純水中臭氧的半衰期

㈠ 臭氧方面的知識

臭氧
愛恨交加說臭氧

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。為了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，比如推廣使用無氟製冷劑，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。

臭氧是地球大氣中一種微量氣體，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。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，就令人感到不妙了。

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。根據專家目前所掌握的資料估計，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，空氣中臭氧濃度在0.012ppm水平時——這也是許多城市中典型的水平，能導致人皮膚刺癢，眼睛、鼻咽、呼吸道受刺激，肺功能受影響，引起咳嗽、氣短和胸痛等症狀；空氣中臭氧水平提高到0.05ppm，入院就醫人數平均上升7％～10％。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。

從臭氧的性質來看，它既可助人又會害人，它既是上天賜與人類的一把保護傘，有時又像是一劑猛烈的毒葯。目前，對於臭氧的正面作用以及人類應該採取哪些措施保護臭氧層，人們已達成共識並做了許多工作。但是，對於臭氧層的負面作用，人們雖然已有認識，但目前除了進行大氣監測和空氣污染預報外，還沒有真正切實可行的方法加以解決。

臭氧消毒原理可以認為是一種氧化反應。

（1）臭氧對細菌滅活的機理：

臭氧對細菌的滅活反應總是進行的很迅速。與其它殺菌劑不同的是：臭氧能與細菌細胞壁脂類雙鍵反應, 穿入菌體內部，作用於蛋白和脂多糖，改變細胞的通透性，從而導致細菌死亡。臭氧還作用於細胞內的核物質，如核酸中的嘌呤和嘧啶破壞DNA。

（2）臭氧對病毒的滅活機理：

臭氧對病毒的作用首先是病毒的衣體殼蛋白的四條多肽鏈，並使RNA受到損傷，特別是形成它的蛋白質。噬菌體被臭氧氧化後，電鏡觀察可見其表皮被破碎成許多碎片，從中釋放出許多核糖核酸，干擾其吸附到寄存體上。

臭氧殺菌的徹底性是不容懷疑的。

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。盡管科學家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，成千上萬只羊雙目失明。

紫外線B削弱光台作用 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。臭氧的縱向重分布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。

氧氣

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臭氧

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就是這樣了。

臭氧的電子式可以在二氧化碳的電子式上更改而得：

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:O::C::O:

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最近發現，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，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280萬平方公里，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150萬平方公里。

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。
科學家發現土壤中的臭氧抑制植物生長

歐洲科學家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公里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了天然的保護屏障，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了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。此方法在國內水系統中的應用僅處於起步階段。在國外，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，是制葯用水系統、尤其是純化水系統消毒的常用方法之一。
（1）化學性質及功效
臭氧（O3）是氧的同素異形體，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2.07V，僅次於氟（2.5V），其氧化能力高於氯（1.36V）和二氧化氯（1.5V），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0.3-2mg/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%）所需臭氧水葯劑量僅是氯的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0.05-0.45mg/L時，2min就會失去活性。
②孢囊 在臭氧濃度為0.3mg/L下作用2.4min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 曼森氏血吸蟲（schistosoma mansoni）在3min後被殺滅。
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。
（2）臭氧的發生及常用濃度
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，因此需在現場製造。用空氣製成臭氧的濃度一般為10-20mg/L，用氧氣製成臭氧的濃度為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乾燥空氣或乾燥氧氣作原料，通過放電法製得。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。
（3）殘留臭氧去除法
經臭氧消毒處理過的水在投入葯品生產前，應當將水中殘存（過剩）的臭氧去除掉，以免影響產品質量。臭氧的殘留量一般應控制在低於0.0005-0.5mg/L的水平。從理論說，去除或降低臭氧殘留的方法有活性炭過濾、催化轉換、熱破壞、紫外線輻射等。然而在制葯工藝應用最廣的方法只是以催化分解為基礎的紫外線法。具體做法是在管道系統中的第一個用水點前安裝一個紫外殺菌器，當開始用水或生產前，先打開紫外燈即可。晚上或周末不生產時，則可將紫外燈關閉。一般消除1mg/L臭氧殘留所需的紫外線照射量為90000µW·s/cm2。

（4）注意事項
臭氧最適用於水質及用水量比較穩定的系統，當其發生變化時應及時調整臭氧的用量。在實際生產中，及時進行調節有一定的困難。
另一個須考慮的問題是水中有機物的含量，當水的混濁度小於5mg/L時，對臭氧消毒滅菌的效果影響極微，混濁度增大，影響消毒效果。如果有機物含量很高時，臭氧的消耗量將會升高，其消毒能力則下降，因為臭氧將首先消耗在有機物上，而不是殺滅細菌方面。因此，國外製葯業在制葯用水系統中增加了總機碳（TOC）的監控項目。但糟糕的是，在受到嚴重有機物污染的進水中用臭氧處理後，大的有機物分子會破裂成微生物新陳代謝的營養源，因此，在沒有維持管網臭氧濃度的情況下，反會使得粘泥增多，進而使水質惡化。
在許多方面，作為消毒劑的臭氧和氯氣，它們的優點是互補的。臭氧具有快速殺菌和滅活病毒的作用，對於除嗅、味和色度，一般都有好的效果。氯氣則具有持久、靈活、可控制的殺菌作用，在管網系統中可連續使用。所以臭氧和氯氣結合起來使用，看來是水系統消毒最為理想的方式。

㈡ 臭氧半衰期

文獻資料一般認為25℃時空氣中的臭氧半衰期約為30-40分鍾；溫度越高O3復合越容易，半衰期越短。
水溫在4℃時中水臭氧的半衰期可達幾天或更長。

㈢ 臭氧水多長時間失效

這樣看環境來決定了！臭氧工作環境 0-40D
臭氧的半衰期 16分鍾-30分鍾！
常溫下 一般臭氧水 一般會在一個小時左右失效！

溫度越高 臭氧的揮發就越快！

㈣ 純化水臭氧半衰期多長時間，臭氧消毒後多長時間可以正常使用

純化水臭氧半衰期跟水PH值水溫混合效果等有關一般我們按常溫來說都是半小時左右

一般臭氧消毒後1小時使用為好因為過了半衰期不代表純化水中的臭氧就沒有了