臭氧

化學式O₃，式量47.998，氧元素的一種同素異形體。有魚腥氣味的淡藍色氣體。臭氧有強氧化性，是比氧氣更強的氧化劑，可在較低溫度下發生氧化反應，如能將銀氧化成過氧化銀，將硫化鉛氧化成硫酸鉛、跟碘化鉀反應生成碘。松節油、煤氣等在臭氧中能自燃。有水存在時臭氧是一種強力漂白劑。跟不飽和有機化合物在低溫下也容易生成臭氧化物。用作強氧化劑，漂白劑、皮毛脫臭劑、空氣淨化劑，消毒殺菌劑，飲用水的消毒脫臭。在化工生產中可用臭氧代替許多催化氧化或高溫氧化，簡化生產工藝並提高生產率。液態臭氧還可用作火箭燃料的氧化劑。存在於大氣中，靠近地球表面濃度為0.001～0.03ppm，是由大氣中氧氣吸收了太陽的波長小於185nm紫外線後生成的，此臭氧層可吸收太陽光中對人體有害的短波（30nm以下）光線，防止這種短波光線射到地面，使人類免受紫外線的傷害。

基本介紹

• 中文名：臭氧
• 英文名：Ozone
• 別稱：超氧
• 化學式：O3
• 分子量：47.9982
• CAS登錄號：10028-15-6
• EINECS登錄號：233-069-2
• 熔點：-192℃
• 沸點：-111℃
• 水溶性：1體積水溶解0.494體積臭氧
• 密度：2.14g/L(0°C，0.1MPa)
• 外觀：常溫下藍色氣體
• 套用：用於醫學、農業、餐飲業、殺菌、除甲醛等
• 安全性描述：工作場所限值0.15ppm
• 發生方法：照射法、電解法、放射化學法等
• 特性：強氧化性

簡介

基礎性質

臭氧，化學分子式為O₃，又稱三原子氧、超氧，因其類似魚腥味的臭味而得名，在常溫下可以自行還原為氧氣。比重比氧大，易溶於水，易分解。由於臭氧是由氧分子攜帶一個氧原子組成，決定了它只是一種暫存狀態，攜帶的氧原子除氧化用掉外，剩餘的又組合為氧氣進入穩定狀態，所以臭氧沒有二次污染。

液態臭氧是深藍色，密度1.614g/cm³（液，-185.4℃），沸點-111.9℃，固態臭氧是藍黑色，熔點-192.7℃。分子呈V形，不穩定。常溫下分解較慢，在164℃以上或有催化劑存在時或用波長為25nm左右的紫外線照射臭氧時加速分解成氧氣。在常溫常壓下臭氧為氣體，其臨界溫度-12.1℃，臨界壓力5.31MPa。氣態時為淺藍色，液化後為深藍色，固態時為紫黑色。氣體難溶於水，不溶於液氧，但可溶於液氮及鹼液。液態臭氧在常溫下緩慢分解，高溫下迅速分解，產生氧氣，受撞擊或摩擦時可發生爆炸。

臭氧在水溶液中的分解速度比其在氣相中的分解速度快。臭氧在水中分解半衰期與溫度及pH值有關。隨著溫度升高，分解速度加快。溫度超過100℃時，分解劇烈；溫度達到270℃時，可立即轉化為氧氣。pH值越高，分解就越快。在常溫常態常壓的空氣中分解，半衰期約為15～30min。

臭氧的嗅閾值為0.02mL/m³，如果濃度達到0.1mL/m³時，就會刺激黏膜，濃度達到2mL/m³時會引起中樞神經障礙。

強氧化性

臭氧可使大多數有機色素褪色。可緩慢侵蝕橡膠、軟木，使有機不飽和化合物被氧化。常用於：飲料的消毒和殺菌，空氣淨化、漂白、水處理及飲水消毒、糧倉殺滅黴菌及蟲卵；與有機不飽和物反應，可生成臭氧化物，這些臭氧化物在水的存在下可分解，原來的不飽和鍵開鏈，生成醛、酮和羧酸等。由於產生臭氧分解，故可用作合成手段及確定有機物結構。

臭氧具有極強的氧化性和殺菌性能，是自然界最強的氧化劑之一，在水中氧化還原電位僅次於氟而居第二位。同時，臭氧反應後的產物是氧氣，所以臭氧是高效的無二次污染的氧化劑。作為強氧化劑，其特點如下：①可用作選擇氧化、主產品得率高；③氧化溫度低，在常壓下氧化能力也較強，且對敏感物質的氧化有利；③反應速度快，可定量氧化；④使用與製造方便。

臭氧的套用基礎是其極強的氧化能力與殺菌能力。臭氧的套用按其作用分類，可分為：殺菌、脫色、脫臭、脫味及氧化分解。按其套用領域分，主要套用在以下領域：水處理；食品加工、存儲、保鮮；家用電器；醫療衛生；化學氧化。

檢測手段

臭氧分析方法主要有光譜分析和電化學分析。常用檢測方法主要為碘量法、靛藍二磺酸鈉分光光度法、紫外吸收法和化學發光法。實驗室常用的是碘量法。將臭氧通入碘化鉀溶液中，可使碘游離出來，這一反應可用作臭氧的定量分析。

碘量法利用臭氧與KI生成 I₂，以澱粉為指示劑，用硫代硫酸鈉滴定，也可用澱粉試劑顯色後，根據顏色深淺，在550nm處比色測定。

發展簡史

早在1785年，德國物理學家馮·馬魯姆用大功率電機進行實驗時發現，當空氣流過一串火花時，會產生一種特殊氣味，但並未深究。此後，舒貝因於1840年也發現在電解和電火花放電實驗過程中有一種獨特氣味，並斷定它是由一種新氣體產生的，從而宣告了臭氧的發現。

第一次世界大戰期間，一些德國士兵最早將臭氧套用於治療厭氧菌感染所致的皮膚壞疽；1936 年，法國醫生P.Aubourg最早提倡將臭氧注入直腸治療結腸炎。從此以後，醫務科研人員、醫務工作者對臭氧在臨床上的套用取得了日新月異的發展。臭氧在國外，尤其是在歐洲臨床上套用已有50 餘年的歷史，九十年代後，臭氧套用進入我國，主要將臭氧套用於治療腰間盤突出、清除自由基抗衰老等方面、之後臭氧在臨床的套用迅速發展起來，正成為一種套用廣泛，作用強大的新藥物、新方法。

我國從20世紀80年代初期，已開始採用臭氧對飲用水消毒和工業廢水深度處理予以注意，但發展較慢。在我國目前的城市供水中，絕大多數水廠均採用混凝、沉澱、過濾、消毒的處理工藝，其中消毒工藝主要採用氯氣和漂白粉，使用臭氧的比例很低。同時，將臭氧套用於冷卻水處理方面的實踐，也還剛剛開始。但由於臭氧法處理的經濟性、可靠性及絕對無毒、無二次污染等一系列優點，可以預言，臭氧在我國也必將得到普及。

產生方法

產生臭氧的方法主要有紫外照射法、電解法、放射化學法和介質阻擋放電法。

紫外照射法

紫外照射法是利用紫外線照射干燥的氧氣，使一部分氧分子被激活離解成氧原子，進而形成臭氧。紫外照射法產生臭氧的缺點是能耗高、臭氧濃度低，因此紫外照射法用於大量生產臭氧是不現實的，只適合於少量、低濃度要求的各種試驗，如空氣消毒、滅菌、除臭等，常見於消毒碗柜上使用。

電解法

電解法製備臭氧技術創立於1840年，主要通過採用低壓直流電對水進行電解，使水在陽極-溶液界面上發生氧化反應產生臭氧。該臭氧製備裝置由電解質溶液和陰陽兩極構成。臭氧在陽極析出，陰極可分為兩種，分別為析氫陰極和氧還原陰極。八十年代以前，電解液多為水內添加酸、鹽類電解質，電解面積比較小，臭氧產量低，運行費用高。經過人們對極板材料、電解液與電解機理、過程方面的大量研究，電解法制臭氧技術有了很大的進步。近來發展的SPE（固態聚合物電解質）電極與金屬氧化催化技術，使電解純淨水得到14%以上的高濃度臭氧。電解法產生臭氧具有濃度較高、成份純淨、水中溶解度高、對進料空氣無須進行預處理且不會產生氮氧化物；此外，該臭氧生產設備小且輕便，結構簡單，無噪聲、便攜，因此其套用前景非常廣闊。其主要缺點是能耗較大，經過進一步改進，設法降低成本和電耗後，有可能與目前廣泛使用的介質阻擋放電法相競爭。

在電解法製備臭氧的方法中，其中以二氧化鉛作電極的方法占主流，如何提高臭氧產生效率是電解法產生臭氧的主要研究方向。我們知道，在電化學反應中，pH、溫度、電流密度和電極的種類是最關鍵的，現在有很多對二氧化鉛電極進行改性的文獻報導，比如在二氧化鉛電極中摻少量的二氧化鈦，可以大大提高二氧化鉛電極的電流效率和導電性，但未能改變二氧化鉛的腐蝕問題；而β型二氧化鉛的穩定性更好，且價格適中，且產生的臭氧濃度可達13%以上，同時不產生有害的氮氧化合物。但是β型二氧化鉛在高電壓和酸性條件下易重結晶，造成陽極催化層β型二氧化鉛催化效率不穩定；陰陽極催化層容易脫附，使膜電極工作的壽命很短，嚴重時還會導致短路；現有的膜電極催化層製備工藝不夠穩定，而造成這種問題的主要原因是催化層與在膜上附著的不是很緊密。基於二氧化鉛及SPE膜電極的優缺點，後續研究二氧化鉛與SPE複合膜電極是非常有必要的。

放射化學法

放射化學法是利用各种放射源核輻射離解氧分子生成臭氧。該法已有兩種工藝用於工業型臭氧生產，一是氧同裂變產物接觸，由輻射、氧同裂變產物及二次輻射的熱碰撞產生臭氧。二是僅在輻射下生成臭氧，該方法因採用放射源其成本高、安全性差，只適用於某些特殊情況，不適合於工業大量生產。

介質阻擋放電法

也稱無聲放電法（簡稱DBD法）。通過交變高壓電場在氣體中產生電暈，電暈中的自由高能電子離解氧氣分子，經碰撞聚合為臭氧分子。介質阻擋放電法具有能耗相對較低、單機臭氧產量大，氣源可用乾燥空氣、氧氣或含氧濃度較高的富氧氣體等優點，因此工業上合成臭氧大多採用此法。

上個世紀，人們通常生產獲取臭氧是採用熱化學方法。雖然熱化學理論所計算得到的臭氧率（產生臭氧的能量利用效率）理論值是1200g/（kW·h），可實際生產中只有4%～12%的轉換比。剩餘的能量都轉化成了熱量逸散，實際產率遠遠達不到理論值。21世紀以來，為了提高密封容器中臭氧濃度和產率，使生產成本降低，科學家們進行了眾多的學術研討交流。隨著理論研究不斷進行，技術工藝不斷完善，其中主要研究方向集中在不同的原料、相關的氣體、不同的電極形式、不同的反應介質、電極材料以及放電形式等方面。

電漿放電過程中產生臭氧的基本原理是含氧氣體在放電反應器內所形成的低溫電漿氛圍中，一定能量的自由電子將氧分子分解成氧原子，之後通過三體碰撞反應形成臭氧分子，同時也發生著臭氧的分解反應。

臭氧消毒技術及套用

臭氧消毒優點

（1）消毒無死角，殺菌效率高，除異味。消毒進行時臭氧發生裝置產生一定量的臭氧，在相對密閉的環境下，擴散均勻，通透性好，克服了紫外線殺菌存在的消毒死角的問題，達到全方位、快速、高效的消毒殺菌目的。另外，由於它的殺菌譜廣，既可以殺滅細菌繁殖體，芽孢，病毒，真菌和原蟲孢體等多種微生物，還可以破壞肉毒桿菌和毒素及立克次氏體等，同時還具有很強的除霉、腥、臭等異味的功能。

（2）無殘留、無污染。臭氧利用空氣中的氧氣產生的，消毒氧化過程中，多餘的氧原子在30min後又結合成為分子氧，不存在任何殘留物質，解決了消毒劑消毒時殘留的二次污染問題，同時省去了消毒結束後的再次清潔。

消毒作用機制

臭氧是一種強氧化劑，其分子極不穩定，能分解產生氧化能力極強的單原子氧(O)和羥基(OH)，是獨有的融菌型製劑，可迅速融入細胞壁，破壞細菌、病毒等微生物的內部結構，對各種致病微生物有極強的殺滅作用。滅菌過程屬生物化學氧化反應。其作用主要是通過以下三種形式實現的：（1）臭氧能氧化分解細菌內部葡萄糖所需的酶，使細菌滅活死亡；（2）作用於細菌細胞內的核物質，如核酸中的嘌呤和嘧啶，破壞它們的細胞器和DNA、RNA，使細菌的新陳代謝受到破壞，導致細菌死亡；（3）臭氧與細菌細胞壁脂類雙鏈反應，透過細胞膜組織，侵入細胞內，作用於外膜的脂蛋白和內部的脂多糖，使細菌發生通透性畸變而溶解死亡；（4）臭氧作用於病毒的衣體殼蛋白的4條多肽鏈，並使RNA受到損傷，破壞形成它的蛋白質。噬菌體被臭氧氧化後，其表皮被破碎成許多碎片，從中釋放出許多核糖核酸，干擾其吸附到暫存體上。

臭氧的作用主要集中在抗炎抗感染、止疼陣痛、氧化膽固醇、提高機體免疫力、向缺血組織供氧五個方面。但因臭氧分子結構是三個氧原子組成的特殊分子，雖有很強的氧化性，但也非常不穩定，常溫常壓下，20 分鐘後會自動還原為氧。所以，臨床上套用的臭氧都是現用現制的，常用臭氧發生器製取。其生成原理可通過高壓放電、電暈放電、電化學、光化學、原子輻射等方法得到，原理是利用高壓電力或化學反應，使空氣中的部分氧氣分解後聚合為臭氧，是氧的同素異形體轉變的一種過程。製成臭氧後，可以根據需要，溶解於滅菌水中、血液中、體液中、或者直接作用於組織，達到不同的治療目的。

臨床套用

臭氧在臨床的套用已經從最開始的治療結腸炎，皮膚壞疽發展到今天的治療腦中風、風濕性疾病、關節疾病、椎間盤突出症、抗自由基防衰老、急慢性肝炎、前列腺炎、壓瘡引起的慢性傷口、陰道炎等方面，但從治療效果、操作技術、推廣套用等方面主要體現在以下幾方面：

治療椎間盤突出症

在臨床上套用最廣泛，技術比較成熟的是治療頸、腰間盤突出症。現在一般採用經皮雷射汽化減壓術聯合臭氧介入治療方法，在局麻下採用彎針技術，在雷射汽化時將針尖位置不斷調整，直到理想位置，置入雷射光纖，分兩次汽化，汽化後，將一定濃度（50ug/ml）的臭氧用注射器注入椎間盤及椎旁間隙，從而達到消炎，止痛等功效。用此種方法治療後不容易復發，而且對患者沒有副作用，目前是各醫院相繼採用的一項新技術。

治療病毒性肝病

臭氧治療急慢性病毒性肝炎效果也比較顯著。病毒性肝炎患者由於肝細胞受到病毒侵害，發生水腫、變性等炎性反應，臭氧是一種強氧化劑，可以迅速使病毒的RNA 變性，細菌的新陳代謝停止，因此，起到消炎作用。

由於臭氧還有增強人體免疫力，並且誘導產生細胞因子，保護肝臟的作用，因此，臭氧被套用於治療病毒性肝炎。研究資料還顯示，臭氧治療很快能夠降低患者體內的轉氨酶，能夠退黃，還能夠降低體內病毒水平，抑制病毒複製，是一種無毒副作用的新治療方法。2000 年，臭氧治療病毒性肝炎在歐洲被批准套用於臨床，2004 年，此項技術被批准套用於我國臨床治療。

治療缺血缺氧疾病

Tylicki 等報導，動脈硬化並發下肢動脈血栓的12 名血透患者分別進行了9次高壓臭氧大自血治療，結果，總膽固醇平均下降了8.34%，低密度脂蛋白平均下降了17.9%，而Ⅷ因子活性未出現有意義的改變，這說明此法不危害患者的血管內皮系統，而總膽固醇和低密度脂蛋白的降低則有利於患者下肢動脈硬化的改善。

在國內，已經把臭氧套用於治療婦科感染，如念珠菌性陰道炎；也有把臭氧水沖洗結合微波治療慢性宮頸炎、把臭氧自血療法套用在支氣管哮喘的患者身上，並取得較好療效以及將臭氧用於治療燒傷引起的創面癒合，效果非常顯著的報導。

臭氧自從套用於臨床以來，雖然時間不超過50 年，但是已經在很多方面顯示出了它的優勢，並在逐漸代替一些傳統的治療手段。1999 年，義大利發起並建立了國際醫療臭氧協會（IMOS），主要目的是為了促進臭氧的基礎研究和臨床套用，並為臨床提供治療的規範標準。

目前，該協會正和廣大的醫務工作者一起，尋找臭氧套用於臨床的新方法、新方向，例如：在治療腰間盤突出症時，考慮多途徑穿刺入路、臭氧技術與膠原酶技術結合、雙針技術等等。相信很快將會有更多更好的臭氧新技術套用於臨床，為越來越多的患者帶來福音。由此看來，臭氧的發展前景應該十分廣闊。但是，臭氧在臨床的套用上也存在禁忌症。

首先，臭氧不能被直接吸收入肺，因為直接吸入會引起肺泡上皮細胞破壞；其次，蠶豆病的患者不能進行臭氧血療；第三，臭氧治療會引發極少的過敏反應；第四，在進行臭氧治療時，過大的濃度和劑量會引發中毒反應。

蔬菜病害防治

用臭氧防治蔬菜病害在國外早有研究，國內近幾年陸續也有相關報導。利用溫室植物病害臭氧防治器產生的低質量分數的臭氧，可以防治溫室黃瓜、青椒、茄子等果菜類作物的所有氣傳病害和大部分土傳病害。低質量分數的臭氧能有效預防黃瓜霜霉病、白粉病、炭疽病、蔓枯病、花葉病毒的大面積發生，對茄子、菜豆灰霉病也有預防作用。除對病害有顯著防治效果外，臭氧對部分蟲害也有防治效果，如對蚜蟲的防治率達63%～68%。

去除蔬菜農藥殘留

吃蔬菜時，最讓人擔心的就是農藥殘留問題。儘管農業行政管理部門對降低農藥殘留問題已制定了很多的辦法，強調要合理使用農藥，提倡使用生物農藥和高效、低毒、低殘留農藥，但是，還是經常有蔬菜農藥中毒事件的發生。傳統的去除農藥殘留的方法有：浸泡水洗、鹼水浸泡、去皮、貯存、加熱等。中國農業大學潘燦平博士指出，傳統的清水浸泡辦法幾乎不能去除蔬果殘留農藥，高濃度臭氧浸泡才能有效去除農藥殘留。有研究表明，用臭氧培養豆芽，臭氧可以有效降解豆芽上的農藥。將豆芽用3mg/L的臭氧水浸泡30min後再培養8h，其上的農藥降解如下：克菌丹100%，二嗪農76%，敵敵畏96%。用臭氧處理蔬菜上的百菌清、氧化樂果、敵百蟲和敵敵畏，處理後的農藥殘留均達到國際允許標準。

蔬菜保鮮加工

蔬菜的清洗與消毒

利用臭氧的氧化和殺菌作用，採用含臭氧水清洗果蔬，不僅能有效地殺死蔬菜表面上附著的致病菌和腐敗菌，而且能除去蔬菜表面殘存的其他有毒物質。它是保持和提高新蔬菜食品安全性的方法之一。研究表明，該方法可使果蔬表面的細菌總數降低90%以上，尤其是對埃希氏大腸桿菌的殺滅效果特別明顯。

蔬菜鮮切

西方已開發國家早在20世紀50年代就開始研究並生產鮮切蔬菜，現已形成完整、先進、系統的加工體系。隨著人們生活步伐的加快以及對食品安全性認識的提高，鮮切蔬菜在我國也逐步流行。但是，目前，一般超市出售的鮮切蔬菜大都是經過簡單清洗、分切等粗加工處理，缺少先進的淨化處理加工工藝，消費者心中仍有所顧慮，對它的安全、衛生仍有所質疑。臭氧對蔬菜表面的微生物有良好的殺滅作用，且它的氧化性可將果蔬產生的傷乙烯氧化破壞，對延緩蔬菜後熟，保持蔬菜新鮮品質有理想的效果。最近，國內外對臭氧在鮮切蔬菜中的套用進行了一些研究，研究表明，經臭氧水浸泡，不但可以顯著減少鮮切蔬菜表面的微生物 ，提高產品在微生物方面的安全性，還能明顯抑制了鮮切蔬菜中葉綠素的降解，對多酚氧化酶的活性有抑制作用，保護了維生素C，但對還原糖可能具有一定的氧化作用。

蔬菜貯藏

蔬菜採收後仍是活的有機體，呼吸作用是蔬菜採收後最主要的生理活動之一。抑制了呼吸作用，就可以使蔬菜的保鮮期延長。有眾多實驗表明，在蔬菜的貯藏中臭氧可以明顯地抑制其呼吸作用。其作用的原理就是蔬菜在貯藏過程中容易釋放乙烯，而臭氧可以氧化除去乙烯，從而減緩果蔬的新陳代謝作用。另外，臭氧還能破壞有機物或無機物的污濁氣味，具有除臭、淨化空氣的作用，因此可用於蔬菜貯藏環境的消毒和維持有利於蔬菜活力保持的環境。

鹽漬菜脫鹽

蔬菜旺季容易出現吃不完，淡季不夠吃。人們通常把一些蔬菜做成泡菜、鹽漬菜。如榨菜、雪菜、蘿蔔等是主要的醃漬蔬菜，在醃製加工時，一般採用8%～15%，甚至更高濃度的食鹽進行醃製，致使味道太鹹，無法直接食用，甚至可能出現食鹽中毒。所以鹽漬蔬菜需脫鹽後食用，傳統的脫鹽方法採用自來水浸泡，脫鹽後微生物大量繁殖，尤其是夏季，易出現長膜、生花、發軟等現象。臭氧具有殺滅多種微生物的特點，有研究表明，利用臭氧浸泡進行脫鹽處理的鹽漬菜，相對於自來水浸泡處理的鹽漬菜，微生物數量明顯下降。

臭氧氧化技術及套用

氧化機理

臭氧具有的強氧化性是因為臭氧分子中氧原子具有強親電子或親質子性。臭氧分解後產生新生態氧原子，在水中可形成具有強氧化作用基團-羥基自由基，可快速除去廢水中的有機污染物，而自身分解為氧，不會造成二次污染。

目前認為臭氧與有機物的反應有2種途徑：

（1） 臭氧以氧分子形式與水體中的有機物直接反應。

該方法選擇性較強，一般攻擊帶有雙鍵的有機物，對芳香烴類和不飽和脂肪烴有機化合物的效果更好。

（2） 鹼性條件下臭氧在水體中分解後產生氧化性很強的羥基自由基等中間產物，羥基自由基與有機化合物發生氧化反應。

該氧化方式無選擇性。

廢水處理

臭氧氧化技術用於廢水處理有如下2種情況：（1）臭氧作為預處理或後處理，與其他方法聯合使用，如絮凝+臭氧、臭氧+生物濾池（生物活性炭法等）、臭氧+膜處理；（2）臭氧自身氧化處理，如：臭氧、臭氧-雙氧水、臭氧-雙氧水/UV光氧化、臭氧/UV光氧化、臭氧-固體催化劑（固體催化劑如活性炭等）。

混凝 - 臭氧氧化技術

混凝-臭氧氧化技術是在投加混凝劑條件下，利用臭氧氧化技術處理廢水。臭氧能改變水中懸浮物的性質，從而改變混凝操作單元去除效果，此方法可使水中懸浮顆粒變大，使處於溶解狀態的有機物變成可混凝膠體顆粒，從而減少混凝劑投加量，降低化學藥劑耗量。

臭氧 - 生化法

利用臭氧催化氧化聯合生物活性炭濾池處理廢水專利近幾年有較多報導，統稱為利用臭氧預處理廢水，破壞水中難降解有機物，提高可生化性，再利用活性炭生物濾池進一步處理的技術。該技術充分利用了臭氧的強氧化性、也利用了生物濾池的成本優勢，兩者結合後處理效果良好。

臭氧-膜處理技術

有專利公布了一種臭氧催化氧化-陶瓷膜過濾深度處理焦化廢水系統，通過臭氧催化氧化與陶瓷膜分離聯用實現了粉末催化劑在動態反應器中的套用。

反應系統確保在單一反應器中分段進行臭氧氧化和催化臭氧氧化，降低了單獨臭氧氧化和催化臭氧氧化過程中的傳質阻力，提高了羥基自由基利用率和有機物去除率，最終實現了焦化廢水深度處理出水COD、色度和濁度達標。

臭氧直接曝氣處理

採取二級生化出水經兩級臭氧催化氧化處理方法，即一級臭氧催化氧化池底部與二級臭氧催化氧化池相連，二級臭氧催化氧化池設有總出水口，實現節能和降低成本。能提高COD去除率20%。

有專利公布了一種降低有機胺廢水中COD濃度的臭氧處理系統，利用臭氧氧化來降低有機胺廢水COD。該系統將臭氧反應池分為前、中、後3個接觸氧化反應池，分別用隔板進行分割，且3個接觸氧化池體積依次減小。利用該法接觸氧化地進行氧化處理，來實現含有機胺廢水的治理，達到排放標準。

臭氧-雙氧水聯合氧化作用

臭氧-雙氧水系統是污水處理的一種高級氧化方法。臭氧和過氧化氫協同作用可以產生具有極強氧化作用的羥基自由基，能有效去除水中的有機污染物。機理顯示加入過氧化氫會促進羥基自由基生成，同時pH值影響也很明顯。過氧化氫陰離子濃度是影響羥基自由基生成的關鍵因素，而pH值對過氧化氫陰離子濃度也有較大影響，所以pH值是影響反應的重要條件；同時，臭氧-雙氧水比例也是影響有機污染物去除效果的關鍵因素。此外，臭氧 - 雙氧水工藝對於去除天然水體中的有機污染物也很有效。

臭氧-雙氧水-UV光氧化

氧化聯合催化氧化技術UV光氧化-臭氧法是將臭氧與紫外光輻射相結合的一種高級氧化過程，始於1970年。臭氧-雙氧水-UV光氧化法對處理難氧化物質比較有效，可使氧化速度提高10~10000倍。

UV光氧化-臭氧法中的氧化反應為自由基型，即液相臭氧在紫外光輻射下分解產生·OH自由基，由·OH自由基與水中的溶解物進行反應。

臭氧 - 固體催化劑技術

臭氧-固體催化劑技術固體催化劑包括活性炭、金屬及其氧化物。臭氧/活性炭聯用體系能顯著提高COD、TOC去除率，且顯示出良好的協同作用，實現難降解製藥有機廢水可生化性改善。活性炭吸附-催化臭氧氧化技術對苯乙酮的去除率隨臭氧進氣量、活性炭投加量增加而提高，在最優工藝條件下，苯乙酮去除率可達92.3%。

臭氧氧化處理廢水，無論是臭氧-紫外組合，還是臭氧-雙氧水協同催化氧化技術，本質都是羥基自由基氧化降解廢水中的各類污染物，不形成二次污染，在廢水處理中套用前景廣闊。

目前影響臭氧高級氧化技術套用的主要問題是臭氧利用率低。臭氧在各類廢水處理領域的研究和套用日益增多。臭氧技術在處理廢水方面具有氧化性強、原料製備廉價易得、能處理多種污染物、反應後不出現二次污染等特點。臭氧雖然能氧化水中許多難降解有機物，但不易將有機物徹底分解為CO₂和H₂O，其產物常常為羧酸類易於生物降解有機物，如：一元醛、二元醛、醛酸、一元羧酸、二元羧酸類有機小分子，因此，在大多數情況下，臭氧更適宜於和其它淨化技術配合使用來達到最終的廢水處理目標。

煙氣淨化

臭氧套用於煙氣淨化領域具有廣闊的前景：（1）臭氧是一種清潔氧化劑，不會產生二次污染物；（2）它能夠在良好的脫硫脫硝的基礎上，同時實現對汞的高效去除；（3）臭氧對煙氣中氯化物、氟化物、VOCS以及二噁英也有一定的去除能力，它對多種污染物的協同脫除能力是套用到實際過程中最有利的優點。儘管臭氧法是煙氣淨化領域高效的污染控制方法，但現階段臭氧的製備成本較高，套用技術不夠成熟，限制了該技術的廣泛推廣使用，因此，高效、節能、環保的臭氧發生裝置仍是臭氧法運用的關鍵。

危害

對流層臭氧污染

全球臭氧約有90%集中在平流層，另外10%在對流層。臭氧是平流層中天然大氣最關鍵的組分，臭氧濃度的峰值出現在距地面10～25km處。平流層中的臭氧可吸收短波紫外輻射，減少對人類和動植物的傷害，是地球生命物質的保護傘。對流層臭氧的存在不僅會影響大氣氧化性，而且由於臭氧的強氧化性，能參與多種大氣污染物的化學轉化過程，並對人類、生態系統、城市建設等造成傷害。

對人體危害

國際環境空氣品質標準（National Ambient Air Quality Standards，NAAQS）提出，人在一個小時內可接受臭氧的極限濃度是260μg/m³。 在320μg/m³臭氧環境中活動1h就會引起咳嗽、呼吸困難及肺功能下降。臭氧還能參與生物體中的不飽和脂肪酸、氨基及其他蛋白質反應，使長時間直接接觸高濃度臭氧的人出現疲乏、咳嗽、胸悶胸痛、皮膚起皺、噁心頭痛、脈搏加速、記憶力衰退、視力下降等症狀。

其他危害

臭氧也會使植物葉子變黃甚至枯萎，對植物造成損害，甚至造成農林植物的減產、經濟效益下降等。臭氧能夠較快地與室內的建築材料（如乳膠塗料等表面塗層）、居家用品（如軟木器具、地毯等）、絲、棉花、醋酸纖維素、 尼龍和聚酯的製成品中含不飽和碳碳鍵的有機化合物（包括橡膠、 苯乙烯、不飽和脂肪酸及其酯類）發生反應，從而造成染料褪色、照片圖像層脫色、輪胎老化等。

臭氧污染防治

臭氧污染來源

臭氧的來源分為自然源和人為源 。自然源的臭氧主要指平流層的下傳。1962年，Junge研究認為，在波長小於240nm 紫外線的輻射條件下，平流層中的臭氧會分解，產生的氧原子與氧分子結合產生臭氧，平流層臭氧向下傳輸到對流層，成為對流層中臭氧的源。

人為源的臭氧主要是由人為排放的NOx、VOCs等污染物的光化學反應生成。在晴天、紫外線輻射強的條件下，NO₂等發生光解生成一氧化氮和三重太氧原子，三重太氧原子與氧反應生成臭氧。臭氧是強氧化劑，在潔淨大氣中，臭氧與一氧化氮反應生成為NO₂，而臭氧分解為氧氣，上述反應的存在使臭氧在大氣中達到一種平衡狀態，不會造成臭氧累積。當空氣中存在大量VOCs等污染物時，VOCs等產生的自由基與一氧化氮反應生成二氧化氮，此反應與臭氧和一氧化氮的反應形成競爭，不斷取代消耗二氧化氮光解產生的NO。過氧自由基HO₂、RO₂、H、OH引起了NO向NO₂轉化，使上述動態平衡遭到破壞，導致臭氧逐漸累積，達到污染難度級別。NOx、VOCs、CO等臭氧前體物都是一次污染物，主要來源於交通工具的尾氣排放、石油化工和火力發電等工業污染源排放及飲食、印刷、房地產等行業的污染源排放等。秸稈等生物質的大量燃燒，也會產生大量的VOCs和NOx等臭氧前體物。

臭氧污染監測

我國2012年2月發布的《環境空氣品質標準》（GB3095-2012）規定，臭氧的日最大8小時平均值二級濃度限值為160μg/m³。作為空氣中六大污染物之一，臭氧污染監測是臭氧污染預報和防治的重要內容之一。1929年Dobson分光光度計的研製成功，奠定了大氣臭氧地面觀測的基礎。我國在20世紀50年代開始對臭氧總含量進行觀測，先後建立了香河市臭氧觀測站和昆明臭氧觀測站，所用儀器均為Dobson臭氧分光光度計。測定臭氧的方法有試紙比色法、微分光譜法、庫侖法、極譜法、氣相色譜法、化學發光及螢光法等十幾種。

我國目前測定臭氧的標準方法主要有《環境空氣臭氧的測定 靛藍二磺酸鈉分光光度法》（HJ 504-2009）和《環境空氣臭氧的測定 紫外光度法》（HJ 590-2010）兩種手工分析方法，自動監測方法主要有紫外螢光法和差分吸收光譜分析法。

“十二五”末，我國建成國家環境空氣品質監測網。國家環境空氣品質監測網由城市站、區域站和背景站組，監測內容包括SO₂、NO₂、PM10、PM2.5、O₃和CO等6項監測指標的實時小時濃度值、日均濃度值等，可以實時掌握監測點的臭氧指標數據，摸清重點區域污染特徵，提高空氣品質預報預警能力。2013年7月30日發布的《環境空氣氣態污染物連續自動監測系統技術要求及檢測方法》（HJ 654-2013），規定了環境空氣氣態污染物連續自動監測系統的組成、技術要求、性能指標和檢測方法。之後又陸續發布《環境空氣自動監測標準傳遞管理規定（試行）》（環辦監測函〔2017〕242號）和《國家環境空氣品質監測網城市站運行管理實施細則》（環辦監測函〔2017〕290號）。2017年10月17日，環境保護部又發布《環境空氣臭氧一級校準作業指導書（試行）》《環境空氣臭氧標準參考光度計間接比對作業指導書（試行）》《環境空氣臭氧傳遞標準間逐級校準作業指導書（試行）》《環境空氣臭氧自動監測現場比對核查作業指導書（試行）》4項涉及臭氧監測的作業指導書，完善了全國臭氧監測質量管控體系，並將對臭氧進行統一標準定期監督檢查。

2018年2月22日，為貫徹落實《2018年重點地區環境空氣揮發性有機物監測方案》，生態環境部發布了《環境空氣臭氧前體有機物手工監測技術要求（試行）》（環辦監測函〔2018〕240號），進一步規範環境空氣臭氧前體有機物手工監測工作。

臭氧的預報

早在20世紀70年代，歐洲就建立了中期天氣預報平台（ECMWF）。1979年，歐洲第一次成功發布了中期數值預報。在20世紀末，中國科學院大氣物理所建立了“城市空氣品質數值預報模擬系統”，並對天津、瀋陽等市空氣污染物進行了數值預報。2007年12月16日，上海氣象台首次發布每日臭氧預報。當時，為評估大氣環境對生態和人類健康的影響，歐美國家都已經開展了類似預報，其中臭氧預報是天氣預報的主要產品之一。

隨著臭氧污染程度的加重以及人們對臭氧危害認識的加深，對臭氧的準確預報顯得尤為重要。上海、廣東等省市已連續多年開展臭氧預報。2018年1月16日，中國氣象局負責人表示，2018年將開展全國臭氧氣象預報，為生態環境部門提供支撐。

控制對策

我國對於臭氧污染的控制防治尚處於起步階段。臭氧污染與霧霾不同，其產生機制複雜，治理難度很大。在公眾層面，不僅要注意個人健康防護，而且應積極參與到臭氧防治工作。臭氧污染時，戴口罩基本阻擋不了臭氧的吸入。因此，在臭氧污染嚴重時，兒童和老人等敏感人群應儘量避免在午後日照強烈時外出，遠離馬路邊、裝修污染嚴重的地方。在國家層面，目前主要要建立臭氧和PM2.5協同控制機制，制定行之有效的臭氧污染防治對策。

揮發性有機化合污染物和氮氧化物是臭氧形成的重要前體物，控制臭氧污染，就要協同控制好揮發性有機化合物和氮氧化物的排放。如：使用天然氣、太陽能、風能、生物質能等清潔能源，整治各類散亂污企業，限制煤炭等的消費總量；最佳化發展方式，改進工藝設計，在火電、鋼鐵、水泥建材、焦化、有色、石油煉製、化工、農藥醫藥、包裝印刷等重點行業實施清潔生產，減少污染物排放；控制城市機動車數量，進一步嚴格尾氣排放標準，鼓勵購買和使用清潔能源汽車，減少機動車尾氣排放量。按《大氣污染防治行動計畫》，通過採取綜合防治措施，堅持政府調控與市場調節相結合、全面推進與重點突破相配合、區域協作與屬地管理相協調、總量減排與質量改善相同步，形成政府統領、企業施治、市場驅動、公眾參與的大氣污染防治新機制。