[科普中国]-全球臭氧监测

臭氧简介

臭氧（O₃）又称为超氧，是氧气（O₂）的同素异形体，在常温下，它是一种有特殊臭味的淡蓝色气体。臭氧主要分布在10~50km高度的平流层大气中，极大值在20~30km高度之间。在常温常压下，稳定性较差，可自行分解为氧气。臭氧具有青草的味道，吸入少量对人体有益，吸入过量对人体健康有一定危害。不可燃，纯净物。氧气通过电击可变为臭氧。

臭氧是地球大气中一种微量气体，它是由于大气中氧分子受太阳辐射分解成氧原子后，氧原子又与周围的氧分子结合而形成的，含有3个氧原子。大气中90%以上的臭氧存在于大气层的上部或平流层，离地面有10～50千米，这才是需要人类保护的大气臭氧层。还有少部分的臭氧分子徘徊在近地面，仍能对阻挡紫外线有一定作用。但是，一些专家发现地面附近大气中的臭氧浓度有快速增高的趋势，就令人感到不妙了。虽然臭氧在平流层起到了保护人类与环境的重要作用，但若其在对流层浓度增加，则会对人体健康产生有害影响。臭氧对眼睛和呼吸道有刺激作用，对肺功能也有影响，较高浓度的臭氧对植物也是有害的。

从臭氧的性质来看，它既可助人又会害人，它既是上天赐与人类的一把保护伞，有时又像是一剂猛烈的毒药。迄今为止，对于臭氧的正面作用以及人类应该采取哪些措施保护臭氧层，人们已达成共识并做了许多工作。但是，对于臭氧层的负面作用，人们虽然已有认识，但到二十一世纪出除了进行大气监测和空气污染预报外，还没有真正切实可行的方法加以解决。

臭氧浓度监测仪检测原理我们知道地球大气层上有一层臭氧层，科学家们已经发现臭氧层能吸收紫外线，研究表明臭氧仅对波长253.7nm的紫外线具有最大吸收系数，在此波长下紫外线通过臭氧会产生衰减，符合兰波特——比尔定律。该方法已被美国等国家作为臭氧标准分析方法。

该臭氧检测仪就是采用紫外线吸收法的原理，用稳定的紫外灯光源产生紫外线，用光波过滤器过滤掉其它波长紫外光，只允许波长253.7nm通过。经过样品光电传感器，再经过臭氧吸收池后，到达采样光电传感器。通过样品光电传感器和采样光电传感器电信号比较，再经过数学模型的计算，就能得出臭氧浓度大小。

电路原理的实现基本电路由电源部分、紫外灯控制、紫外光线样品检测、紫外光线采样检测，对数放大器Log100、模拟输出及显示六大部分组成。

基本结构检测仪主要由低压紫外灯，光波过滤器、入射紫外光反射器、臭氧吸收池、样品光电传感器、采样光电传感器、输出显示、电路部件构成。

监测方法随着工业的发展，环境问题日益突出，对包括臭氧在内空气中总氧化物浓度的测定日益成为研究的重点。人们早已发明了多种方法追踪大气中的臭氧浓度， 在1969 年出版的分析化学系列丛书中有20 多种方法。迄今为止仍普遍采用的主要有Kl 氧化还原法，靛蓝退色反应法以及DPD 法。20 世纪70 年代后出现了许多和电子技术紧密相关的分析方法，如化学发光法、电化学法、紫外光谱法、荧光法等，已经成为环境臭氧测定的主要方法。1

必要性及技术趋势臭氧是一种非常重要的气体，它不仅关系着人类的健康，还和生态环境有着密切的关系。随着臭氧空洞的扩大，空气污染的加剧，臭氧的检测更具有重大的意义。但由于臭氧的高氧化性，对它进行高灵敏度检测的方法仍是一项极具挑战性的任务。荧光法是一种高灵敏度和检测限低的简单检测臭氧的方法。因而开发新型的荧光探针能特异性和快速的监控大气中的臭氧是最具有发展前景的。2