в чем измеряется озон
ЕДИНИЦЫ ИЗМЕРЕНИЯ ОЗОНА
ppm = число частиц на миллион
Является измерением концентрации. PPM (число частиц на миллион) указывает,сколько частиц газа находится в каждом миллионе общего количества газа. Например,если мы утверждаем, что имеется 1ррм озона, это означает, что на каждый миллион частиц газа, 1 из них – озон. Забавно, что, используя ррм, мы можем измерять частицы в объеме или весе. Иногда мы можем встретить ррмv, указывающее на число частиц на миллион в объеме. Наиболее обычным измерением озона является ррм и используется для измерения озона в воздухе и озона, растворенного в воде.
ppb = число частиц на миллиард
Указывает то же самое,что и ррм, только миллион меняется на миллиард. Это передвигает десятичные деления на 3 порядка.Например, 0.1 ppm = 100 ppb.
mg/l = Mилиграммы озона на литр
Является измерением концентрации.Указывает, сколько миллиграммов озона содержится в одном литре общего объема. Mg/l может использоваться для указания концентрации озона в газе или жидкости.1 mg/l озона = 1 ppm озона в воде. Из-за плотности воздуха это – неверно, и 1 ppm озона = 2140 mg/l. Что является обычной единицей измерения, используемой для измерения количества озона, растворенного воде.
ug/ml = Mилиграмм на милилитр
Является измерением концентрации.Указывает, сколько милиграммов озона содержится в одном милилитре общего объема. Ug/ml может использоваться для указания концентрации озона в газе или жидкости.1 ug/ml = 1 mg/l – эти единицы измерения равны, но необходимы преобразования.
g/m3 = Граммы озона на кубический метр
1 g/m3 = 1 mg/l = 1 ppm озона в воде
1 g/m3 = 467 ppm в воздухе
% на вес (Проценты на вес)
Является измерением концентрации. Указывает на процентное соотношение озона в данном газовом потоке. Является обычным методом, показывающим концентрацию озона от озонового генератора. Является более сложным, чем g/m3, так как вес газа меняется в зависимости, если это газ или кислород, с которым смешивается озон.
1% Ozone = 12.8 g/m Озона в воздухе
1% Ozone = 14.3 g/m3 Oзона в кислороде
g/hr (gm/hr) = граммов озона в час
Является единицей измерения производства озона. Это наиболее обычный метод измерения производительности Озонового генератора. Мы можем измерять концентрацию озона в g/m3, затем, когда мы вычисляем расход, используя такую единицу измерения как LPM (литры в минуту), мы можем определить, сколько граммов озона произведено в единицу времени.
В чем измеряется озон
Озо́н (от др.-греч. ὄζω — пахну) — состоящая из трёхатомных молекул O3 аллотропная модификация кислорода. При нормальных условиях — голубой газ. При сжижении превращается в жидкость цвета индиго. В твёрдом виде представляет собой тёмно-синие, практически чёрные кристаллы.
Содержание
Строение озона
История открытия
Термин озон был предложен немецким химиком X. Ф. Шёнбейном в 1840 году за его пахучесть, вошёл в словари в конце XIX века. Многие источники именно ему отдают приоритет открытия озона в 1839 году. В 1840 году Шёнбейн показал способность озона вытеснять иод из иодида калия [3] :
Физические свойства
Химические свойства
Образование озона проходит по обратимой реакции:
Молекула О3 неустойчива и при достаточных концентрациях в воздухе при нормальных условиях самопроизвольно за несколько десятков минут [6] превращается в O2 с выделением тепла. Повышение температуры и понижение давления увеличивают скорость перехода в двухатомное состояние. При больших концентрациях переход может носить взрывной характер. Контакт озона даже с малыми количествами органических веществ, некоторых металлов или их окислов резко ускоряет превращение.
В присутствии небольших количеств HNO3 озон стабилизируется, а в герметичных сосудах из стекла, некоторых пластмасс или чистых металлов озон при низких температурах (—78 °С) практически не разлагается.
Озон — мощный окислитель, намного более реакционноспособный, чем двухатомный кислород. Окисляет почти все металлы (за исключением золота, платины и иридия) до их высших степеней окисления. Окисляет многие неметаллы. Продуктом реакции в основном является кислород.
Озон повышает степень окисления оксидов:
Эта реакция сопровождается хемилюминесценцией. Диоксид азота может быть окислен до азотного ангидрида:
Озон реагирует с углеродом при нормальной температуре с образованием диоксида углерода:
Озон не реагирует с аммониевыми солями, но реагирует с аммиаком с образованием нитрата аммония:
Озон реагирует с водородом с образованием воды и кислорода:
Озон реагирует с сульфидами с образованием сульфатов:
С помощью озона можно получить Серную кислоту как из элементарной серы, так и из диоксида серы:
Все три атома кислорода в озоне могут реагировать по отдельности в реакции хлорида олова с соляной кислотой и озоном:
В газовой фазе озон взаимодействует с сероводородом с образованием двуокиси серы:
В водном растворе проходят две конкурирующие реакции с сероводородом, одна с образованием элементарной серы, другая с образованием серной кислоты:
Обработкой озоном раствора иода в холодной безводной хлорной кислоте может быть получен перхлорат иода(III):
Твёрдый нитрилперхлорат может быть получен реакцией газообразных NO2, ClO2 и O3:
Озон может участвовать в реакциях горения, при этом температуры горения выше, чем с двухатомным кислородом:
Озон может вступать в химические реакции и при низких температурах. При 77 K (-196 °C), атомарный водород взаимодействует с озоном с образованием супероксидного радикала с димеризацией последнего [7] :
Озонид калия может быть получен и другим путём из гидроксида калия [8] :
NaO3 и LiO3 могут быть получены действием CsO3 в жидком аммиаке NH3 на ионообменные смолы, содержащие ионы Na + или Li + [9] :
Обработка озоном раствора кальция в аммиаке приводит к образованию озонида аммония, а не кальция [7] :
Озон может быть использован для удаления марганца из воды с образованием осадка, который может быть отделён фильтрованием:
Озон превращает токсичные цианиды в менее опасные цианаты:
Озон может полностью разлагать мочевину [10] :
Взаимодействие озона с органическими соединениями с активированным или третичным атомом углерода при низких температурах приводит к соответствующим гидротриоксидам.
Получение озона
Озон образуется во многих процессах, сопровождающихся выделением атомарного кислорода, например при разложении перекисей, окислении фосфора и т. п.
В промышленности его получают из воздуха или кислорода в озонаторах действием электрического разряда. Сжижается O3 легче, чем O2, и потому их несложно разделить. Озон для озонотерапии в медицине получают только из чистого кислорода. При облучении воздуха жёстким ультрафиолетовым излучением образуется озон. Тот же процесс протекает в верхних слоях атмосферы, где под действием солнечного излучения образуется и поддерживается озоновый слой.
В лаборатории озон можно получить взаимодействием охлажденной концентрированной серной кислоты с пероксидом бария:
Биологические свойства
Высокая окисляющая способность озона и образование во многих реакциях с его участием свободных радикалов кислорода определяют его высокую токсичность. Воздействие озона на организм может приводить к преждевременной смерти. [11]
Наиболее опасное воздействие:
Озон в Российской Федерации отнесён к первому, самому высокому классу опасности вредных веществ. Нормативы по озону:
При этом, порог человеческого обоняния приближённо равен 0,01 мг/м³. [13]
Озон эффективно убивает плесень и бактерии.
Применение озона
Применение озона обусловлено его свойствами:
Одним из существенных достоинств озонирования, по сравнению с хлорированием, является отсутствие [13] токсинов после обработки, тогда как при хлорировании возможно образование существенного количества токсинов и ядов, например, диоксина.
Применение жидкого озона
Озон в атмосфере
Атмосферный озон играет важную роль для всего живого на планете. Образуя озоновый слой в стратосфере, он защищает растения и животных от жёсткого ультрафиолетового излучения. Поэтому проблема образования озоновых дыр имеет особое значение. Однако тропосферный озон является загрязнителем, который может угрожать здоровью людей и животных, а также повреждать растения.
Озон (газ)
Токсичный, голубоватого цвета, пахучий газ с сильной окислительной способностью, образованный из трех атомов кислорода (O3).
Озон возникает естественным образом в верхних слоях атмосферы, где он образуется в результате фотохимической реакции. Он также образуется в результате электрических разрядов и химических реакций, в результате которых кислород выделяется при охлаждении. В нижних слоях атмосферы он является токсичным загрязнителем для животных и растений. Однако в стратосфере он образует защитный слой для жизни на Земле, поглощая ультрафиолетовое излучение Солнца.
1. Физические и химические свойства
2. Используется
Озон используется благодаря своим окислительным и бактерицидным свойствам для дезинфекции воздуха в замкнутых пространствах, стерилизации воды, отбеливания текстиля и выдержки вина и древесины. При лечении ран (озонотерапия) он применяется в виде струи или в водном растворе, в одной или нескольких дозах в зависимости от полученного результата. Он используется в приготовлении высыхающих масел и в синтезе некоторых растительных эссенций.
3. Атмосферный озон
3.1. Стратосферный озон и преимущества озонового слоя
3.2. Тропосферный озон и его влияние на живые организмы
На высоте ниже 10 км уровни озона очень низкие, порядка 0,03 миллионных долей. Однако, в отличие от своей полезной роли в стратосфере, озон действует у земли как окислитель, который нарушает фотосинтез и может вызвать повреждение растений (коричневые пятна на листьях, соответствующие некрозу). В районах с высоким уровнем загрязнения, где его уровень может быть намного выше, озон непосредственно влияет на здоровье человека, особенно на дыхательную систему и слизистые оболочки. Озон раздражает легкие, вызывая кашель, респираторный дискомфорт, а иногда даже отек легких. Лечение после тяжелых ингаляций заключается в строгом покое под наблюдением врача.
Количество озона в атмосфере выражается как «уменьшенная толщина», т.е. вертикальная толщина столба, в котором был бы собран весь газ, при нормальной температуре и давлении. В среднем эта толщина составляет 2,5 мм.
4. Озоновая дыра
4.1. Открытие озоновой дыры
4.2 Происхождение и последствия
Если некоторые природные факторы, такие как выброс сернистых газов при извержениях вулканов, всегда способствовали частичному и временному разрушению озонового слоя, то опасность, которую представляют промышленные выбросы хлора, ученые осуждают с 1980 года. Хлорфторуглероды (ХФУ), используемые в качестве аэрозольных пропеллентов, хладагентов или пенообразователей в некоторых жестких пенопластах, являются основной причиной разрушения озонового слоя. Многие другие химические вещества, такие как галоны (галогенизированные производные углеводородов), используемые в огнетушителях, а также некоторые растворители, такие как четыреххлористый углерод или бромистый метил, также способствуют образованию озоновой дыры. Все эти соединения чрезвычайно стабильны и могут оставаться в атмосфере в течение 50-100 лет. Они попадают на полюса и высвобождают свои атомы хлора (или брома), которые разрушают озон.
Истощая озоновый слой, человеческая деятельность поставила под угрозу нашу естественную защиту от солнца. Истощение стратосферного озона приводит к увеличению количества ультрафиолетового излучения, достигающего земли. Эти лучи могут повреждать ДНК человека, вызывать рак кожи и катаракту, а также другие заболевания. Они также оказывают вредное воздействие на растения и фитопланктон.
4.3. Международная осведомленность
С 1985 года (Венская конвенция) несколько международных конференций ознаменовали собой глобальное осознание необходимости защиты стратосферного озонового слоя и обеспечения ограничения воздействия человеческой деятельности на климат. Основные страны-производители ХФУ отказались от производства и использования этих озоноразрушающих газов. Сегодня гидрофторуглероды (ГФУ) и перфторуглероды (ПФУ), второе поколение заменителей ХФУ, безопасны для озонового слоя (хотя для его восстановления потребуются годы), но они являются мощными парниковыми газами, способствующими глобальному потеплению.
Газ озон: химические, физические свойства, формула, отличия и другое
Содержание:
Кислород – элемент VIA группы. Для него свойственны две аллотропные модификации с разными химическими формулами – кислород О2 и озон О3. Они отличаются не только составом молекул, но и различными характеристиками.
В конце XVIII века ученый Мартин Ван Марум провел эксперимент, в результате которого получил озон. Он через воздушное пространство пропускал электричество. Таким образом, образовался озон – это голубоватый газ с необычным запахом. Ученый предполагал, что полученный газ представляет собой электрическую материю.
В 1840 году ученый Кристиан Фридрих Шенбейн раскрыл структуру и свойства озона. Полученный газ он назвал «озоном» (с греч. языка «пахнуть»). Кристиан Фридрих Шенбейн провел эксперимент, где озон вытеснил йод из иодида калия.
Получение озона
Существует несколько способов получения молекул озона.
Физические свойства озона
Озон – бесцветный (в толстых слоях голубоватый) газ. Он почти в два раза тяжелее воздуха. Озон обладает специфическим запахом свежести.
Озон растворим в воде. Примеси позволяют растворяться еще быстрее. Если озон находится в состоянии газа, то он выступает в роли диамагнетика. Если озон – это жидкость, то проявляет свойства слабого парамагнетика.
Озон ядовит и губителен для бактерий. Его используют при обеззараживании воздуха и воды.
Химические свойства озона
Озон обладает сильными окислительными свойствами по сравнению с кислородом. Он реагирует с рядом веществ.
Если озон находится в состоянии газа, то реакция с сероводородом выглядит следующим образом:
H2S + O3 = SO2 + H2O
Озон способен взаимодействовать со ртутью при обычных условиях. В результате металл теряет блеск и способность липнуть к стеклу.
Токсичность озона
При умеренных концентрациях озон безвреден. Реакции с озоном характеризуются формированием свободных радикалов кислорода, которые губительны для организма при высоком содержании. Чрезмерное воздействие озона часто приводит к гибели. Озон особенно губителен для органов дыхания.
Озоновый слой в верхних слоях атмосферы
Озоновый слой – слой в верхней части атмосфера Земли, который состоит из бесцветного нестабильного газа. Он располагается на высоте 15-20 км над поверхностью планеты. Стратосфера – слой атмосферы, в котором содержится много озона.
Озон образуется в результате воздействия ультрафиолета на кислород. Слой газа задерживает все формы поступающей ультрафиолетовой коротковолновой радиации.
Озоновый экран защищает от вредного излучения, длина волн которого 290-320 нм. Это излучение может спровоцировать рак кожи. Озоновый слой появился на Земле около 600 млн лет назад в результате процесс фотосинтеза. Благодаря озоновому слою первые живые организмы смогли выйти из океана на сушу.
Дыры в озоновом слое
Озоновые дыры – локальное истощение озонового слоя. Самая большая озоновая дыра находится над Антарктидой. Если озоновый слой полностью исчезнет, то все живое на планете погибнет.
Озоновые дыры возникают по многим причинам, главная из которых – загрязнение окружающей среды. Озоновый слой разрушается под воздействием хлора, водорода, кислорода, брома и других продуктов сгорания. Выбросы фабрик, заводов и различных производств негативно влияют на выработку озона в верхних слоях атмосферы.
Реактивные самолеты выбрасывают окислы азота. Чем выше мощность турбореактивного двигателя, тем больше разрушающего вещества попадает в атмосферу. Ежегодно в воздух выбрасывается более 1 млн т соединений азота, из которых треть выбрасывают самолеты.
Защита озонового слоя
До 1989 года на производствах часто применялись галогенированные углеводороды, которые разрушают озоновый слой. Монреальская конвенция разработала программу по сокращению использования хлорфторуглеродов, которые быстро испарялись и достигали стратосферы. Они разлагаются на компоненты и разрушают озоновый слой. Из этих соединений раньше изготавливали аэрозоли, растворители и др.
Озоновые дыры произвольно создаются и исчезают. Это связано с некоторыми природными явлениями и даже климатическими особенностями. Газ озон образуется в результате воздействия ультрафиолета на кислород. Во время полярной ночи дыры образуются из-за того, что солнце не заходит несколько недель и ультрафиолет постоянно влияет на кислород. Во время полярного дня озоновый слой восстанавливается и воздействие ультрафиолета на живые организмы снижается.
Дыры могут формироваться в период активности Солнца. В результате этого они появляются и пропадают. Иногда это занимает несколько дней, реже растягивается на несколько месяцев.
Тропосферный озон
СОДЕРЖАНИЕ
Измерение [ править ]
Общий атмосферный озон (иногда его можно увидеть в сводках погоды) измеряется в столбце от поверхности до верха атмосферы, и в нем преобладают высокие концентрации стратосферного озона. Типичные единицы измерения для этой цели включают единицу Добсона и миллимоли на квадратный метр (ммоль / м2).
Формирование [ править ]
Химические реакции, участвующие в образовании тропосферного озона, представляют собой серию сложных циклов, в которых оксид углерода и летучие органические соединения окисляются до водяного пара и диоксида углерода. Здесь реакции, участвующие в этом процессе, проиллюстрированы с помощью CO, но аналогичные реакции происходят и с VOC. Окисление начинается с реакции СО с гидроксильным радикалом ( • ОН). [11] Образовавшийся при этом промежуточный радикал быстро реагирует с кислородом с образованием пероксирадикала НО.
2 •
Схема цепной реакции, которая происходит при окислении CO с образованием O 3 : [2] [11]
• OH + CO → • HOCO • HOCO + O 2 → HO 2 • + CO 2
HO 2 • + NO → • OH + NO 2 NO 2 + hν → NO + O ( 3 P), λ О ( 3 П) + О 2 → О 3 Обратите внимание, что именно эти три реакции образуют молекулу озона и будут происходить одинаково в случае окисления CO или ЛОС.
Итоговая реакция в этом случае такова:
Воздействие на здоровье [ править ]
Воздействие на здоровье зависит от прекурсоров озона, которые представляют собой группу загрязнителей, в основном образующихся при сжигании ископаемого топлива. Приземный озон создается оксидами азота, реагирующими с органическими соединениями в присутствии солнечного света. [18] Существует множество искусственных источников этих органических соединений, включая автомобильные и промышленные выбросы, а также несколько других источников. [18] Реакция с ультрафиолетовыми (УФ) лучами дневного света и этими прекурсорами приводит к загрязнению приземным слоем озона (тропосферный озон). Известно, что озон в концентрациях, обычных для городского воздуха, оказывает следующее воздействие на здоровье:
Проблемные области [ править ]
Северный фронт штата Колорадо не соответствует федеральным стандартам качества воздуха. Агентство по охране окружающей среды США включило Форт-Коллинз в зону недостижения озона в ноябре 2007 года. [22] Это означает, что экологическое законодательство США считает, что качество воздуха хуже, чем Национальные стандарты качества окружающего воздуха, которые определены в документе «Чистый воздух». Поправки к Закону о воздухе. [23] В 2018 году Ассоциация легких заняла 19-е место в округе Лаример по количеству дней с высоким содержанием озона. [24] Форт-Коллинз также занял 24-е место по количеству дней с высоким содержанием озона из 228 мегаполисов, 52-е место по 24-часовому загрязнению частицами из 217 городских районов и 156-е место по ежегодному загрязнению частицами из 203 городских районов. [24]
При мониторинге качества воздуха округ Боулдер, CO классифицируется Агентством по охране окружающей среды как часть группы из девяти округов, в которую входят городская зона Денвера и регион North Front Range. В этой зоне из девяти графств с 2004 года зарегистрированы уровни озона, превышающие стандарты EPA по озону. [25] В рамках Соглашения о ранних действиях были предприняты попытки довести качество воздуха в этом районе до стандартов EPA. Однако с 2004 года загрязнение озоном в округе Боулдер регулярно не соответствовало федеральным стандартам, установленным Агентством по охране окружающей среды. [26] Округ Боулдер продолжает попытки уменьшить часть загрязнения озоном с помощью программ, которые побуждают людей меньше водить машину и прекращать деятельность, загрязняющую озон в жаркую погоду. [27]