室内环境中臭氧的监测方法

方 娜，王国庆

(濮阳职业技术学院石油化工与环境工程系，河南濮阳 457000)

众所周知，臭氧对人类赖以生存的地球具有十分重要的保护作用。大气中的臭氧，主要集中在地球表面上方20～25 km高度的范围内，其含量仅占大气的一亿分之一，但是由于其能强烈的吸收太阳辐射出来的紫外线，从而防止过多的紫外线到达地球表面，影响各种生物的存在、繁衍和发展。同时，由于臭氧的特殊结构，其性质非常活泼，氧化性很强，杀菌性能良好，所以臭氧在环境保护方面的应用也十分广泛，主要集中在污水处理、饮用水消毒、化工、食品保鲜、医疗卫生等多个领域。但是近年来，臭氧也逐渐成为了现代城市环境，尤其是室内环境中空气污染物的其中一种，所以室内环境中臭氧的监测变得十分重要。

1 臭氧的性质

臭氧，是氧气的同素异形体，分子式为O3，常温下为无色气体。在生活环境中，当臭氧的浓度达到0.02 mg/m3时，人们就可以嗅到。大气环境中臭氧的含量很低时，其具有一种特殊的草腥味，但含量增大后，则呈现出淡蓝色，且有特殊的刺激性。

臭氧由于其分子结构的特殊性，化学性质非常活泼，导致其稳定性极差，在常温下即可自行分解为氧气分子和氧原子，温度升高，其分解速率会更快。而由于其反应过程中游离出来的氧原子化学性质极其活泼，氧化性很强，所以臭氧杀菌性能很好。

2 室内环境中臭氧的来源与危害

2.1 室内环境中臭氧的来源

室内环境中臭氧主要来源于两方面:一是来自室外，主要是汽车排放的尾气在大气中所形成的二次污染物——光化学烟雾;另一方面主要来自于室内，主要为各类家用电器(例如电视机、电子消毒柜、紫外灯、负离子发生器、复印件、打印机等)在使用过程中所产生的。

2.2 室内环境中臭氧的危害

臭氧在室内环境中经一段时间后，其浓度会有一定程度的降低。这主要表现在两方面:一是臭氧本身是一种强氧化剂，故在其氧化室内空气中的其他组分时，臭氧自身会被还原为氧气;二是臭氧可以被室内环境中的纺织品、塑料制品或橡胶制品等吸附，从而导致其浓度衰减而降低。但是当其浓度超过人体的承受范围时，便对人体健康产生不同程度的危害，能刺激黏膜引起支气管炎和头疼，扰乱中枢神经。具体表现在以下几方面:

①强烈刺激人的呼吸道，造成咽喉肿痛、胸闷咳嗽、引发支气管炎和肺气肿;②造成人的神经中毒，头晕头痛、视力下降、记忆力衰退;③对人体皮肤中的维生素E起到破坏作用，致使人的皮肤起皱、出现黑斑;④破坏人体的免疫机能，诱发淋巴细胞染色体病变，加速衰老，致使孕妇生畸形儿;⑤复印机墨粉发热产生的臭氧及有机废气更是一种强致癌物质，它会引发各类癌症和心血管疾病。

3 室内环境中臭氧的监测方法

随着技术的发展，人们生活水平的提高，室内环境问题愈加引起了人们的关注，其中，臭氧作为室内空气污染物的其中之一也越来越受到关注，其测定方法随着科学技术的提高而不断有所创新［1］。

在诸多测定臭氧的方法中，主要分为两大类:仪器分析法和化学分析法。

3.1 仪器分析法

3.1.1 紫外光度法

研究表明，臭氧对254 nm波长的紫外光存在特征吸收的特性［2］。当采集到的室内空气样品通过流量控制器进入臭氧分析仪的气路系统，样品空气直接地或交替进入吸收池中，通过光检测器在测定波长为254 nm时，分别检测出每一个循环周期零空气和样品空气在经过吸收池之后的透光强度I0和I，根据朗伯—比尔定律，计算出室内空气样品中臭氧的含量。

使用此方法进行测定，测定条件为温度25℃，大气压为 101.325 kPa，检出限为 1.962 μg/m3;当测定条件为温度0℃，大气压为101.325 kPa，其检出限为2.14 μg/m3。目前紫外光度法已被认定为我国室内空气中臭氧监测的仲裁法进行使用［3］。

3.1.2 化学发光法

此方法测定室内环境中臭氧浓度的原理是依据臭氧和乙烯反应生成高能级的激发态甲醛，当其由激发态回到基态时，便会放出光子(hv)，同时发射300～600 nm的连续光谱，其峰值波长为435 nm，且发光强度与臭氧浓度呈线性关系，从而即可测得室内环境中臭氧的浓度［4］。

反应式如下:

3.2 化学分析法

3.2.1 靛蓝二磺酸钠(IDS)分光光度法

此方法利用液体吸收法进行采样，用靛蓝二磺酸钠溶液作为吸收液来采集室内空气样品(吸收管外要罩上黑布套，采样过程中要严格避光)。在有磷酸盐缓冲溶液存在的条件下，臭氧与其中的靛蓝二磺酸钠反应以后，生成靛红二磺酸钠。此溶液在610 nm处有特征吸收峰存在，可在此测定条件下根据蓝色颜色减弱的程度定量测定空气样品中臭氧的含量。测定过程中，室内环境中的NO2、Cl2、ClO2、SO2、H2S、HF、过氧乙酰硝酸酯(PAN)等都会对臭氧的测定有所干扰，故需在采样或测定前除去干扰物。此方法的检出限为:当采样体积为5～30 L，本法的测定浓度范围为0.030～1.200 mg/m3;当采样体积为30 L时，其检出限为0.01 mg/m3。

目前靛蓝二磺酸钠分光光度法已作为我国环境空气及室内空气中臭氧测定的国家标准方法。

3.2.2 硼酸碘化钾分光光度法

此方法也是用液体吸收法进行采样，吸收液为含硫代硫酸钠的硼酸碘化钾溶液。利用吸收液中的碘离子与室内空气样品中的臭氧及其他氧化剂进行氧化还原反应，用分光光度法于352 nm处对反应后得到的溶液测定其吸光度A。同时，采集零空气，即除去臭氧的空气(可在三氧化铬氧化管之后、吸收管之前串联抽样过滤器)，在同样条件下测定该溶液的吸光度A0，总氧化剂的吸光度A扣除零空气的吸光度A0，即为此实验中臭氧析出碘的吸光度［5］。

当采样体积为30 L时，此方法的最低检出浓度为0.006 mg/m3。

此方法测定时，需在吸收管前增设一个三氧化铬氧化管，以便除去SO2、H2S等还原性气体的干扰。

对于臭氧的监测方法，除了以上几种，目前电化学法、荧光法等监测方法也常用于臭氧浓度的监测。

4 小结

臭氧对地球的保护作用不仅体现在对我们人类健康的保护作用，同时对全球生态环境也有着十分重要的密切关系。但是，对于室内环境来说，由于相对空间小，且环境处于封闭状态，因此，即使臭氧的含量或浓度很低，也对人体健康存在直接的或潜在的影响和危害。综上所述，对于室内环境中臭氧的监测，灵敏度高、选择性好、干扰物少、方法简便、且监测仪器装置简单、便携、易在线监测是今后分析监测方法和监测仪器的研究方向。

［1］国家环境保护总局.空气和废气监测分析方法［M］.第4版增补版.北京:中国环境科学出版社，2003:129-138.

［2］奚旦立，孙裕生，刘秀英.环境监测［M］.第3版.北京:高等教育出版社，2004:181-182.

［3］杨德模，秦晓洲，凌 勇.大气中臭氧浓度测定方法研究［J］.装备环境工程，2009，6(5):16-24.

［4］孙淑霞，李路军.臭氧检测技术研究进展［J］.科技信息，2012，9:45-46.

［5］李 俐，陈 坚.大气臭氧及其分析方法的研究进展［J］.分析科学学报，2001，17(2):166-170.