测量对流层臭氧

Environmental Science

Your institution must subscribe to JoVE's Environmental Sciences collection to access this content.

Fill out the form below to receive a free trial or learn more about access:

Welcome!

Enter your email below to get your free 1 hour trial to JoVE!





We use/store this info to ensure you have proper access and that your account is secure. We may use this info to send you notifications about your account, your institutional access, and/or other related products. To learn more about our GDPR policies click here.

If you want more info regarding data storage, please contact gdpr@jove.com.

 

Overview

资料来源: 玛格丽特工人和金伯利弗莱-Depaul 大学实验室

臭氧是一种形式的元素氧 (O3),三个氧原子分子保税是作为氧化剂,高活性的结构中。臭氧发生在平流层和对流层大气的水平。当在平流层 (位于距离地球表面约 10-50 公里),臭氧分子形成对臭氧层和帮助防止有害的紫外线到达地球的表面。在低海拔地区的对流层 (表面-大约 17 公里),臭氧对人体健康是有害的和被认为是一种空气污染物贡献光化学烟雾 (图 1)。直接通过伤害时吸入呼吸道组织或间接损害植物组织 (图 2) 和较软的材料,包括汽车的轮胎,臭氧分子可以造成损害。

室外的对流层臭氧形成在地面上,氮氧化物 (无x) 和挥发性有机化合物 (VOCs) 汽车排放的废气暴露在阳光下。因此,臭氧浓度的健康担忧升级在晴朗的条件或何时何地增加了汽车的使用。

反应: 没有2 VOC 阳光 → O3 (+ 其他产品)

室内的对流层臭氧形成时从设备使用 (例如离子空气净化器、 激光打印机、 复印机) 的高电压放电分解大气中的氧气 (O2) 在设备周围的空气中的化学键:

O2 → 2 O

自由基氧和周围电气放电的重组来制造臭氧 (O3)。

2 O + 2 O2→ 2 O3

Figure 1
图 1: 金门大桥全景

烟雾在加利福尼亚的米色云银行背后金门大桥的特征着色。棕色着色是由于在光化学烟雾中 NOx。

Figure 2
图 2: 植物受到臭氧。最上面一行是正常的底部行已暴露臭氧。

Cite this Video

JoVE Science Education Database. 环境科学精要. 测量对流层臭氧. JoVE, Cambridge, MA, (2018).

Principles

对流层臭氧可以利用淀粉、 碘化钾和水铺在滤纸上的混合物进行监测。一旦干,纸,叫弗雷德日纸时颜色改变臭氧是本。

该方法基于臭氧的氧化能力。空气中的臭氧会氧化试验在纸上以产生碘碘化钾:

2 kl + O3 + H2O → 2 KOH + O2 + 我2

碘与淀粉,染色的紫罗兰色调纸然后反应。颜色的强度取决于存在空气中的臭氧量。较暗的颜色,更多的臭氧是存在的:

3-+ 淀粉 → 紫颜色

臭氧浓度较高的风险,包括停车场、 车库、 公园道路,交通繁忙的街道角落的不同地点进行采样。室内地点包括房间、 空间与设备涉及油墨印花,复印机等。

Procedure

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)。

Figure 3
图 3。相对湿度弗雷德日数图表

臭氧是氧元素发生在大气中,并被归类为一种空气污染物对人体健康有害的一种形式。弗雷德日技术感兴趣的地点臭氧水平被量化。臭氧分子由保税区在结构,它是作为氧化剂、 高活性的三个氧原子组成,它们发生在对流层与平流层大气的水平。

在平流层的臭氧分子形成臭氧层,这有助于防止有害紫外线到达地球的表面。在低海拔地区的对流层,臭氧对人体健康是有害的并作为一种污染物贡献光化学烟雾。臭氧可以直接损害人体的呼吸道组织如果吸入,或伤害植物组织和较软的材料,包括车辆的轮胎。

在对流层臭氧存在可以量化使用弗雷德日纸、 淀粉、 碘化钾和水铺在滤纸上的混合物。一旦干燥,本文在臭氧条件下变色。

此视频将说明弗雷德日造纸、 放置和读取试纸,及量化使用弗雷德日色阶的臭氧水平的过程。

氮氧化物和挥发性有机化合物排放汽车暴露在阳光下时,室外的对流层臭氧在地面上所形成的一种方法。因此,条件对臭氧形成和升级的健康关注增加在阳光充足的环境中,或有时或地点的重型汽车使用。

在室内,可以形成对流层臭氧,当电子从高电压设备,如离子空气净化器、 激光打印机或复印机,打破化学键的大气中的氧气在周围的空气排出。然后的氧自由基结合创建臭氧空气中的氧分子。

使用弗雷德日纸,过滤纸浸渍淀粉与碘化钾溶液,可以量化对流层臭氧。空气中的臭氧会氧化在纸上,生产碘碘化钾。碘与碘化物产生碘化,然后在纸上,染色它深紫与淀粉也存在反应反应。这种颜色的强度将取决与较暗的颜色指示较高数额的对流层臭氧的存在空气中的臭氧量。

测定臭氧浓度使用此方法可以在几乎任何站点,室内或户外活动执行。现在是我们熟悉的弗雷德日测量背后的原则,让我们看看如何执行实验。

要开始此过程,请将 100 毫升的蒸馏水放入 250 毫升烧杯。对此,添加 6 克的玉米淀粉。地方上加热的搅拌盘烧杯。转到介质高设置,热搅拌和混合,直到它达到大约 90 ° C,形成凝胶。接下来,从热源中移除烧杯和添加 1 g 或 ¼ 匙,碘化钾,彻底搅拌至溶化了碘化钾。让溶液冷却 5 分钟在台阶顶上。

躺在一个玻璃盘子,一张过滤纸,小心翼翼地使用小的笔刷,刷到滤纸上的粘贴。打开另一侧,尽可能均匀应用粘贴过滤纸以上和重复。设置这张纸拿一夜之间从阳光晒干。另外,放到直至干燥烘箱在 20 ° C。一旦干,把纸裁成 1 英寸宽的条。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。

检测臭氧,第一次喷雾剂试纸的条轻轻用蒸馏水。挂三条避免阳光直射,牢固地一种结构,一端固定或挂线的每个数据集合地点最低。确保带是通畅的。离开试纸挂 8 小时。

请注意那里每个板曾经挂,并使用干湿球温度计,测量相对湿度在每个站点。或者,访问记录相对湿度在每个位置在纸曝光期间天气数据。如果不将立即读取结果,带曝光后可以在一个密闭容器密封。

观察并记录测试结果,喷雾剂的纸用蒸馏水。与弗雷德日颜色规模进行比较观察颜色并记录相应的数字。计算每个站点的弗雷德日平均数。

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转换弗雷德日网站平均到臭氧的浓度或十亿分之。

测量和记录对流层臭氧水平的能力具有许多不同的应用程序,和这种测试的结果可以有重大的影响,对于人类种群。

在密集的城市中心,收敛性高的汽车交通和人口密集的可以是很关注的臭氧有关的健康问题。当前美国臭氧由职业安全和卫生行政部门设置的阈值是在 0.1 p p m。健康风险的暴露超过这水平的包括头痛;眼睛、 鼻子和喉咙疼痛;肺损伤和出血,除其他外。在城市芝加哥本土试纸放 8 小时在七月的一天在埃文斯顿,西塞罗和诺斯布鲁克分别录得臭氧水平的 71 ppb,60 ppb,71 ppb。

在室内,臭氧水平的安全阈值户外,相同和携带同样的潜在健康风险。为确保工人或楼内居民的安全,用大量的高电压设备的任何处所应能为臭氧水平开始测试。带放在影印机室 8 小时记录 5 ppb,远低于美国办公室的安全准则是室内臭氧水平。

由于阳光的作用下转化臭氧的氧化亚氮和挥发性有机化合物,热浪或异常晴可以关注的城镇居民。随着时间的推移监测臭氧水平可以建立潜在的风险,图片和允许当局发出警告或问居民减少汽车使用的高臭氧的时候。

你刚看了测量对流层臭氧的朱庇特的简介。你现在应该明白如何形成对流层臭氧以及为什么它是一个问题,如何使弗雷德日纸到臭氧,测试以及如何解读测试结果。谢谢观赏 !

Results

用于定量分析的臭氧弗雷德日编号范围 (图 4)。图表用于后 8 小时的接触地点样本与样本文件进行比较。使用相对湿度弗雷德日数图表将弗雷德日分数转换臭氧浓度 (ppb) (图 5)。

分数具有规模右侧黑暗紫罗兰颜色强度增大。结果应该会收集站点 (图 5) 的位置发生变化。

Figure 4
图 4。弗雷德日数量规模

Figure 6
图 5。图的示例臭氧浓度。
室外和室内的对流层臭氧浓度由站点和弗雷德日分数所示。

Applications and Summary

对流层臭氧暴露是危害人体健康;已知会导致胸痛、 咳嗽、 喉咙疼痛和拥塞。臭氧也妨碍了肺功能,加剧支气管炎、 肺气肿和哮喘,症状,可能会永久损坏肺组织。

增加大量的阳光和城市地区的户外地点体验更高水平的对流层臭氧的增加量和密度的硝酸盐排放量。使用影印机和喷墨打印机的室内位置也是高危地区的臭氧暴露。臭氧,由办公室的安全和健康,设置当前美国阈值是 0.1 p p m 与健康风险包括头痛,刺激眼睛,鼻子和喉咙、 大脑和中枢神经系统损伤、 肺损伤、 慢性呼吸系统疾病、 肺充血、 水肿和出血。

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)。

Figure 3
图 3。相对湿度弗雷德日数图表

臭氧是氧元素发生在大气中,并被归类为一种空气污染物对人体健康有害的一种形式。弗雷德日技术感兴趣的地点臭氧水平被量化。臭氧分子由保税区在结构,它是作为氧化剂、 高活性的三个氧原子组成,它们发生在对流层与平流层大气的水平。

在平流层的臭氧分子形成臭氧层,这有助于防止有害紫外线到达地球的表面。在低海拔地区的对流层,臭氧对人体健康是有害的并作为一种污染物贡献光化学烟雾。臭氧可以直接损害人体的呼吸道组织如果吸入,或伤害植物组织和较软的材料,包括车辆的轮胎。

在对流层臭氧存在可以量化使用弗雷德日纸、 淀粉、 碘化钾和水铺在滤纸上的混合物。一旦干燥,本文在臭氧条件下变色。

此视频将说明弗雷德日造纸、 放置和读取试纸,及量化使用弗雷德日色阶的臭氧水平的过程。

氮氧化物和挥发性有机化合物排放汽车暴露在阳光下时,室外的对流层臭氧在地面上所形成的一种方法。因此,条件对臭氧形成和升级的健康关注增加在阳光充足的环境中,或有时或地点的重型汽车使用。

在室内,可以形成对流层臭氧,当电子从高电压设备,如离子空气净化器、 激光打印机或复印机,打破化学键的大气中的氧气在周围的空气排出。然后的氧自由基结合创建臭氧空气中的氧分子。

使用弗雷德日纸,过滤纸浸渍淀粉与碘化钾溶液,可以量化对流层臭氧。空气中的臭氧会氧化在纸上,生产碘碘化钾。碘与碘化物产生碘化,然后在纸上,染色它深紫与淀粉也存在反应反应。这种颜色的强度将取决与较暗的颜色指示较高数额的对流层臭氧的存在空气中的臭氧量。

测定臭氧浓度使用此方法可以在几乎任何站点,室内或户外活动执行。现在是我们熟悉的弗雷德日测量背后的原则,让我们看看如何执行实验。

要开始此过程,请将 100 毫升的蒸馏水放入 250 毫升烧杯。对此,添加 6 克的玉米淀粉。地方上加热的搅拌盘烧杯。转到介质高设置,热搅拌和混合,直到它达到大约 90 ° C,形成凝胶。接下来,从热源中移除烧杯和添加 1 g 或 ¼ 匙,碘化钾,彻底搅拌至溶化了碘化钾。让溶液冷却 5 分钟在台阶顶上。

躺在一个玻璃盘子,一张过滤纸,小心翼翼地使用小的笔刷,刷到滤纸上的粘贴。打开另一侧,尽可能均匀应用粘贴过滤纸以上和重复。设置这张纸拿一夜之间从阳光晒干。另外,放到直至干燥烘箱在 20 ° C。一旦干,把纸裁成 1 英寸宽的条。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。

检测臭氧,第一次喷雾剂试纸的条轻轻用蒸馏水。挂三条避免阳光直射,牢固地一种结构,一端固定或挂线的每个数据集合地点最低。确保带是通畅的。离开试纸挂 8 小时。

请注意那里每个板曾经挂,并使用干湿球温度计,测量相对湿度在每个站点。或者,访问记录相对湿度在每个位置在纸曝光期间天气数据。如果不将立即读取结果,带曝光后可以在一个密闭容器密封。

观察并记录测试结果,喷雾剂的纸用蒸馏水。与弗雷德日颜色规模进行比较观察颜色并记录相应的数字。计算每个站点的弗雷德日平均数。

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转换弗雷德日网站平均到臭氧的浓度或十亿分之。

测量和记录对流层臭氧水平的能力具有许多不同的应用程序,和这种测试的结果可以有重大的影响,对于人类种群。

在密集的城市中心,收敛性高的汽车交通和人口密集的可以是很关注的臭氧有关的健康问题。当前美国臭氧由职业安全和卫生行政部门设置的阈值是在 0.1 p p m。健康风险的暴露超过这水平的包括头痛;眼睛、 鼻子和喉咙疼痛;肺损伤和出血,除其他外。在城市芝加哥本土试纸放 8 小时在七月的一天在埃文斯顿,西塞罗和诺斯布鲁克分别录得臭氧水平的 71 ppb,60 ppb,71 ppb。

在室内,臭氧水平的安全阈值户外,相同和携带同样的潜在健康风险。为确保工人或楼内居民的安全,用大量的高电压设备的任何处所应能为臭氧水平开始测试。带放在影印机室 8 小时记录 5 ppb,远低于美国办公室的安全准则是室内臭氧水平。

由于阳光的作用下转化臭氧的氧化亚氮和挥发性有机化合物,热浪或异常晴可以关注的城镇居民。随着时间的推移监测臭氧水平可以建立潜在的风险,图片和允许当局发出警告或问居民减少汽车使用的高臭氧的时候。

你刚看了测量对流层臭氧的朱庇特的简介。你现在应该明白如何形成对流层臭氧以及为什么它是一个问题,如何使弗雷德日纸到臭氧,测试以及如何解读测试结果。谢谢观赏 !

A subscription to JoVE is required to view this article.
You will only be able to see the first 20 seconds.

RECOMMEND JoVE