1.10: 测量对流层臭氧

1.弗雷德日纸制备

1. 地方 100 毫升的蒸馏水 250 毫升烧杯中。
2. 添加玉米淀粉 1 茶匙。
3. 搅拌棒置于烧杯中，将烧杯放在热的轰动板。热上中等至高的设置，并慢慢地搅拌，直到它凝胶附近大约 90 ° c。当它变稠，变得有点半透明，是胶凝的混合物。
4. 从热源中移除烧杯、 添加碘化钾，¼ 匙，搅拌均匀。
5. 对过滤纸应用之前冷却解决方案。
6. 躺在一个玻璃盘子上的一张过滤纸或把它握在空气中，并小心翼翼地用小的油漆刷，刷到滤纸上的粘贴。把过滤纸翻过来，做同样的另一边。尝试尽可能均匀应用粘贴。
7. 设置本文连夜赶出来，避免阳光照射，或置于烘箱干燥的低温度 (20 ° C)。
8. 一旦纸是干燥的用剪刀把过滤纸切成 1 寸宽布条。如果存储供以后使用纸，放在密封的塑料袋或玻璃罐，避免阳光直射。

2.臭氧测量

1. 喷雾条试纸用蒸馏水和挂三条避免阳光直射每一数据集合地点最低。通过安全地录音录像或缝的结构 （例如墙、 停车块、 灯杆） 地带一端挂。也可以使用线打入地面的一端，另一端固定在加沙地带挂带。确保带挂通畅。
2. 公开为大约 8 h.注在那里每个板，挂纸和天气数据用于在纸曝光记录相对湿度位置。另外，干湿球温度计可以用于测量相对湿度的每个站点。
3. 如果结果不会立即记录，密封条在一个密闭容器后曝光。
4. 观察并记录测试结果，喷雾剂的纸用蒸馏水。
5. 通过比较提供的颜色规模和记录相应的弗雷德日数观察颜色。计算每个站点的弗雷德日平均数。
6. 为每个站点使用相对湿度数据和相对湿度弗雷德日数图表 (图 3)，以转换弗雷德日网站平均到臭氧浓度 (ppb)。

图 3。相对湿度弗雷德日数图表

臭氧是存在于大气中的一种元素氧，被归类为对人体健康有害的空气污染物。使用 Sch？nbein 技术，可以量化感兴趣位置的臭氧水平。臭氧分子由三个氧原子组成，这些氧原子键合在一个结构中，作为氧化剂具有高度反应性，它们存在于大气的平流层和对流层水平。

平流层中的臭氧分子形成臭氧层，有助于防止有害的紫外线到达地球表面。在对流层的低海拔地区，臭氧对人类健康有害，并且作为一种污染物会导致光化学烟雾。如果吸入臭氧，会直接损害人体呼吸道组织，或损害植物组织和较软的材料，包括车辆上的轮胎。

对流层中臭氧的存在可以用 Sch？nbein 纸来量化，Sch？nbein 纸是淀粉、碘化钾和水的混合物，铺在滤纸上。干燥后，纸张在臭氧存在下会变色。

该视频将说明制作 Sch？nbein 纸、放置和读取试纸以及使用 Sch？nbein 色标量化臭氧水平的过程。

室外对流层臭氧在地面形成的一种方式是当汽车排放的一氧化二氮和挥发性有机化合物暴露在阳光下时。因此，在阳光充足的环境中，或者在大量使用汽车的时间或地点，臭氧形成的条件和不断升级的健康问题会增加。

在室内，当离子空气净化器、激光打印机或复印机等高压设备的放电分解周围空气中大气中氧气的化学键时，会形成对流层臭氧。然后，氧的自由基与空气中的氧分子结合产生臭氧。

使用 Sch？nbein 纸，即浸渍有淀粉和碘化钾溶液的滤纸，可以量化对流层臭氧。空气中的臭氧会氧化纸张上的碘化钾，生成碘。碘与碘化物反应生成三碘化物，然后三碘化物与纸张上也存在的淀粉反应，将其染成深紫色。这种颜色的强度将取决于空气中存在的臭氧量，较深的颜色表示对流层臭氧含量较高。

使用这种方法测定臭氧浓度几乎可以在任何地点进行，无论是室内还是室外。现在我们已经熟悉了 Sch？nbein 测量背后的原理，让我们看看如何进行实验。

要开始该程序，请将 100 mL 蒸馏水放入 250 mL 烧杯中。为此，加入 6 克玉米淀粉。将烧杯放在加热的搅拌板上。将火调至中高档，搅拌混合物，直到达到大约 90 °C。C 并形成凝胶。接下来，从热源中取出烧杯，加入 1 g 或 ？茶匙碘化钾，充分搅拌，直到碘化钾溶解。让溶液在工作台上冷却 5 分钟。

将一张滤纸放在玻璃板上，然后用小画笔小心地将浆料刷到滤纸上。将滤纸翻转过来，在另一侧重复，尽可能均匀地涂抹糊状物。将纸张放在避免阳光下放置一夜以晾干。或者，放入 20 °C 的干燥箱中C 直至干燥。干燥后，将纸张切成 1 英寸宽的条带。如果存放纸张以备后用，请将条带放入可密封的塑料袋或玻璃罐中，避免阳光直射。

要检测臭氧，首先用蒸馏水轻轻喷洒试纸条。在每个数据收集地点至少悬挂三条条带，避免阳光直射，一端牢固地固定在结构上，或用电线悬挂。确保条带畅通无阻。让试纸悬挂 8 小时。

记下每条试纸的悬挂位置，并使用干湿计测量每个部位的相对湿度。或者，访问天气数据，记录纸张暴露期间每个位置的相对湿度。如果不能立即读取结果，则可以在暴露后将试纸条密封在密封容器中。

要观察和记录测试结果，请用蒸馏水喷洒纸张。通过将颜色与 Sch？nbein 色标进行比较来观察颜色，并记录相应的数字。计算每个站点的平均 Sch？nbein 数。

使用每个站点的相对湿度数据和相对湿度 Sch？nbein 数图表将 Sch？nbein 站点的平均值转换为臭氧浓度或十亿分之几。

测量和记录对流层臭氧水平的能力有许多不同的应用，此类测试的结果可能对人类产生重大影响。

在人口稠密的城市中心，高汽车交通量和密集的人汇可能会成为臭氧相关健康问题的问题。目前美国职业安全与健康管理局设定的臭氧阈值为 0.1 ppm。接触高于此水平的健康风险，包括头痛;眼睛、鼻子和喉咙刺激;肺损伤和出血等。在芝加哥市区，7 月的一天，埃文斯顿、西塞罗和诺斯布鲁克放置了 8 小时的试纸分别记录了 71 ppb、60 ppb、71 ppb 的臭氧水平。

在室内，臭氧水平的安全阈值与室外相同，并且具有相同的潜在健康风险。为确保工人或建筑物居民的安全，任何拥有大量高压设备的场所都应进行臭氧水平测试。放置在复印机房中 8 小时的试纸条记录的室内臭氧水平为 5 ppb，远低于美国安全办公室的指导方针。

由于阳光的作用将一氧化二氮和挥发性有机化合物转化为臭氧，热浪或异常阳光明媚的时期可能会引起城市居民的关注。随着时间的推移监测臭氧水平可以建立潜在风险的图景，并允许当局在臭氧高的时候发出警告或要求居民减少汽车使用。

您刚刚观看了 JoVE 关于测量对流层臭氧的介绍。您现在应该了解对流层臭氧是如何形成的，为什么它是一个问题，如何制作 Sch？nbein 纸来测试臭氧，以及如何解释测试结果。感谢观看！