摘要：臭氧是氧的同素異形體，有強氧化性，在消毒、滅菌方面應用廣泛。本文簡要概述了臭氧的濃度表示方法以及臭氧濃度檢測及注意事項。

　　關鍵詞：臭氧，濃度，檢測

　　中圖分類號：X5

　　臭氧是一種強氧化劑，具有很強的殺菌消毒、漂白、除味等特性，臭氧可以清除和殺滅空氣、水、食物中的有毒物質和細菌，在消毒、滅菌過程中僅產生無毒的氧化物，多余的臭氧最終還原為氧，在被消毒物品上無殘留，無二次污染，因此廣泛應用于水消毒、食品加工殺菌凈化、食品貯藏保鮮、醫療衛生和家庭消毒凈化等方面[1]。

　　1. 臭氧濃度表示方法

　　1.1 以單位體積內所含臭氧的質量數表示，常用的單位有mg/L、mg/m3、μg/m3簡稱質量濃度，它們的關系是：1mg/L=103mg/m3=106μg/m3。我國各種標準均采用質量濃度。

　　1.2 體積濃度，用ppm或ppb作為濃度單位。ppm(parts per million)單位是指在100萬氣體體積中含有臭氧的體積數，在美國、日本等國家習慣使用體積濃度。1ppm =103ppb。在我國ppb一般指10 -9。

　　1.3 用體積百分比%(vol)和pphm來表示體積濃度的，它們的關系式是

　　1%(vol)=10 4ppm=106 pphm=107ppb

　　1.4 用重量百分比來表示臭氧的濃度。一般用%(wt)表示，%(wt)的含義是：臭氧的質量/含有臭氧氣體的質量× 100%。這樣，在標準狀態下

　　1ppm = 2.14mg/m3 = 1.66 × 10 -4 %(wt)

　　1%(wt)(空氣中)= 12.93g/m3 = 6042ppm

　　1%(wt)(氧氣中)14.3g/m3 = 6682ppm

　　1.5 表示水中溶存臭氧的單位有 mg/L、g/m3和ppm(wt)

　　mg/L ——其含義是臭氧的質量(mg)/含有臭氧水的容積(m3)

　　g/m3 ——是臭氧的質量(mg)/含有臭氧水的容積(m3)

　　ppm ——是臭氧的質量/含有臭氧水的質量× 10 6

　　1mg/L=1g/m3=1ppm

　　2. 臭氧濃度與消毒效果

　　2.1 臭氧的殺菌濃度

　　和其它消毒殺菌劑一樣，臭氧消毒也只有達到足夠的劑量，作用一定時間才能達到消殺效果。例如當臭氧濃度為0.08~0.6ppm時，對空氣中細菌繁殖體中的大腸桿菌作用 30min，其平均殺滅率達84.60~99.9%，而空氣中臭氧濃度為0.34~0.85ppm時，作用 10~30min，其殺滅率可達99.47~99.97%。又如臭氧對空氣消毒時，當濃度為0.21mg/L時，作用10min對金黃色葡萄球菌殺滅率達90.81%，如提高濃度為0.72mg/L時，作用時間仍為10min，殺滅率可達99.99%。一般講臭氧的濃度愈高其殺菌效果愈好。

　　2.2 環境臭氧濃度不能過高

　　臭氧除了對人類有益的一面外，同時它又是一種對環境污染的物質，我國環境空氣質量標準(GB3095-1996)[2]中規定臭氧的濃度限值(1小時平均)一級標準為0.12mg/m3;二級標準為0.16mg/m3;三級標準為0.20mg/m3。臭氧的工業衛生標準大多數國家zui高限值為0.1ppm(0.20mg/m3)。因此利用臭氧消毒殺菌濃度不應過高，臭氧發生器的產量不是越高越好。例如：一般家庭用室內殺菌的臭氧發生器產量應在200mg/h左右，zui高不要超過400mg/h。這樣，在臭氧殺菌工作30~60min后，室內殘余濃度低于果品家衛生標準要求。需要注意的是，一些過敏體質的人，長時間暴露在臭氧含量超過0.18mg/m3的環境下，會出現皮膚刺癢，呼吸不暢，咳嗽及鼻炎等癥狀。濃度再高，會給人體造成更大的傷害[3]。

　　3 臭氧濃度檢測方法

　　臭氧的檢測方法大致可分為化學分析法、物理分析法、物理化學分析法三類。

　　3.1.化學分析法

　　3.1.1 dian量法

　　dian量法是最常用的臭氧測定方法，我國和許多國家均把此法作為測定氣體臭氧的標準方法。其原理為強氧化劑臭氧(O3)與dian化鉀(KI)水溶液反應生成游離dian(I2)，臭氧還原為氧氣。反應式為：

　　O3 + 2KI + H2O → O2 + I2 + 2KOH

　　游離dian顯色，依在水中濃度由低至高呈淺黃至深紅色。

　　利用硫代硫酸鈉(NaS2O3)標準液滴定，游離dian變為dianhua鈉(NaI)，反應終點為完全褪色止。反應式為：

　　I2 + 2 NaS2O3 → 2NaI +NaS4O6

　　dian量法優點為顯色直觀，不需要貴重儀器。缺點是易受其氧化劑如NO、CI2等物質的干擾，在重要檢測時應減除其它氧化物質的影響。

　　3.1.2 比色法

　　比色法是根據臭氧與不同化學試劑的顯色或脫色反應程度來確定臭氧濃度的方法。按比色手段分為人工色樣比色與光度計色，此法多用于檢測水溶解臭氧濃度。

　　國內檢測瓶裝水臭氧溶解濃度有使用dian化鉀、鄰聯甲an等比色液的。其方式是利用檢測樣品顯色液管相比較，確定測樣臭氧溶解度值(0.05~0.08mg/L)，要求精確的，則利用分光光度計檢測。

　　國外利用此法做成儀器，配制標準工具與藥品作為現場抽檢使用，很方便。如美國HACH公司、日本荏原公司的DPD(二己基對苯二胺)比色盤，范圍為0.05~2mg/L。美國HACH 公司微型比色儀，利用靛藍染料脫色反應。在600nm波長比色，0.05~0.75nm/L濃度數字顯示，精度± 0.01nm/L。受其它氧化劑干擾少。

　　3.1.3 檢測管

　　將臭氧氧化可變化試劑浸漬在載體上，作為反應劑封裝在標準內徑的玻璃管內做成測管，使用時將檢測管兩端切斷，把抽氣器接到檢測管出氣端吸取定量臭氧氣體，臭氧濃度與檢測管內反應劑柱變色長度成正比，通過刻度值讀取濃度值。

　　德國、日本和我國都生產臭氧檢測管，濃度范圍分為高(1000ppm)、中(10ppm)、低(3ppm)三種，用于檢測空氣臭氧濃度，適于現場應用，使用簡便，但精度低(為±15%)。

　　3.2物理方法

　　物理方法分析臭氧現在在國際上zui流行的是紫外線吸收法[4,5]。它是利用臭氧對254nm波長的紫外線特征吸收的特性，依據比爾—郎伯(Beer-Lambert)定律制造出的分析儀器，只要選擇合適長度的吸收池，就可以檢測0.002mg/m3~5%(vol)濃度的臭氧。其線形在4~5個數量級內都很好。該法已被我國作為環境空氣中測定臭氧的標準方法(GB/T15438- 1995)。

　　紫外線吸收法不但可以適用于檢測氣體中臭氧濃度，也可以檢測水中溶存的臭氧濃度。

　　紫外線吸收法臭氧檢測：臭氧吸收短波紫外區(200~300nm)哈特雷波段紫外光，在253.7nm處具有最大吸收。在此波長，吸收系數值的范圍從303.9到313.2cm -1·mol -1·L(273K和 760mmHg)，研究者證實了該值為302.4cm -1·mol -1·L。

　　3.3 物理化學方法

　　3.3.1 靛藍二磺酸鈉(簡稱 IDS)分光光度法

　　其原理是含臭氧的氣體在有多孔玻板的吸收管中通過蘭色的IDS溶液，生成的溶液用分光廣度計在610nm處測量，通過計算得出臭氧濃度。這種方法操作比較復雜，用于檢測環境中臭氧濃度或作為基準用來標定物理方法儀器(低濃度)。

　　IDS 法也被定為國家標準用來測定環境中的臭氧濃度(HJ504-2009)[6]。

　　3.3.2 化學發光法

　　該法是利用臺過量的乙烯(或NO)與臭氧發生化學發光，用光電倍增管接受發光光強來計算出臭氧的濃度。此法在上世紀七、八十年代很盛行，曾經被美國ERP列為環境檢測標準方法之一。現已被紫外法所取代。

　　4. 臭氧濃度檢測

　　臭氧的檢測通常是指檢測臭氧發生器的臭氧產量、檢測臭氧在空氣中的濃度和檢測臭氧在水中的濃度。

　　4.1臭氧發生器產量檢測，通常是采用采用dian量法。

　　4.2空氣中臭氧濃度檢測，可使用專門用來測試空氣中臭氧含量的儀器。這種儀器的量程通常在1-1000ppm，精度在0.1-1.0ppm，LCD夜晶屏直接顯示臭氧濃度數值，市場上有便攜式的這類儀器出售，使用比較方便，國內有售。

　　4.3水中臭氧濃度檢測

　　測量水中溶存臭氧濃度[7]除了用dian量法和紫外線吸收法之外，近年來國際上普遍采用了一種稱之為“膜電極”的電化學方法，它是用一個帶有可更換的能滲透臭氧的半透膜的探頭和微處理器組成。測量時將探頭敏感部分置于臭氧水中，在陰陽極之間加一固定極化電壓，溶存的臭氧透過半透膜到達陰極表面并被還原，產生與臭氧濃度成正比的擴散電流。

　　國外在對各種半透膜材料、電極材料、電解質以及外加電壓電位的研究后，制造出一種電流的穩態電壓的膜電極，線形和再現性都很好。膜電極法抗干擾能力強、靈敏度高、量程廣、可用于在線分析和控制。國際上有越來越廣泛地使用膜電極法分析水中臭氧濃度的趨勢。美國的ATI公司，ROSEMOUNT公司和瑞士的ROS公司都有膜電極法臭氧分析儀。

　　目前最簡便的方法是使用DPD臭氧水濃度快速測試試劑盒，這種試劑的檢測范圍是0.05- 1.0mg/L。能準確、快速測定臭氧在 水中的溶解度，隨時隨地監測和把握臭氧發生器的使用狀況以及與水溶液的混合程度，測試效果與羅維邦比色盤、優于哈希比色盤，測試費用低，每盒可測150次，使得檢測成本更低，使用更方便。

　　本法尤其適合于現場分析，完全可與進口同類產品媲美，在水 行業、食品行業、飲料生產、制藥產業和化工行業中有著廣闊的應用前景。

　　5. 臭氧檢測中應注意事項

　　5.1 采樣管材料應選用抗強氧化的材料，如玻璃、聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯;不銹鋼材料也盡量少用，以減少采樣管中臭氧損耗。

　　5.2 采樣管應盡量短，測量低濃度時一般不要超過2m。

　　5.3 從采樣管到檢測儀器，不要漏氣，否則測量值偏低。

　　5.4 檢測較低濃度(如檢測環境)臭氧時，新的聚四氟乙烯管也要充分的進行“臭氧化”，即通過含較高濃度臭氧的氣體來穩定采樣管內壁。日本荏原公司認為要20min以上才能穩定，而美國莫尼特公司要求數小時。

　　5.5 采樣管要定時清洗、吹干。不清潔的采樣管會使測量值偏低很多。

　　5.6 臭氧分析儀要定時進行標定，以保證測量數據可靠。