐酸橡膠等。

近地面高濃度的臭氧會刺激和損害眼睛、呼吸系統等黏膜組織，對人體健康產生負面作用。專家表示，從長期觀測來看，儘管臭氧超標集中在日照充足的4月至9月，但結合國外治理經驗，隨著全國對PM2.5治理力度加大，空氣能見度提高，臭氧超標發生的概率會不斷增加，而且臭氧污染治理會比PM2.5治理的難度更大。

北京大學公共衛生學院教授潘小川說，“臭氧的毒性主要體現在它的強氧化性上，可以破壞細胞壁，引發的危害都是急性的。對人體的危害主要是影響呼吸系統，容易對肺部產生急性危害，比如肺氣腫。還有近年來不斷增加的哮喘病，有些可能與臭氧污染有關。”

根據清華大學編的《臭氧技術應用文集》一書，將有關臭氧應用濃度按安全濃度空氣、應用濃度、水中應用濃度、環境濃度及感知濃度，分類摘錄，以便在應用中查找。安全濃度人們允許接觸的臭氧濃度不大於0.2mg/m3。

◎臭氧工業衛生標準：國際臭氧協會： 0.1 ppm，接觸10小時；美 國： 0.1 ppm，接觸 8小時，德、法、日 本： 0.1 ppm，中國：0.15 ppm。

◎家用臭氧消毒櫃外臭氧泄漏量不得超過0.2 mg/m（指1.5米以外），消毒一個周期后殘留濃度不得大於0.3mg/m。

◎動物試驗表明，臭氧毒性的起點濃度為0.3 ppm，而人對空氣中臭氧可嗅知的濃度為0.02～0.04 ppm，根據臭氧對肺功能毒性的試驗結果，提出1.5～2.0 ppm為臭氧允許濃度的上限。衛生部規定臭氧最高允許濃度為0.3 mg/m³ (0.15 ppm)。

空氣應用濃度

◎作為空氣除味與殺菌，要求臭氧濃度較低，如0.25 ppm（0.5 mg/m³），而物品表面消毒（殺滅微生物和去除化學污染）則要求提高几十倍的臭氧濃度。

◎空氣應用臭氧濃度在1 mg/m³～10 mg/m³之間。

◎溫度低，濕度大則殺滅效果好，尤其是濕度，相對濕度小於45%，臭氧對空氣中懸浮微生物幾乎沒有殺滅作用。在60%時才逐漸增強，在95%時達到最大值。

◎用臭氧消毒食品加工車間，0.5～1.0 ppm即可殺滅空氣中的80%的自然菌。

◎冷庫消毒要求臭氧濃度6～10 ppm，停機后封庫24小時以上細菌殺滅率90%左右，黴菌殺滅率80%左右。

◎在水果貯藏期間，可用2～3 ppm的臭氧可使黴菌的生長受到抑制，貯藏期可延長一倍。

水中應用濃度

◎水應用中臭氧溶解度在0.1 mg/L～10 mg/L之間。低值作為水消毒凈化要求的最低濃度，高值作為“臭氧水消毒劑”可達到的濃度值。

◎自來水臭氧凈化，國際常規標準為0.4 mg/L的溶解度值，保持4分鐘，即CT值為1.6。

◎水中余臭氧濃度保持在0.1～0.5 mg/L作用5～10 min可達消毒目的。

◎臭氧水消毒滅菌是急速的，消毒作用在瞬間發生。清水中臭氧濃度一旦達到，在0.5～1分鐘內就殺死細菌，在濃度達4mg/L，在1分鐘內乙肝病毒滅活率為100%。

◎Herbold報道：20℃條件下，水中臭氧濃度達0.43mg/L時，可將大腸桿菌100%殺滅，10℃時僅需0.36 mg/L即可全部殺滅。

◎臭氧濃度為0.25～38mg/L時，僅需幾秒或幾分鐘完全滅活甲型肝炎病毒（HAV）。

◎礦泉水中臭氧溶解度在0.4～0.5mg/L時，即可滿足殺菌保質要求。合理的臭氧投放量為3～5mg/L。

◎瓶裝水處理應達0.3～0.5mg/L的臭氧溶解度值，要求投加臭氧應滿足 1m³水3g O₃的發生量。根據實踐經驗，臭氧發生濃度高於8mg/L時容易達到濃度。

1840年德國C.F.舍拜恩在電解稀硫酸時，發現有一種特殊臭味的氣體釋出，因此將它命名為臭氧。1785年，德國人在使用電機時，發現在電機放電時產生一種異味。1840年法國科學家克里斯蒂安·弗雷德日將它確定為臭氧。

臭氧（O3）是氧氣(O2)的同素異形體，它是一種具有特殊氣味的淡藍色氣體。分子結構呈三角形，鍵角為116°，其密度是氧氣的1.5倍，在水中的溶解度是氧氣的10倍。臭氧是一種強氧化劑，它在水中的氧化還原電位為2.07 eV，僅次於氟（2.5eV），其氧化能力高於氯（1.36eV）和二氧化氯（1.5eV），能破壞分解細菌的細胞壁，很快地擴散透進細胞內，氧化分解細菌內部氧化葡萄糖所必須的葡萄糖氧化酶等，也可以直接與細菌、病毒發生作用，破壞細胞、核糖核酸（RNA），分解脫氧核糖核酸（DNA）、RNA、蛋白質、脂質類和多糖等大分子聚合物，使細菌的代謝和繁殖過程遭到破壞。細菌被臭氧殺死是由細胞膜的斷裂所致，這一過程被稱為細胞消散，是由於細胞質在水中被粉碎引起的，在消散的條件下細胞不可能再生。應當指出，與次氯酸類消毒劑不同，臭氧的殺菌能力不受PH值變化和氨的影響，其殺菌能力比氯大600-3000倍，它的滅菌、消毒作用幾乎是瞬時發生的，在水中臭氧濃度0.3 - 2 mg/L時，0.5 - 1min內就可以致死細菌。達到相同滅菌效果（如使大腸桿菌殺滅率達99%）所需臭氧水藥劑量僅是氯的0.0048%。

臭氧對酵母和寄生生物等也有活性，例如可以用它去除以下類型的微生物和病毒。

①病毒 已經證明臭氧對病毒具有非常強的殺滅性，例如Poloi病毒在臭氧濃度為0.05 - 0.45 mg/L時，2 min就會失去活性。

②孢囊 在臭氧濃度為0.3 mg/L下作用2.4 min就被完全除掉。

③孢子 由於孢衣的保護，它比生長態菌的抗臭氧能力高出10 - 15倍。

④真菌白色念珠菌（candida albicans）和青黴屬菌（penicillium）能被殺滅。

⑤寄生生物（如蟎蟲）在3 min后被殺滅。

⑥可以迅速殺滅空氣中的大腸桿菌，金葡萄球菌，白色念珠菌等病菌。

⑦可以分解空氣中的臭味，煙味，濃香水味。

此外，臭氧還可以氧化、分解水中的污染物，在水處理中對除嗅味、脫色、殺菌、去除酚、氰、鐵、錳和降低COD、BOD等都具有顯著的效果。

應當注意，雖然臭氧是強氧化劑，但其氧化能力是有選擇性的，像乙醇這種易被氧化的物質卻不容易和臭氧作用。

臭氧的產生方式主要有：電暈法、電解法、紫外線法、核輻射法、等離子體法等等。食品、醫院及製藥等企業已經投入應用的臭氧發生技術主要有電暈放電法和電解法。

通常都藉助無聲放電作用從氧氣或空氣製備臭氧，臭氧發生器即根據這一原理製造。利用臭氧和氧氣沸點的差別，通過分級液化可得濃集的臭氧。在紫外線輻射下，通過電子放射或暴晒從雙原子氧氣可自然形成臭氧。

工業上，用乾燥的空氣或氧氣，採用5 ~ 25 kV的交流電壓進行無聲放電製取。另外，在低溫下電解稀硫酸，或將液體氧氣加熱都可製得臭氧。

用過氧化鋇與濃硫酸制臭氧:

電暈放電法產出臭氧的原理是兩個平行的高壓電極之間平行放置一個介電體（通常採用硬質玻璃或陶瓷作介電體也有用不鏽鋼），並保持一定的放電間隙，當在兩極間通入高壓交流電時，在放電間隙，形成均勻的藍紫色電暈放電，空氣或氧氣通過放電間隙，氧分子受到電子的激發獲得能量，並相互方式彈性碰撞，聚合成臭氧分子。

電解法

低壓電解法產出臭氧的原理是採用低壓直流導通固態膜電極的正負兩極點解去離子水，水在特殊的陽極溶液界面上以質子交換的形式被分離為氫氧分子，氫從陰極溶液界面上直接被排放，氧分子在陽極界面上因高密度電流產生的電子激發而獲得能量，並聚合成臭氧。電氧化法就是採樣低壓電解法。低壓電解法臭氧發生器是以純水為原料，是以固態的貴金屬聚合物為電解質，結合陽離子交換模式，通過低壓電解的方式獲得臭氧，不需要任何輔助材料和添加劑，產出的臭氧濃度高達20%以上，產出的臭氧氣體伴隨物為氧，沒有任何二次污染。這是目前世界上生產臭氧濃度最高的方法。

電解法制出的臭氧具有濃度高、成分純凈、在水中溶解度高的優勢，在醫療、食品加工與養殖業及家庭方面具有廣泛的開發價值。但與電暈放電法相比，電解法制臭氧量小，能耗大；而電暈放電法雖產量高、規模大，但氣體需乾燥，產出的臭氧濃度很低，電極易損壞，也存在諸多不足。因此開發電解法與電暈放電法的優勢應用領域是當前需要解決的技術問題。

臭氧作為氣體消毒劑，其殺菌過程為強氧化作用使微生物細胞中的多種成分產生反應，從而產生不可逆轉的變化而死亡。一般認為，臭氧滅活病毒是通過直接破壞其核糖核酸或脫氧核糖核酸完成的。而殺滅細菌、黴菌類微生物則是臭氧首先作用於細胞膜，使膜構成成分受損失，導致新陳代謝障礙並抑制其生長，臭氧繼續滲透破壞膜內組織，使其死亡。濕度增加可提高殺滅率，是由於在濕度下細胞膜膨脹變薄，其組織容易被臭氧破壞。臭氧去除異味性能極好。它的強氧化性能使各種有臭味的無機或有機物質氧化，除掉其臭味。臭味的主要成分是胺類物質、硫化氫、甲硫醇、二甲硫化合物、二甲二硫化物等。它們與臭氧作用幾分鐘即可被臭氧氧化，除去臭味。

臭氧在廢水中可用來脫色。有色物質中的發色基團有：乙烯基、偶氮基、氧化偶氮基、羧基、硫羧基、硝基、亞硝基等。臭氧能打開它們的不飽鍵，使之失去顯色能力。

臭氧氧化水中的酚屬於自由基反應，首先經過鏈的引發，進而引進羥基，直至最後氧化為二氧化碳和水。臭氧還能氧化電鍍廢水中的氰。臭氧對無機金屬離子諸如Fe2+、Mn2+等的氧化均與氯氣相似，將其氧化為較高價態的穩定的沉澱物。應用臭氧、活性炭同時處理廢水，活性炭能催化臭氧的氧化，並可降低臭氧消耗量。

1、在工業污水、生活污水及醫院污水上的應用

工業上幾乎都用電暈放電法來製取臭氧，這樣生產出來的臭氧適用於初步處理含烷基苯磺酸鈉、焦油、COD、BOD、污泥、氨氮等污染物的污水，還適用於處理含Fe2+、Mn2+、氰、酚、親水性染料、細菌等污水。由於水資源愈來愈緊張，工業及城市生活污水處理后經常回用，這就需要提高污水的處理標準。利用臭氧對水進行深度處理，可除掉水中各種雜質，從而達到回用標準。

臭氧處理醫院污水可消毒滅菌。若採用臭氧處理醫院污水，可截斷傳染源，免除後顧之憂。並且臭氧在幾分鐘之內可以將病毒全部殺死，比當量氯氣快200～3000倍。

城市污水處理系統工程也已經開始使用大型臭氧發生器進行殺菌消毒除味脫色處理。

2、在循環冷卻水和鍋爐給水中的應用

在循環冷卻水中，需對水進行深度處理，臭氧可以除去形成污垢的雜質，防止阻塞管道。當然，要達到此目的必須先將氨除盡，否則其還原性會分解殘餘臭氧，不利於保持臭氧的氧化效率，通常殘餘臭氧保持在0.5mg/L左右為宜。

目前只有美國將臭氧應用在循環冷卻水的處理，其他國家包括中國均尚處於試驗階段。

3、臭氧在飲用水上的應用

採用臭氧消毒滅菌不存在任何對人體有害的殘留物（如用氯消毒有致癌的鹵化有機物產生），對提高飲用水的消毒質量問題非常有效。

地表水中含有各種有機、無機以及各種細菌、病毒。地表水用臭氧進行深度處理后，基本上可以達到優質飲用水標準。有實驗表明水中臭氧濃度在0.4ppm時，只需一分鐘就可以將細菌和病毒全部殺死，它殺病毒比殺菌的速度更快。經過臭氧深度處理的飲用水的質量很高，可以防止微生物在管道內生長，保護了人體的健康。若是只用紫外消毒殺菌，只能透過一定厚度的水層，消毒殺菌不徹底，而用臭氧就能徹底解決問題。臭氧若是結合紫外對飲用水消毒殺菌，效果比單獨用任何一種方法更好，還能節省能耗。

利用臭氧對自來水直接消毒則要簡單得多，所需臭氧濃度也小得多。不過，臭氧極易分解，在它們的終端都還需要加少許余氯，以防止細菌在配水管網內的再度滋生。

4、其他水處理

應用臭氧消毒游泳池水在國外十分普遍。經臭氧消毒后，游泳池池水清澈透明，徹底解決了氯消毒刺激眼睛、皮膚的問題。我國有部分經濟發達地區也採用臭氧消毒游泳池水，效果較好。

給小區分質供水，必須使用臭氧消毒滅菌，只有這樣才能保證飲用水時刻處於無菌富氧狀態。

臭氧分解后能產生氧氣，既可改善食用水生生物的生存質量，又能對其生存場所殺菌消毒。不過臭氧濃度應避免高於0.1mg/L，因為它有害於水生生物。

目前，國際上在醫療方面臭氧已有多種用途：如病房、手術室的空氣消毒，利用臭氧水進行醫用器械消毒，採用臭氧進行牙科疾病治療（口腔手術及保持口腔無菌），採用臭氧與放射理療結合治療癌症，喝臭氧水治療婦女病，注射臭氧氣體治療瘺痔、靜脈曲張等。在保健方面，日本、台灣流行吸強氣（含低濃度臭氧的空氣）以強身，用臭氧水淋浴身體殺體菌和美容。現在流行的高科技美容，其中就有應用臭氧進行美容。

早在20世紀初期臭氧已成功用於貧血、糖尿病等的治療過程中。到80年代，國外普遍在臨床上作為輔助癒合物。此外臭氧能夠優化組織的氧化基因，因此臭氧具有治療和保健的雙重功能。不過，醫療上要求高純度和高濃度臭氧。

由於臭氧可以減少或去除血液中血紅細胞的結團，增強對氧的吸收，提高動脈壓，降低血液粘性，促進血液循環，故對預防和治療心血管疾病有一定的療效。臭氧還能促進局部和周身血液循環，若採用臭氧浴，對風濕、類風濕有顯著的療效。如果經常進行臭氧浴，還能增強機體的免疫力，預防皮膚病。臨床經驗證明，臭氧對皮膚關節腫脹、皮膚潰瘍症、神經性皮炎、脂溢性皮炎、手足癬、濕疹等皮膚病，白癜風、骨折等疾病有顯著療效。

臭氧在食品行業的應用更為普及。1904年歐洲就利用臭氧對牛奶、肉製品、乳酪、蛋白等食品進行保鮮處理；三十年代末，美國80%的冷藏蛋庫都安裝了臭氧發生器；二戰後，歐美、日等國在食品果品、蔬菜保鮮中將臭氧運用到儲存、製造、運輸等各個環節。現在我國部分食品工業廠家已經開始使用臭氧機對生產線及產品進行高效快速消毒殺菌保鮮處理，同時對生產車間進行嚴格的空氣消毒。

臭氧是一種無色略帶臭味的氣體，溶於水后就會成為一種強氧化劑，對活細胞有較強的殺滅作用。通過臭氧發生器可將空氣中的氧氣在高壓、高頻電的電離作用下轉化為臭氧，進而在生產中加以利用。筆者利用臭氧發生器在西安周邊溫室大棚開展了施放臭氧防治溫室大棚蔬菜病蟲的試驗示範，取得了較好的效果。

一、臭氧防治病蟲的優點　1、安全高效成本低。臭氧可實現一施多用，同時防治多種病蟲，而且防治費用低。與噴施農藥相比，施放臭氧更為方便、高效、安全，可大大減少農藥的使用量，避免菜農施用高毒、高殘留農藥，從而降低用藥成本。 2、無公害。臭氧在乾燥的空氣中不穩定，可很快分解還原為氧氣，因此在植株內及果實中無污染、無殘留，是實現無公害蔬菜生產的一條重要途徑。 3、提質增產。經試驗，溫室番茄使用臭氧后畸形果明顯減少，產量增加20%左右，且果實個大、著色好、口感好。

二、使用方法　1、種子處理。將臭氧氣體導入清水中並不斷攪拌，10分鐘后即製得臭氧溶液。將種子倒入其中浸泡15-20分鐘，可殺滅種子表面的病毒、病菌及蟲卵。 2、溫室大棚病蟲防治 ①熏棚消毒。定植前10天可結合高溫悶棚利用臭氧發生器將臭氧集中施放於棚內，施放時間以不少於2小時為宜。②防治苗床病蟲。先將苗床封嚴，每10平方米每次施放1分鐘，並密閉熏蒸10分鐘，然後再通風30分鐘。③設施蔬菜定植后的病蟲防治。定植緩苗后，每畝棚室持續施放臭氧7-10分鐘，再密閉熏蒸15-20分鐘，然後通風30分鐘。無病蟲的棚室每5-7天施放1次，連續施用5次，每經2-3次施放時間再增加5分鐘，直到每畝每次增至25分鐘。熏蒸時間也同樣每經2-3次增加5-10分鐘。經試驗證明，臭氧對番茄灰霉病、葉霉病、早疫病、晚疫病，黃瓜霜霉病、疫病等以及溫室白粉虱、潛葉蠅、蚜蟲等病蟲防治效果較好。但對棚室土壤中的病蟲，由於臭氧氣體滲入土中的量太少，濃度也太低，故沒有作用。

三、注意事項　1、合理確定施放量及熏蒸時間。臭氧施放量及閉棚熏蒸時間要根據不同作物及其生長時期進行適當的調整。一般成株期的作物與苗期作物相比，對臭氧的適應性更強。生產中如果臭氧施放量過大或棚室熏蒸時間過長，輕者會導致大棚蔬菜葉片及花中毒乾枯，重者會引起植株死亡。隨著植株生長，施放量與熏蒸時間可逐漸增加，以達到既可防治病蟲又不傷害蔬菜作物的目的。釋放時應盡量保證均勻，且噴氣口不能直接對著蔬菜，應該距蔬菜植株0.8-1米以上。熏蒸時間到達后應及時通風，一般通風時間不能少於30分鐘。 2、溫度和濕度調控。臭氧施放時棚室內溫度應保持在10-30℃範圍內，在空氣濕度較大的情況下防治效果會更好。 3、棚室熏蒸時嚴防人畜進入，以免引起中毒或出現其他不良反應。?

臭氧解除農藥殘留的基本原理

臭氧是一種強氧化劑，農藥是一種有機化合物，臭氧消毒水通過強氧化破壞有機農藥的化學鍵，使其失去藥性，同時殺滅表面的各種細菌和病毒，達到解毒目的。

食堂果蔬餐具消毒機是利用臭氧的特性與性能而開發研製的一種食堂專用設備，此設備能快速殺菌、消毒除臭而且在短時間內產生高濃度臭氧水，保證食堂飯菜食用安全。此類設備一般採用臭氧殺菌燈或臭氧機實現。

1．可有效降解大米、蔬菜、瓜果中的農藥殘留，延長保存期。

2．用於餐具消毒、空氣消毒、冰櫃及貯藏室消毒，除異味、防霉，可有效地殺滅細菌、病毒，預防疾病的傳播。

臭氧是氧的同素異構體，為強氧化劑；其降低農藥，去除細菌效果是氯氣的1.5倍，其殺菌速度比氯氣快600—3000倍。臭氧在室溫下自然衰變為氧氣，衰變期為15分鐘到25分鐘。臭氧在水中則迅速轉化為“生態氧”，而且沒有殘留問題。臭氧是高效、快速的除葯殺菌劑。它可以迅速地在短時間內使農藥殘留物化解，使細菌、病毒迅速被消滅。

臭氧不僅具有消毒、滅菌、除臭、脫色等作用，而且還有改變植物呼吸狀態，激活植物細胞，解毒，分化有機不純物質等等許多有益於人類和環保“正向化”作用。臭氧通過水介質能有效地降低和殲滅在膳食物中的農藥、化肥和生物激素殘毒及各種病菌、病源菌，降低污染對人類的危害。

1）用臭氧機產生的臭氣水浸泡蔬菜、水果，可由表及裡的殺滅細菌、病毒，降解化肥、農藥殘留，激活植物細胞，使您吃到天然滋味、營養豐富的果蔬，吃起來更放心，其農藥殘留可去除95%以上，營養不流失，保鮮時間長。

2）用臭氧機產生的臭氧水浸泡肉雞、生肉、凍魚、凍蝦，可殺滅屠宰、運輸過程中攜帶的有害病菌，降解飼養過程中吸收的生物激素、抗生素、荷爾蒙等對人體有害的物質，還可去除腥味，讓您吃上放心的雞、魚、肉、蛋，味道更加鮮美。

3）用臭氧機產生的臭氧水可漂白衣物表面的臟污及染劑的顏色，並可殺菌及分解雜質，減少水源污染，不會有化學洗滌劑殘留而刺激皮膚，又有預防皮膚病和香港腳等效果。

4）將米用水淘凈，可降解農藥化肥殘留，再用凈化水煮飯。煮出的米飯香醇可口，富有營養。(不要使用鋁製品容器)

由於臭氧最終將還原於氧氣和水，不留任何殘餘物質，因而對環境無任何污染。

5（臭氧以其強氧化性、殺菌性、易分解性和無殘留的特性，使它在去除農藥殘留、殺菌消毒、防腐保鮮等方面有廣闊的應用前景。

無菌藥品生產環境的空氣潔凈級別要求：為了達到上述要求，我們應選擇什麼樣的凈化滅菌工藝呢？當前有四種滅菌方法。其中臭氧滅菌是其中的一項重要方法。但無論用什麼樣的消毒方法，都要達到上述規定，臭氧滅菌也不例外。臭氧作為一種取代傳統消毒方法的消毒手段，人們對它的要求更嚴而且更為省事易行，否則，就難以立足。

臭氧還可用於垃圾壓縮站消毒解除異味、旅遊景點的滅菌、除去公廁異味和病毒等方面。臭氧作為一種強氧化劑、催化劑、精製劑在化工、石油、造紙、紡織、製藥及香料等方面的應用尚剛剛起步，應大力開發臭氧技術，利用臭氧合成提純高級香料，進行表面改性，提高產品質量，減少傳統工藝造成的環境污染。

1．優於化學消毒方法：臭氧作為高效廣譜無殘留污染的氣體消毒劑比食品行業常用的消毒劑具有特殊的優越性。與過氧乙酸、高錳酸鉀、甲醛（福爾馬林）、二氧化硫等化學消毒劑相比，其殺菌能力與過氧乙酸相當，高於其他消毒劑。

臭氧會自行分解為氧氣，不產生殘留污染，消毒后不需通風換氣。常規消毒均需通風換氣或化學中和，麻煩而又降低消毒效果。臭氧可直接對食品使用作殺菌或防霉保鮮，為干法消毒，簡單易行。臭氧殺菌濃度對食品是極微弱的氧化濃度，對食品無害。

2．優於紫外線照射

(1) 臭氧到處滲透，沒有死角。紫外線只有照射到物體表面且達到一定的照射強度標準才有殺菌效果。食品車間一般比較高大，致使紫外線照射強度遠遠不夠，特別是距離遠，照射產生很大死角，如加工案板下部等。臭氧為氣體，滲透性強，擴散性好，濃度均勻，沒有死角。

(2) 殺菌速度快。紫外線照射殺菌需要較長的作用時間，一般要照射6小時以上，而符合標準濃度的臭氧只需開機1小時以上。

(3) 高濕度下殺菌效果更好。紫外線照射殺菌在環境相對濕度達到60%以上時，消毒效果急劇下降，濕度達到80%以上時反可誘使細菌復活。臭氧則相反，濕度越高，殺菌效果越好。這是由於高濕度下細胞膜膨脹變薄，其組織容易被臭氧破壞，這一特性對於食品行業中普遍存在的高濕環境特別適合。

(4) 有低濃度保潔功能。紫外線照射時生產人員必須離開現場，照射完成後無法用低功率的紫外線照射保潔；臭氧消毒時生產人員必須離開現場，消毒完成後可以調低臭氧發生量，用符合國家衛生標準的低濃度臭氧繼續保持生產車間的空氣清潔。

3．除臭凈化效果極好

臭氧依靠其強氧化性能可快速分解產生臭味及其其它氣味的有機或無機物質后達到脫臭效果，將臭味根源物質分解成無害物質。例如：將氨氧化成二氧化碳和水。

主要由原料氣（壓縮空氣或者氧氣）供應系統、臭氧發生器主機、臭氧輸送系統、臭氧發生器冷卻系統等部分組成。

濃度　空氣源臭氧濃度可以達到3% ~ 6% wt，氧氣源可以達到6% ~ 14% wt。

我們知道地球大氣層上有一層臭氧層，科學家們已經發現臭氧層能吸收紫外線，研究表明臭氧僅對波長253.7nm的紫外線具有最大吸收係數，在此波長下紫外線通過臭氧會產生衰減，符合蘭波特——比爾定律。該方法已被美國等國家作為臭氧標準分析方法。

該臭氧檢測儀就是採用紫外線吸收法的原理，用穩定的紫外燈光源產生紫外線，用光波過濾器過濾掉其它波長紫外光，只允許波長253.7nm通過。經過樣品光電感測器，再經過臭氧吸收池后，到達採樣光電感測器。通過樣品光電感測器和採樣光電感測器電信號比較，再經過數學模型的計算，就能得出臭氧濃度大小。

基本電路由電源部分、紫外燈控制、紫外光線樣品檢測、紫外光線採樣檢測，對數放大器Log100、模擬輸出及顯示六大部分組成。

檢測儀主要由低壓紫外燈，光波過濾器、入射紫外光反射器、臭氧吸收池、樣品光電感測器、採樣光電感測器、輸出顯示、電路部件構成。

可顯示單位：O3g/m，mg/m；ppm

測量範圍：0~10 O3 g/m , 0~100 O3 g/m , 0~200 O3 g/m

這些臭氧是從哪裡來冒出來的呢？同鉛污染、硫化物等一樣，它也是源於人類活動，汽車、燃料、石化等是臭氧的重要污染源。在車水馬龍的街上行走，常常看到空氣略帶淺棕色，又有一股辛辣刺激的氣味，這就是通常所稱的光化學煙霧。臭氧就是光化學煙霧的主要成分，它不是直接被排放的，而是轉化而成的，比如汽車排放的氮氧化物，只要在陽光輻射及適合的氣象條件下就可以生成臭氧。隨著汽車和工業排放的增加，地面臭氧污染在歐洲、北美、日本以及我國的許多城市中成為普遍現象。根據專家至今所掌握的資料估計，到2005年，近地面大氣臭氧層將成為影響我國華北地區空氣質量的主要污染物。

研究表明，空氣中臭氧濃度引起人員一定反應的濃度為0.5-1ppm，時間長了會感到口乾等不適，濃度在1-4ppm會引起人員咳嗽。原因就在於，作為強氧化劑，臭氧幾乎能與任何生物組織反應。當臭氧被吸入呼吸道時，就會與呼吸道中的細胞、流體和組織很快反應，導致肺功能減弱和組織損傷。對那些患有氣喘病、肺氣腫和慢性支氣管炎的人來說，臭氧的危害更為明顯。

低濃度的臭氧可消毒。一般森林地區臭氧濃度即可達到0.1ppm, 但超標的臭氧則是個無形殺手！

在夏季，由於工業和汽車廢氣的影響，尤其在大城市周圍和農林地區在地表臭氧會形成和聚集。地表臭氧對人體，尤其是對眼睛，呼吸道等有侵蝕和損害作用。地表臭氧也對農作物或森林有害。

▲臭氧能刺激粘液膜，它對人體有毒，長時間在含0.1ppm臭氧的空氣中呼吸是不安全的。

▲ 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、呼吸短促、疲倦、鼻子出血；

▲ 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；

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。

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，使人的皮膚產生炎症，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晒緊密相關。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%。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。儘管科學家反覆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佔癌症患者總人數的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這樣速度減少並變薄，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游生物及蝦、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。

根據非洲海岸地區的實驗推測，在增強的紫外線B照射下，浮游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，並因而減弱了水體的自凈化作用。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游生物極度下降，則海洋生物從整體上會發生很大變化。但是，有的浮游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。美國馬里蘭大學農業生物技術中心的特倫莫拉用太陽燈對6個大豆品種進行了觀察實驗，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%。

特倫莫拉還用了4年時間，對高劑量紫外輻射給樹木生長造成的影響進行了觀察。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π鍵，4個電子被3個氧原子共用，另外兩黑線邊是正常共價鍵，臭氧分子是不對稱的所以是極性的。

但要注意：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。

美國航空航天局的科學家們發現，在地球南極洲上空的巨大臭氧空洞在9月份發生了明顯變化，從原先的旋渦狀變成了兩頭大、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，但科學家警告說，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家包羅-紐曼介紹，大氣層的溫度不斷上升造成了空洞的縮小。在2000年，南極洲的臭氧空洞面積曾經一度達到2800萬平方公里，相當於3個美國大陸的面積；在2002年9月初，航空航天局的科學家們估算，空洞縮小到2054萬平方公里。

澳大利亞一個臭氧層研究小組曾向全世界報告了一條好消息：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”上了。

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。科學家們研究發現，“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“氟里昂”)。

為了防止臭氧空洞進一步加劇，保護生態環境和人類健康，1990年各國制定了《蒙特利爾議定書》，對氯氟烴的排放量規定了嚴格的限制。如今，這些年來環保組織的不懈努力終於獲得了回報：臭氧又回來了！澳大利亞英聯邦科學與工業研究組織(CSIRO)的大氣研究專家保羅·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了!”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，得出了這一結論：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(氯氟烴的主要生產源)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。

起著保護人類和其他生物的作用，臭氧是由氧分子在太陽紫外線輻射和閃電作用下，部分分解的氧原子與氧分子結合而成的。1913年法國物理學家法布里發現，在低層（20千米高度以下）大氣由於缺少氧原子，生成臭氧的機會就少；在20到27千米的高度時，由於太陽輻射增強，氧分子在紫外線輻射作用下發生分解，使氧原子增加，導致氧原子和氧分子結合而成臭氧的機會增多，使這一層形成臭氧含量最大值，即臭氧層。

臭氧層能吸收大部分波長短的射線（如吸收波長短於0.29微米的紫外線），使大氣溫度升高，並使地球上的生物免受過多紫外線傷害，因此被稱為“地球上生物的保護傘”。但氯氣和氟化物促使臭氧分解為氧，破壞了臭氧保護層，成為人類關注的重要環境問題之一。

空間、器具、容具消毒、保鮮、除臭凈化空氣中使用臭氧參考濃度（1ppm=2.14mg/m）

1. 我國衛生部1979年制定的《工業衛生標準》中規定，臭氧的安全標準為0.15ppm。

2. 美國標準規定，人員可在0.1ppm濃度下工作8小時。（一般森林地區臭氧濃度即可達到0.1ppm）

3. 國際臭氧協會規定，應用臭氧的專業室內，在0.1ppm濃度下，允許工作10小時。

4. 引起人員一定反應的濃度為0.5-1ppm，允許接觸的時間是1.5小時，時間長了會感到口乾等不適。

5. 濃度在1-4ppm會引起人員咳嗽，允許接觸時間為1小時。

6. 濃度在4-10ppm會引起強烈咳嗽，允許接觸時間為20分鐘。

7.臭氧的半衰期為20-50分鐘，且最終的分解物為氧氣，所以對食品不會有殘留污染。

8. 實踐證明，應用臭氧消毒防霉多年，沒有發現設備、裝置材料受損的情況。

在世界範圍內，純凈水、天然水（泉水、礦泉水、地下水等經過過濾等工序製成），已普遍採用臭氧消毒。在自來水臭氧凈化應用時，國際常規標準為0.4mg/L的容解度保持4分鐘，即CT值為1.6。下表為參考值。

氧化機理

臭氧具有的強氧化性是因為臭氧分子中氧原子具有強親電子或親質子性。臭氧分解后產生新生態氧原子，在水中可形成具有強氧化作用基團-羥基自由基，可快速除去廢水中的有機污染物，而自身分解為氧，不會造成二次污染。

目前認為臭氧與有機物的反應有2種途徑：

（1）臭氧以氧分子形式與水體中的有機物直接反應。

該方法選擇性較強，一般攻擊帶有雙鍵的有機物，對芳香烴類和不飽和脂肪烴有機化合物的效果更好。

（2）鹼性條件下臭氧在水體中分解后產生氧化性很強的羥基自由基等中間產物，羥基自由基與有機化合物發生氧化反應。

該氧化方式無選擇性。

廢水處理

臭氧氧化技術用於廢水處理有如下2種情況：（1）臭氧作為預處理或后處理，與其他方法聯合使用，如絮凝+臭氧、臭氧+生物濾池（生物活性炭法等）、臭氧+膜處理；（2）臭氧自身氧化處理，如：臭氧、臭氧-雙氧水、臭氧-雙氧水/UV光氧化、臭氧/UV光氧化、臭氧-固體催化劑（固體催化劑如活性炭等）。

混凝 - 臭氧氧化技術

混凝-臭氧氧化技術是在投加混凝劑條件下，利用臭氧氧化技術處理廢水。臭氧能改變水中懸浮物的性質，從而改變混凝操作單元去除效果，此方法可使水中懸浮顆粒變大，使處於溶解狀態的有機物變成可混凝膠體顆粒，從而減少混凝劑投加量，降低化學藥劑耗量。

臭氧 - 生化法

利用臭氧催化氧化聯合生物活性炭濾池處理廢水專利近幾年有較多報道，統稱為利用臭氧預處理廢水，破壞水中難降解有機物，提高可生化性，再利用活性炭生物濾池進一步處理的技術。該技術充分利用了臭氧的強氧化性、也利用了生物濾池的成本優勢，兩者結合后處理效果良好。

臭氧-膜處理技術

有專利公布了一種臭氧催化氧化-陶瓷膜過濾深度處理焦化廢水系統，通過臭氧催化氧化與陶瓷膜分離聯用實現了粉末催化劑在動態反應器中的應用。

反應系統確保在單一反應器中分段進行臭氧氧化和催化臭氧氧化，降低了單獨臭氧氧化和催化臭氧氧化過程中的傳質阻力，提高了羥基自由基利用率和有機物去除率，最終實現了焦化廢水深度處理出水COD、色度和濁度達標。

臭氧直接曝氣處理

採取二級生化出水經兩級臭氧催化氧化處理方法，即一級臭氧催化氧化池底部與二級臭氧催化氧化池相連，二級臭氧催化氧化池設有總出水口，實現節能和降低成本。能提高COD去除率20%。

有專利公布了一種降低有機胺廢水中COD濃度的臭氧處理系統，利用臭氧氧化來降低有機胺廢水COD。該系統將臭氧反應池分為前、中、后3個接觸氧化反應池，分別用隔板進行分割，且3個接觸氧化池體積依次減小。利用該法接觸氧化地進行氧化處理，來實現含有機胺廢水的治理，達到排放標準。

臭氧-雙氧水聯合氧化作用

臭氧-雙氧水系統是污水處理的一種高級氧化方法。臭氧和過氧化氫協同作用可以產生具有極強氧化作用的羥基自由基，能有效去除水中的有機污染物。機理顯示加入過氧化氫會促進羥基自由基生成，同時pH值影響也很明顯。過氧化氫陰離子濃度是影響羥基自由基生成的關鍵因素，而pH值對過氧化氫陰離子濃度也有較大影響，所以pH值是影響反應的重要條件；同時，臭氧-雙氧水比例也是影響有機污染物去除效果的關鍵因素。此外，臭氧 - 雙氧水工藝對於去除天然水體中的有機污染物也很有效。

臭氧-雙氧水-UV光氧化

氧化聯合催化氧化技術UV光氧化-臭氧法是將臭氧與紫外光輻射相結合的一種高級氧化過程，始於1970年。臭氧-雙氧水-UV光氧化法對處理難氧化物質比較有效，可使氧化速度提高10~10000倍。

UV光氧化-臭氧法中的氧化反應為自由基型，即液相臭氧在紫外光輻射下分解產生·OH自由基，由·OH自由基與水中的溶解物進行反應。

臭氧 - 固體催化劑技術

臭氧-固體催化劑技術固體催化劑包括活性炭、金屬及其氧化物。臭氧/活性炭聯用體系能顯著提高COD、TOC去除率，且顯示出良好的協同作用，實現難降解製藥有機廢水可生化性改善。活性炭吸附-催化臭氧氧化技術對苯乙酮的去除率隨臭氧進氣量、活性炭投加量增加而提高，在最優工藝條件下，苯乙酮去除率可達92.3%。

臭氧氧化處理廢水，無論是臭氧-紫外組合，還是臭氧-雙氧水協同催化氧化技術，本質都是羥基自由基氧化降解廢水中的各類污染物，不形成二次污染，在廢水處理中應用前景廣闊。

目前影響臭氧高級氧化技術應用的主要問題是臭氧利用率低。臭氧在各類廢水處理領域的研究和應用日益增多。臭氧技術在處理廢水方面具有氧化性強、原料製備廉價易得、能處理多種污染物、反應后不出現二次污染等特點。臭氧雖然能氧化水中許多難降解有機物，但不易將有機物徹底分解為CO2和H2O，其產物常常為羧酸類易於生物降解有機物，如：一元醛、二元醛、醛酸、一元羧酸、二元羧酸類有機小分子，因此，在大多數情況下，臭氧更適宜於和其它凈化技術配合使用來達到最終的廢水處理目標。

煙氣凈化

臭氧應用於煙氣凈化領域具有廣闊的前景：（1）臭氧是一種清潔氧化劑，不會產生二次污染物；（2）它能夠在良好的脫硫脫硝的基礎上，同時實現對汞的高效去除；（3）臭氧對煙氣中氯化物、氟化物、VOCS以及二噁英也有一定的去除能力，它對多種污染物的協同脫除能力是應用到實際過程中最有利的優點。儘管臭氧法是煙氣凈化領域高效的污染控制方法，但現階段臭氧的製備成本較高，應用技術不夠成熟，限制了該技術的廣泛推廣使用，因此，高效、節能、環保的臭氧發生裝置仍是臭氧法運用的關鍵。

臭氧污染來源

臭氧的來源分為自然源和人為源。自然源的臭氧主要指平流層的下傳。1962年，Junge研究認為，在波長小於240nm 紫外線的輻射條件下，平流層中的臭氧會分解，產生的氧原子與氧分子結合產生臭氧，平流層臭氧向下傳輸到對流層，成為對流層中臭氧的源。

人為源的臭氧主要是由人為排放的NOx、VOCs等污染物的光化學反應生成。在晴天、紫外線輻射強的條件下，NO2等發生光解生成一氧化氮和氧原子，氧原子與氧反應生成臭氧。臭氧是強氧化劑，在潔凈大氣中，臭氧與一氧化氮反應生成為NO2，而臭氧分解為氧氣，上述反應的存在使臭氧在大氣中達到一種平衡狀態，不會造成臭氧累積。當空氣中存在大量VOCs等污染物時，VOCs等產生的自由基與一氧化氮反應生成二氧化氮，此反應與臭氧和一氧化氮的反應形成競爭，不斷取代消耗二氧化氮光解產生的NO、HO2、RO2、H、OH引起了NO向NO2轉化，使上述動態平衡遭到破壞，導致臭氧逐漸累積，達到污染難度級別。NOx、VOCs、CO等臭氧前體物都是一次污染物，主要來源於交通工具的尾氣排放、石油化工和火力發電等工業污染源排放及飲食、印刷、房地產等行業的污染源排放等。秸稈等生物質的大量燃燒，也會產生大量的VOCs和NOx等臭氧前體物。

臭氧污染監測

我國2012年2月發布的《環境空氣質量標準》（GB3095-2012）規定，臭氧的日最大8小時平均值二級濃度限值為160μg/m。作為空氣中六大污染物之一，臭氧污染監測是臭氧污染預報和防治的重要內容之一。1929年Dobson分光光度計的研製成功，奠定了大氣臭氧地面觀測的基礎。我國在20世紀50年代開始對臭氧總含量進行觀測，先後建立了香河市臭氧觀測站和昆明臭氧觀測站，所用儀器均為Dobson臭氧分光光度計。測定臭氧的方法有試紙比色法、微分光譜法、庫侖法、極譜法、氣相色譜法、化學發光及熒光法等十幾種。

我國目前測定臭氧的標準方法主要有《環境空氣臭氧的測定 靛藍二磺酸鈉分光光度法》（HJ 504-2009）和《環境空氣臭氧的測定 紫外光度法》（HJ 590-2010）兩種手工分析方法，自動監測方法主要有紫外熒光法和差分吸收光譜分析法。

“十二五”末，我國建成國家環境空氣質量監測網。國家環境空氣質量監測網由城市站、區域站和背景站組，監測內容包括SO2、NO2、PM10、PM2.5、O3和CO等6項監測指標的實時小時濃度值、日均濃度值等，可以實時掌握監測點的臭氧指標數據，摸清重點區域污染特徵，提高空氣質量預報預警能力。2013年7月30日發布的《環境空氣氣態污染物連續自動監測系統技術要求及檢測方法》（HJ 654-2013），規定了環境空氣氣態污染物連續自動監測系統的組成、技術要求、性能指標和檢測方法。之後又陸續發布《環境空氣自動監測標準傳遞管理規定（試行）》（環辦監測函〔2017〕242號）和《國家環境空氣質量監測網城市站運行管理實施細則》（環辦監測函〔2017〕290號）。2017年10月17日，環境保護部又發布《環境空氣臭氧一級校準作業指導書（試行）》《環境空氣臭氧標準參考光度計間接比對作業指導書（試行）》《環境空氣臭氧傳遞標準間逐級校準作業指導書（試行）》《環境空氣臭氧自動監測現場比對核查作業指導書（試行）》4項涉及臭氧監測的作業指導書，完善了全國臭氧監測質量管控體系，並將對臭氧進行統一標準定期監督檢查。

2018年2月22日，為貫徹落實《2018年重點地區環境空氣揮發性有機物監測方案》，生態環境部發布了《環境空氣臭氧前體有機物手工監測技術要求（試行）》（環辦監測函〔2018〕240號），進一步規範環境空氣臭氧前體有機物手工監測工作。

臭氧的預報

早在20世紀70年代，歐洲就建立了中期天氣預報平台（ECMWF）。1979年，歐洲第一次成功發布了中期數值預報。在20世紀末，中國科學院大氣物理所建立了“城市空氣質量數值預報模擬系統”，並對天津、瀋陽等市空氣污染物進行了數值預報。2007年12月16日，上海氣象台首次發布每日臭氧預報。當時，為評估大氣環境對生態和人類健康的影響，歐美國家都已經開展了類似預報，其中臭氧預報是天氣預報的主要產品之一。

隨著臭氧污染程度的加重以及人們對臭氧危害認識的加深，對臭氧的準確預報顯得尤為重要。上海、廣東等省市已連續多年開展臭氧預報。2018年1月16日，中國氣象局負責人表示，2018年將開展全國臭氧氣象預報，為生態環境部門提供支撐。

控制對策

我國對於臭氧污染的控制防治尚處於起步階段。臭氧污染與霧霾不同，其產生機制複雜，治理難度很大。在公眾層面，不僅要注意個人健康防護，而且應積極參與到臭氧防治工作。臭氧污染時，戴口罩基本阻擋不了臭氧的吸入。因此，在臭氧污染嚴重時，兒童和老人等敏感人群應盡量避免在午後日照強烈時外出，遠離馬路邊、裝修污染嚴重的地方。在國家層面，目前主要要建立臭氧和PM2.5協同控制機制，制定行之有效的臭氧污染防治對策。

揮發性有機化合污染物和氮氧化物是臭氧形成的重要前體物，控制臭氧污染，就要協同控制好揮發性有機化合物和氮氧化物的排放。如：使用天然氣、太陽能、風能、生物質能等清潔能源，整治各類散亂污企業，限制煤炭等的消費總量；優化發展方式，改進工藝設計，在火電、鋼鐵、水泥建材、焦化、有色、石油煉製、化工、農藥醫藥、包裝印刷等重點行業實施清潔生產，減少污染物排放；控制城市機動車數量，進一步嚴格尾氣排放標準，鼓勵購買和使用清潔能源汽車，減少機動車尾氣排放量。按《大氣污染防治行動計劃》，通過採取綜合防治措施，堅持政府調控與市場調節相結合、全面推進與重點突破相配合、區域協作與屬地管理相協調、總量減排與質量改善相同步，形成政府統領、企業施治、市場驅動、公眾參與的大氣污染防治新機制。