対流圏オゾンを測定

Environmental Science

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Overview

マーガレット職人とキンバリー ・ フライ - デュポール大学のソース: 研究所

オゾンはフォーム元素酸素 (O3) の 3 つの酸素原子の分子は酸化剤として反応性の高い構造で接着します。オゾンは、成層圏と大気の対流圏レベルの両方で発生します。(位置の地表面から約 10-50 km)、成層圏オゾン分子オゾン層を形成し、有害な紫外線が地球の表面に到達するを防ぐ。対流圏 (表面 - 約 17 km) の低標高のオゾンは人間の健康に有害であるし、光化学スモッグ (図 1) に貢献する大気汚染物質であります。オゾン分子は吸入すると呼吸器の組織を傷つけることによって直接または間接的に害を与える植物組織 (図 2) と自動車のタイヤを含む柔らかい材料によって損傷を引き起こすことができます。

窒素酸化物 (NOx) と自動車の排出量からの揮発性有機化合物 (Voc) が日光にさらされる屋外の対流圏オゾンを地上レベルで形成します。その結果、健康への懸念のオゾン濃度は、日当たりの良い条件や自動車の使用の増加はいつ、どこでエスカレートします。

反応:2 VOC + 日光 → O3 (+ その他の製品)

高電圧 (例えばイオン空気清浄機、レーザープリンター、複写機) を用いた装置から電気放電装置の周囲の空気の大気中の酸素 (O2) の化学結合を分解、室内の対流圏オゾンが形成されます。

O2 → 2 O

オゾン (O3) を作成するで放電中での酸素の遊離基を再結合します。

2 O + 2 O2→ 2 O3

Figure 1
図 1: ゴールデン ゲート ブリッジのパノラマ

カリフォルニア州ではゴールデン ゲート ブリッジの背後にあるベージュ雲銀行スモッグのため特徴的な発色。茶色の着色は、NOx は光化学スモッグの原因です。

Figure 2
図 2: オゾンによって破損している植物します。一番上の行は通常、一番下の行は、オゾンにさらされています。

Cite this Video

JoVE Science Education Database. 環境科学の本質. 対流圏オゾンを測定. JoVE, Cambridge, MA, (2019).

Principles

対流圏オゾンは、澱粉、ヨウ化カリウム、およびフィルター紙の上に広がる水の混合物を使用して監視できます。乾燥後、オゾンが存在する場合、Schönbein ペーパーと呼ばれる紙の色が変わります。

メソッドは、オゾンの酸化能力に基づいています。空気中のオゾンは、ヨウ素を生産する試験紙上にヨウ化カリウムを酸化します。

2 kl + O3 + H2O → 2 コ + O2 +2

ヨウ素はデンプン、バイオレットの陰紙を染色に反応し。色の強度は、空気中のオゾンの量に依存します。暗い色より多くのオゾンが存在します。

3-+ デンプン → バイオレット色

オゾン濃度が異なる駐車場、ガレージ、パークウェイ、トラフィックの多い通りの角などリスクが高い部位でサンプリングされます。屋内のサイトには、インク印刷、複写機などを含む機器と部屋やスペースが含まれます。

Procedure

1. Schönbein 論文の準備

  1. 250 mL ビーカーに蒸留水の場所 100 mL。
  2. コーンスターチの 1 小さじを追加します。
  3. ビーカーの攪拌棒に、ホット/撹拌プレートにビーカーを置きます。熱高設定を媒体に、約 90 ° C 近くゲル化までゆっくりとかき混ぜます混合物は厚くやや半透明になるとゼリー状になります。
  4. 熱源からビーカーを削除ヨウ化カリウム 1/4 のティー スプーンを追加し、よく混ぜます。
  5. フィルター ペーパーを適用する前に、ソリューションをクールします。
  6. ガラス板一枚のフィルター紙を置く、空気の保持や小さなペイント ブラシを使用して入念にフィルター紙の上にペーストをブラシします。フィルター ペーパーを裏返し、反対側の同じ操作を行います。可能な限り均一に貼り付けを適用しようとします。
  7. 外泊や日光を避け、紙のセットを乾燥乾燥炉低温 (20 ° C) に移します。
  8. 紙が乾燥すると、1 インチ幅のストリップにフィルター ペーパーをカットするのにはさみを使用します。後で使用できる紙を保存する場合は、密閉式プラスチック袋やガラス瓶、直射日光でストリップを配置します。

2. オゾン測定

  1. スプレー蒸留水試験紙のストリップを切り各データ ・ コレクション サイト直射日光で 3 つのストリップの最小値。しっかりとテーピングまたは (例えば壁、駐車場ブロック、光極) 構造へのストリップの 1 つの終わりをしつけでハングします。ストリップは、一端地面に駆動し、ストリップに固定されているもう一方の端にワイヤーを使用して掛けることもできます。ストリップは遮るもののないハングを確認します。
  2. 約 8 h.、各ストリップが掛かり、メモの紙を公開し、気象データを使用して紙露光中に相対湿度の場所を記録します。また、各サイトの相対湿度を測定するため、乾湿計を使用できます。
  3. 結果はすぐに記録されません、暴露後気密の容器でストリップをシールします。
  4. 観察してテスト結果を記録するには、蒸留水と紙をスプレーします。
  5. 用意されているカラー スケールと比較して対応する Schönbein 番号を記録して色を確認します。各サイトの Schönbein 数の平均値を計算します。
  6. サイトごとに相対湿度データを使用し、相対湿度 Schönbein 数グラフ (図 3) Schönbein サイトを変換する平均オゾン濃度 (ppb)。

Figure 3
図 3。相対湿度 Schönbein 数グラフ

オゾンは大気中で発生し、大気汚染物質の人の健康に有害であると分類される元素の酸素の形態であります。Schönbein 手法を使用すると、関心のあるサイトでオゾンのレベルを示すことができます。オゾン分子は酸化剤として反応性の高い構造で結合した 3 つの酸素原子から成るし、大気の成層圏と対流圏の両方のレベルで発生します。

成層圏のオゾン分子を形成オゾン層、地球の表面に達することから有害な紫外線を防ぎます。対流圏の低標高のオゾンは人間の健康に有害であるし、光化学スモッグに貢献する汚染物質として。オゾン直接吸入した場合、ヒトの呼吸器系組織を損傷したり害植物組織と柔らかい材料に車のタイヤを含みます。

対流圏のオゾンの存在は、Schönbein 紙、澱粉、ヨウ化カリウム、およびフィルター紙の上に広がる水の混合物を使用して定量化することができます。一度乾燥し、紙はオゾンの存在下で色を変更します。

このビデオは、Schönbein 紙を作り、配置、テスト ストリップを読むと Schönbein カラー スケールを使用してオゾン濃度を定量化するプロセスを説明します。

屋外オゾンがグランド レベルで形成される、1 つの方法は、亜酸化物及び自動車排出量から揮発性有機化合物は、日光にさらされています。その結果、オゾン形成とエスカレートした健康のための条件、日当たりの良い環境でまたは時を高める懸念または使用重い自動車の場所。

対流圏オゾンは形作ることができる電気とき屋内で周囲の空気の大気中の酸素の化学結合をイオン空気清浄機、レーザー プリンターや複写機、打破のような高電圧機器から放電します。酸素フリーラジカルは、オゾンを作成する空気中の酸素分子と結合します。

Schönbein 紙、澱粉と、ヨウ化カリウムを含浸させたろ紙を使用して対流圏オゾンを定量化することができます。空気中のオゾンは、ヨードの製造、紙にヨウ化カリウムを酸化します。ヨウ素は、三ヨウ化物は、深いバイオレット染色紙の上も現在の澱粉に反応し、生成するヨウ化物と反応します。この色の濃さは、対流圏オゾンの高い金額を示す暗い色で、空気中のオゾンの量に依存します。

このメソッドを使用してオゾン濃度は、ほぼすべてのサイト、屋内または屋外で実行できます。今では私たちは Schönbein 測定原理に精通している、みましょう実験を実行する方法を見て。

手順を開始するには、250 mL のビーカーに 100 mL の蒸留水を配置します。これに、コーンスターチ 6 g を追加します。加熱攪拌プレート上にビーカーを置きます。中-高設定に熱を切り、約 90 ° C に達するし、ゲルを形作るまで混合物を攪拌します。次に、熱源からビーカーを削除追加 1 g、または 1/4 のティー スプーン、ヨウ化カリウムとヨウ化カリウムを溶解するまで徹底的にかき混ぜます。ベンチの上に 5 分間冷却するソリューションを許可します。

フィルター紙をガラス板に置き、フィルター紙の上にペーストを磨く小さなブラシを使用して、慎重に。できるだけ均一に貼り付けを適用する他の側のフィルター紙以上、リピートを有効に。日光乾燥するから外泊用紙を設定します。また、20 ° c の乾燥炉で乾燥するまで置きます。一度乾燥しは、1 インチ幅の短冊状に切る。後で使用するための紙を保存する場合は、直射日光密閉式のプラスチック袋やガラス瓶にストリップを配置します。

オゾンを検出するには、最初スプレー試験紙のストリップ軽く蒸留水。直射日光の構造に 1 つの端によって確実に固定やワイヤーによって掛け各データ ・ コレクション サイトで 3 つのストリップの最小をハングします。ストリップは障害物がないことを確認します。8 h のハングアップするテスト ストリップを残します。

場所各ストリップが掛かり、乾湿計、各サイトではメジャー相対湿度を使用して注意してください。また、気象データ、紙の露出の間にそれぞれの場所でレコードの相対湿度にアクセスします。結果をすぐに読んでいないが、暴露後、ストリップが密閉容器で密封できます。

観察してテスト結果を記録するには、蒸留水と紙をスプレーします。Schönbein カラー スケールと比較することによって、色を確認し、対応する番号を記録します。各サイトの Schönbein 数の平均値を計算します。

Schönbein サイト平均値をオゾン濃度あるいは億単位の部品に変換するのに各サイトとの相対湿度 Schönbein 数グラフの相対湿度データを使用します。

多様な用途、測定、対流圏オゾン濃度を記録する機能がありこのようなテストの結果は、人間の集団にとって重要な意義を持つことができます。

人口密度の高い都心の高自動車交通と密な人口の収束はオゾンについての心配をすることができます関連する健康上の問題。現在米国労働安全と衛生管理によって設定オゾンのしきい値は、0.1 ppm です。このレベルの頭痛; を含む上に露出の健康上のリスク目、鼻、喉の炎症。肺の損傷や出血、他の中で。都市シカゴ エバンストン、キケロ、ノースブ ルックで 7 月 1 日に 8 時間の配置テスト ストリップが 71 ppb, 60 ppb, 71 ppb のオゾン濃度をそれぞれ記録しました。

屋内では、オゾン濃度の安全なしきい値は、屋外と同じと同じ潜在的な健康上のリスクを運ぶ。労働者または建物の居住者の安全性の確保、高電圧機器の大量のどの施設はオゾン濃度のテスト必要があります。ストリップ 8 h のコピー機械室の配置は、よく以下のアメリカ合衆国安全局のガイドラインは、5 ppb の屋内オゾン レベルを記録しました。

窒素酸化物や揮発性有機化合物オゾンに変換日光の操作により熱波または非常に明るい期間都市居住者についての心配のできます。時間の経過とともにオゾン濃度を監視し、潜在的なリスクの画像を構築できます高オゾンの時に自動車の使用を減らす住民するか警告を発行する権限を許可します。

対流圏オゾンを測定するゼウスの導入を見てきただけ。今理解しておくべき対流圏オゾンが形成されるどのように、そしてなぜそれが懸念されるテスト結果オゾン、テスト、および解釈する方法 Schönbein 紙を作る方法。見てくれてありがとう!

Results

オゾンの定量分析 Schönbein 番号スケール (図 4) を使用します。グラフを使用して、サンプルの場所で露出の 8 h 後サンプル論文と比較します。相対湿度 Schönbein 数グラフを使用して、Schönbein スコアをオゾン濃度 (ppb) (図 5) に変換します。

スコアのスケールの右側の暗い紫の色の明るさを増やすことで増加。結果はする必要があります (図 5) コレクション サイトの場所によって異なります。

Figure 4
図 4。Schönbein 数スケール

Figure 6
図 5。サンプル オゾン濃度のグラフ。
屋外と屋内の対流圏オゾン濃度がサイトと Schönbein スコアによって示されています。

Applications and Summary

対流圏オゾン曝露が人の健康に有害です胸の痛み、咳、喉の炎症、および混雑を引き起こす知られています。オゾンはまた気管支炎、肺気腫や喘息の症状を悪化させる肺機能と干渉して永久に肺組織を損傷することができます。

増加量の日光と都市部の屋外の場所は、対流圏のオゾン量の増加のためのより高いレベルと硝酸態窒素排出量の密度を体験します。複写機やプリンターのインクの使用場所屋内場所オゾン暴露のリスクの高い地域があります。現在米国のしきい値設定 Office の安全と健康、オゾンは、頭痛、目、鼻、喉、脳と神経系の損傷、肺損傷、慢性呼吸器疾患、肺うっ血、浮腫、出血、炎症などを含む健康上のリスクと 0.1 ppm です。

1. Schönbein 論文の準備

  1. 250 mL ビーカーに蒸留水の場所 100 mL。
  2. コーンスターチの 1 小さじを追加します。
  3. ビーカーの攪拌棒に、ホット/撹拌プレートにビーカーを置きます。熱高設定を媒体に、約 90 ° C 近くゲル化までゆっくりとかき混ぜます混合物は厚くやや半透明になるとゼリー状になります。
  4. 熱源からビーカーを削除ヨウ化カリウム 1/4 のティー スプーンを追加し、よく混ぜます。
  5. フィルター ペーパーを適用する前に、ソリューションをクールします。
  6. ガラス板一枚のフィルター紙を置く、空気の保持や小さなペイント ブラシを使用して入念にフィルター紙の上にペーストをブラシします。フィルター ペーパーを裏返し、反対側の同じ操作を行います。可能な限り均一に貼り付けを適用しようとします。
  7. 外泊や日光を避け、紙のセットを乾燥乾燥炉低温 (20 ° C) に移します。
  8. 紙が乾燥すると、1 インチ幅のストリップにフィルター ペーパーをカットするのにはさみを使用します。後で使用できる紙を保存する場合は、密閉式プラスチック袋やガラス瓶、直射日光でストリップを配置します。

2. オゾン測定

  1. スプレー蒸留水試験紙のストリップを切り各データ ・ コレクション サイト直射日光で 3 つのストリップの最小値。しっかりとテーピングまたは (例えば壁、駐車場ブロック、光極) 構造へのストリップの 1 つの終わりをしつけでハングします。ストリップは、一端地面に駆動し、ストリップに固定されているもう一方の端にワイヤーを使用して掛けることもできます。ストリップは遮るもののないハングを確認します。
  2. 約 8 h.、各ストリップが掛かり、メモの紙を公開し、気象データを使用して紙露光中に相対湿度の場所を記録します。また、各サイトの相対湿度を測定するため、乾湿計を使用できます。
  3. 結果はすぐに記録されません、暴露後気密の容器でストリップをシールします。
  4. 観察してテスト結果を記録するには、蒸留水と紙をスプレーします。
  5. 用意されているカラー スケールと比較して対応する Schönbein 番号を記録して色を確認します。各サイトの Schönbein 数の平均値を計算します。
  6. サイトごとに相対湿度データを使用し、相対湿度 Schönbein 数グラフ (図 3) Schönbein サイトを変換する平均オゾン濃度 (ppb)。

Figure 3
図 3。相対湿度 Schönbein 数グラフ

オゾンは大気中で発生し、大気汚染物質の人の健康に有害であると分類される元素の酸素の形態であります。Schönbein 手法を使用すると、関心のあるサイトでオゾンのレベルを示すことができます。オゾン分子は酸化剤として反応性の高い構造で結合した 3 つの酸素原子から成るし、大気の成層圏と対流圏の両方のレベルで発生します。

成層圏のオゾン分子を形成オゾン層、地球の表面に達することから有害な紫外線を防ぎます。対流圏の低標高のオゾンは人間の健康に有害であるし、光化学スモッグに貢献する汚染物質として。オゾン直接吸入した場合、ヒトの呼吸器系組織を損傷したり害植物組織と柔らかい材料に車のタイヤを含みます。

対流圏のオゾンの存在は、Schönbein 紙、澱粉、ヨウ化カリウム、およびフィルター紙の上に広がる水の混合物を使用して定量化することができます。一度乾燥し、紙はオゾンの存在下で色を変更します。

このビデオは、Schönbein 紙を作り、配置、テスト ストリップを読むと Schönbein カラー スケールを使用してオゾン濃度を定量化するプロセスを説明します。

屋外オゾンがグランド レベルで形成される、1 つの方法は、亜酸化物及び自動車排出量から揮発性有機化合物は、日光にさらされています。その結果、オゾン形成とエスカレートした健康のための条件、日当たりの良い環境でまたは時を高める懸念または使用重い自動車の場所。

対流圏オゾンは形作ることができる電気とき屋内で周囲の空気の大気中の酸素の化学結合をイオン空気清浄機、レーザー プリンターや複写機、打破のような高電圧機器から放電します。酸素フリーラジカルは、オゾンを作成する空気中の酸素分子と結合します。

Schönbein 紙、澱粉と、ヨウ化カリウムを含浸させたろ紙を使用して対流圏オゾンを定量化することができます。空気中のオゾンは、ヨードの製造、紙にヨウ化カリウムを酸化します。ヨウ素は、三ヨウ化物は、深いバイオレット染色紙の上も現在の澱粉に反応し、生成するヨウ化物と反応します。この色の濃さは、対流圏オゾンの高い金額を示す暗い色で、空気中のオゾンの量に依存します。

このメソッドを使用してオゾン濃度は、ほぼすべてのサイト、屋内または屋外で実行できます。今では私たちは Schönbein 測定原理に精通している、みましょう実験を実行する方法を見て。

手順を開始するには、250 mL のビーカーに 100 mL の蒸留水を配置します。これに、コーンスターチ 6 g を追加します。加熱攪拌プレート上にビーカーを置きます。中-高設定に熱を切り、約 90 ° C に達するし、ゲルを形作るまで混合物を攪拌します。次に、熱源からビーカーを削除追加 1 g、または 1/4 のティー スプーン、ヨウ化カリウムとヨウ化カリウムを溶解するまで徹底的にかき混ぜます。ベンチの上に 5 分間冷却するソリューションを許可します。

フィルター紙をガラス板に置き、フィルター紙の上にペーストを磨く小さなブラシを使用して、慎重に。できるだけ均一に貼り付けを適用する他の側のフィルター紙以上、リピートを有効に。日光乾燥するから外泊用紙を設定します。また、20 ° c の乾燥炉で乾燥するまで置きます。一度乾燥しは、1 インチ幅の短冊状に切る。後で使用するための紙を保存する場合は、直射日光密閉式のプラスチック袋やガラス瓶にストリップを配置します。

オゾンを検出するには、最初スプレー試験紙のストリップ軽く蒸留水。直射日光の構造に 1 つの端によって確実に固定やワイヤーによって掛け各データ ・ コレクション サイトで 3 つのストリップの最小をハングします。ストリップは障害物がないことを確認します。8 h のハングアップするテスト ストリップを残します。

場所各ストリップが掛かり、乾湿計、各サイトではメジャー相対湿度を使用して注意してください。また、気象データ、紙の露出の間にそれぞれの場所でレコードの相対湿度にアクセスします。結果をすぐに読んでいないが、暴露後、ストリップが密閉容器で密封できます。

観察してテスト結果を記録するには、蒸留水と紙をスプレーします。Schönbein カラー スケールと比較することによって、色を確認し、対応する番号を記録します。各サイトの Schönbein 数の平均値を計算します。

Schönbein サイト平均値をオゾン濃度あるいは億単位の部品に変換するのに各サイトとの相対湿度 Schönbein 数グラフの相対湿度データを使用します。

多様な用途、測定、対流圏オゾン濃度を記録する機能がありこのようなテストの結果は、人間の集団にとって重要な意義を持つことができます。

人口密度の高い都心の高自動車交通と密な人口の収束はオゾンについての心配をすることができます関連する健康上の問題。現在米国労働安全と衛生管理によって設定オゾンのしきい値は、0.1 ppm です。このレベルの頭痛; を含む上に露出の健康上のリスク目、鼻、喉の炎症。肺の損傷や出血、他の中で。都市シカゴ エバンストン、キケロ、ノースブ ルックで 7 月 1 日に 8 時間の配置テスト ストリップが 71 ppb, 60 ppb, 71 ppb のオゾン濃度をそれぞれ記録しました。

屋内では、オゾン濃度の安全なしきい値は、屋外と同じと同じ潜在的な健康上のリスクを運ぶ。労働者または建物の居住者の安全性の確保、高電圧機器の大量のどの施設はオゾン濃度のテスト必要があります。ストリップ 8 h のコピー機械室の配置は、よく以下のアメリカ合衆国安全局のガイドラインは、5 ppb の屋内オゾン レベルを記録しました。

窒素酸化物や揮発性有機化合物オゾンに変換日光の操作により熱波または非常に明るい期間都市居住者についての心配のできます。時間の経過とともにオゾン濃度を監視し、潜在的なリスクの画像を構築できます高オゾンの時に自動車の使用を減らす住民するか警告を発行する権限を許可します。

対流圏オゾンを測定するゼウスの導入を見てきただけ。今理解しておくべき対流圏オゾンが形成されるどのように、そしてなぜそれが懸念されるテスト結果オゾン、テスト、および解釈する方法 Schönbein 紙を作る方法。見てくれてありがとう!

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