臭氧的作用与危害

臭氧的作用与危害

臭氧，这个在大气中既保护又威胁生命的气体，究竟有何奥秘？本文将从其化学结构、物理性质、应用价值以及潜在危害等方面，为您全面解析这一神秘气体。

理化性质

臭氧（化学式：O3）是一种淡蓝色气体，是氧的单质三原子分子，是氧气（双氧）的同素异形体。它在常温下具有刺鼻的味道。臭氧微溶于水，但易溶于四氯化碳或碳氟化合物而显蓝色。当温度降至-112℃时，臭氧会凝结成深蓝色的液体；若温度进一步降低至-193℃以下，则会形成紫黑色固体。

臭氧具有独特的等腰三角形结构，含有一个3中心4电子离域π键，三个氧原子分别位于三角形的三个顶点，顶角为116.79度。其密度约为氧气的1.5倍，沸点和凝固点均高于氧。高浓度的臭氧带明显令人恶心的气味，但低浓度的臭氧闻起来却像雨后新鲜空气的气味，十分怡人。

作用

臭氧作为一种强氧化剂，能在短时间内消灭空气中的浮游细菌，并能中和、分解毒气，去除恶臭。由于其反应活性强，能迅速弥漫到整个灭菌空间，因此被广泛应用于空气和饮用水的净化、杀菌、工业废物处理以及作为漂白剂。在一些游泳池中，臭氧已取代氯气作为消毒剂使用。

制取

工业上，通常使用干燥的空气或氧气，在5－25kv的交流电压下进行无声放电来制取臭氧。用空气做氧源时会衍生出大量氮氧化合气体。目前最先进的制备方法是通过高能量紫外线光解空气来生成纯净的臭氧。此外，在低温下电解稀硫酸，或将液体氧气加热也能制得臭氧。在自然界中，打雷闪电时产生的几十万伏特高压电，也能电离空气及有机物形成臭氧。

危害

虽然臭氧具有强大的氧化能力，但高浓度的臭氧对人体健康存在潜在威胁。臭氧吸入体内后，能迅速转化为活性很强的自由基-超氧基(O₂⁻)，主要使不饱和脂肪酸氧化，从而造成细胞损伤。当大气中臭氧浓度达到0.1mg/m3时，可引起鼻和喉头粘膜的刺激；浓度在0.1－0.2mg/m3时，会引起哮喘发作，导致上呼吸道疾病恶化，同时刺激眼睛，使视觉敏感度和视力降低。臭氧浓度在2mg/m3以上可引起头痛、胸痛、思维能力下降，严重时可导致肺气肿和肺水肿。