Overview
Quelle: Labors von Margaret Workman und Kimberly Frye - Depaul University
Ozon ist eine Form des elementaren Sauerstoffs (O3), ein Molekül von drei Sauerstoffatome gebunden in einer Struktur, die hochreaktive als Oxidationsmittel ist. Ozon tritt in der Stratosphäre und Troposphäre Ebenen der Atmosphäre. Wenn in der Stratosphäre (befindet sich ca. 10-50 km über der Erdoberfläche), Ozonmoleküle die Ozon-Schicht bilden und verhindern, dass schädliche UV-Strahlen erreichen die Erdoberfläche. In tieferen Lagen der Troposphäre (Oberfläche - ca. 17 km) Ozon ist schädlich für die menschliche Gesundheit und gilt als ein Luftschadstoff zur photochemischen Smog (Abbildung 1). Ozonmoleküle können direkt per schädigen Atemwege Gewebe beim Einatmen oder indirekt Schaden Pflanzengewebe (Abbildung 2) und weicheren Materialien inkl. Reifen auf Autos beschädigen.
Outdoor-troposphärisches Ozon in Bodennähe entsteht, wenn Stickoxide (NOX) und flüchtige organische Verbindungen (VOC) von Automobil-Emissionen dem Sonnenlicht ausgesetzt sind. Infolgedessen eskalieren gesundheitlichen Bedenken über Ozonkonzentrationen in sonnigen Bedingungen oder wann und wo Automobil Verwendung erhöht wird.
Reaktion:2 + VOC + Sonnenlicht → O3 (+ andere Produkte)
Indoor bodennahes Ozon entsteht, wenn die chemischen Bindungen von Luftsauerstoff (O2) in der Luft rund um die Ausrüstung elektrische Entladungen von Geräten mit hohen Spannungen (z.B. ionische Luftreiniger, Laserdrucker, Kopierer) brechen:
O2 → 2 O
Die freien Radikale Sauerstoff in und um elektrische Entladung rekombinieren um Ozon (O3) zu erstellen.
2 O + 2 O2→ 2 O3
Abbildung 1: Golden Gate Bridge panorama
Charakteristische Färbung für Smog in Kalifornien in der Beige Wolkenbank hinter der Golden Gate Bridge. Die braune Färbung ist aufgrund der NOx in photochemischem Smog.
Abbildung 2: Pflanzen beschädigt durch Ozon. Obersten Zeile ist normal, untere Reihe Ozon ausgesetzt war.
Principles
Bodennahes Ozon kann durch die Verwendung einer Mischungaus aus Stärke, Kaliumjodid und Wasser verteilt auf Filterpapier überwacht werden. Sobald getrocknet, verfärbt sich das Papier, genannt Schönbein Papier, wenn Ozon vorhanden ist.
Die Methode beruht auf der Oxidation-Fähigkeit von Ozon. Ozon in der Luft wird die Kaliumjodid auf das Testpapier Jod produzieren oxidieren:
2 kl O3 H2O → 2 KOH + O2 + ich2
Das Jod reagiert dann mit der Stärke, das Papier einen Farbton des Veilchens Färbung. Die Intensität der Farbe hängt die Menge des Ozons in der Luft vorhanden. Je dunkler die Farbe, je mehr Ozon ist vorhanden:
Ich3–+ Stärke → violette Farbe
Ozonkonzentration an verschiedenen Standorten des höheren Risikos einschließlich Parkplätze, Garagen, Alleen und Ecken der stark befahrenen Straßen abgetastet. Indoor-Websites gehören Zimmer und Räume mit Geräten, die mit Tinte drucken, wie z. B. Kopierer.
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Procedure
(1) Schönbein Papier Vorbereitung
- Statt 100 mL destilliertem Wasser in einem 250-mL-Becherglas.
- 1¼ Teelöffel Stärkemehl hinzufügen.
- Stir Bar in den Becher, und stellen Sie den Becher auf einem Teller warm/rühren. Auf eine mittlere bis hohe Einstellung erhitzen Sie und umrühren Sie die Mischung langsam, bis es in der Nähe von ca. 90 ° c Gele Die Mischung ist geliert, wenn sie verdickt und wird etwas durchscheinend.
- Nehmen Sie das Becherglas von der Heizquelle, ¼ Teelöffel Kaliumjodid hinzufügen und gut umrühren.
- Kühlen Sie die Lösung vor dem Auftragen auf das Filterpapier.
- Legen Sie ein Stück Filterpapier auf einer Glasplatte oder in der Luft zu halten Sie, und mit einem kleinen Pinsel, sorgfältig Bürsten Sie die Paste auf das Filterpapier. Das Filterpapier umdrehen und das gleiche auf der anderen Seite tun. Versuchen Sie, die Paste so gleichmäßig wie möglich anzuwenden.
- Legen Sie das Papier über Nacht und ohne Sonneneinstrahlung oder in eine niedrige Temperatur (20 ° C) trocknen Backofen trocknen.
- Sobald das Papier trocken ist, mit einer Schere das Filterpapier in 1-Zoll-breite Streifen schneiden. Wenn das Papier für die spätere Verwendung speichern, legen Sie die Streifen in einem verschließbaren Beutel oder Glas Plastikglas, vor direkter Sonneneinstrahlung geschützt.
(2) Ozon-Messung
- Spray Papierstreifen Test mit destilliertem Wasser und hängen Sie ein Minimum von drei Streifen an jedem Daten-Sammlung-Standort ohne direkte Sonneneinstrahlung. Hänge fest Tapen oder Heften ein Ende des Bandes zu einer Struktur (z.B. Wand, Parkhäuser, Lichtmasten). Streifen können auch aufgehängt werden, verwenden Sie Draht mit einem Ende in den Boden getrieben und das andere Ende an den Streifen befestigt. Stellen Sie sicher, dass die Streifen frei hängen.
- Setzen Sie das Papier für ca. 8 h Hinweis wo jeder Streifen aufgehängt wurde, und verwenden Sie Wetterdaten Relative Feuchte Lage während der Belichtung Papier aufzeichnen. Alternativ kann ein Psychrometer verwendet werden, um Relative Luftfeuchtigkeit der einzelnen Websites zu messen.
- Wenn die Ergebnisse nicht sofort mit aufgenommen, verschließen Sie die Streifen in einem luftdichten Behälter nach Exposition.
- Zu beobachten und aufzeichnen Testergebnisse, sprühen Sie das Papier mit destilliertem Wasser.
- Beobachten Sie die Farbe durch einen Vergleich mit der mitgelieferten Farbskala und Erfassung der entsprechenden Anzahl von Schönbein. Berechnen Sie die durchschnittliche Anzahl der Sorbonne für jeden Standort.
- Die Relative Luftfeuchtigkeit Daten für jede Site verwenden und die Relative Luftfeuchtigkeit Schönbein Anzahl Diagramm (Abbildung 3) Schönbein Website konvertieren im Durchschnitt um Ozonkonzentration (ppb).
Abbildung 3. Relative Luftfeuchtigkeit Schönbein Anzahl Diagramm
Ozon ist eine Form der elementaren Sauerstoff, der kommt in der Atmosphäre und ist als ein Luftschadstoff gesundheitsschädlich eingestuft. Mit Hilfe der Sorbonne-Technik, können Ozonwerte an Standorten von Interesse quantifiziert werden. Ozonmoleküle bestehen aus drei Sauerstoffatome gebunden in einer Struktur, die hochreaktive als Oxidationsmittel ist, und sie kommen in die Stratosphäre und Troposphäre Ebenen der Atmosphäre.
Ozonmoleküle in der Stratosphäre bilden die Ozon-Schicht, welche schädliche UV-Strahlen verhindert die Erdoberfläche erreicht. In tieferen Lagen der Troposphäre Ozon ist schädlich für die menschliche Gesundheit, und als Schadstoff trägt zur photochemischer Smog. Ozon kann direkt schädigen Atemwege Gewebe bei Einatmen oder Schaden Pflanzengewebe und weichere Materialien, einschließlich Reifen auf Fahrzeugen.
Anwesenheit von Ozon in der Troposphäre kann mit Schönbein Papier, eine Mischung aus Stärke, Kaliumjodid und Wasser verteilt auf Filterpapier quantifiziert werden. Nach dem Trocknen, verfärbt sich das Papier im Beisein von Ozon.
Dieses Video wird den Prozess der Papierherstellung Schönbein, platzieren und lesen Teststreifen und Quantifizierung der Ozonwerte mit der Sorbonne-Farbskala verdeutlichen.
Eine Möglichkeit, dass im freien Troposphäre Ozon in Bodennähe entsteht ist bei Stickoxiden und flüchtigen organischen Verbindungen aus Automobil-Emissionen dem Sonnenlicht ausgesetzt sind. Folglich, Bedingungen für die Bildung von Ozon und eskalierten Gesundheit Sorge in sonnigen Umgebungen oder zeitweise zu erhöhen oder Standorte von schweren Auto verwenden.
Innenaufnahme, troposphärisches Ozon gebildet werden kann, wenn elektrische Entladung von Hochspannung Ausrüstung wie ionische Luftreiniger, Laserdrucker oder Kopierer, brechen die chemischen Bindungen der atmosphärischen Sauerstoff in der Umgebungsluft. Die freien Radikale Sauerstoff kombinieren dann mit einem Sauerstoff-Molekül in der Luft um Ozon zu erstellen.
Verwendung von Schönbein Papier, Filterpapier imprägniert mit Stärke und Kaliumiodid-Lösung kann troposphärisches Ozon quantifiziert werden. Ozon in der Luft wird die Kaliumjodid auf dem Papier, Herstellung von Jod oxidiert. Das Jod reagiert mit Jodid Triiodide, produzieren, die dann mit der Stärke auch auf dem Papier, einem tiefen violett färben reagiert. Intensität dieser Farbe hängt von der Menge des Ozons in der Luft vorhanden mit dunkleren Farben zeigt höhere Mengen von bodennahem Ozon.
Bestimmung der Ozonkonzentration mit dieser Methode kann an fast jedem Ort, drinnen oder im Freien durchgeführt werden. Nun, da wir die Prinzipien, die hinter der Schönbein Messung kennen, lassen Sie uns schauen Sie sich das Experiment durchführen.
Um den Vorgang zu starten, legen Sie 100 mL destilliertem Wasser in einem 250-mL-Becherglas. Dies fügen Sie 6 g Speisestärke hinzu. Stellen Sie den Becher auf einen beheizten rühren Teller. Schalten Sie die Hitze auf eine mittlere-hohe Einstellung, und rühren Sie die Mischung, bis es ca. 90 ° C erreicht und ein Gel bildet. Als nächstes entfernen Sie das Becherglas von der Wärmequelle zu und fügen Sie 1 g oder ¼ Teelöffel, Kaliumjodid und umrühren Sie, bis die Kaliumjodid aufgelöst ist. Lassen Sie die Lösung für 5 Minuten auf der Bank-Oberseite abkühlen.
Ein Stück Filterpapier auf eine Glasplatte legen und mit einem kleinen Pinsel sorgfältig Bürsten Sie die Paste auf das Filterpapier. Drehen Sie das Filterpapier über und wiederholen Sie auf der anderen Seite, die Paste so gleichmäßig wie möglich anwenden. Legen Sie das Papier über Nacht ohne Sonneneinstrahlung trocknen. Alternativ legen Sie in einem Trockenschrank bei 20 ° C trocknen. Nach dem Trocknen schneiden Sie das Papier in 1 Zoll breite Streifen. Wenn das Papier für die spätere Verwendung speichern, legen Sie die Streifen in einem verschließbaren Beutel oder Glas Plastikglas vor direkter Sonneneinstrahlung geschützt.
Um Ozon zu erkennen, zuerst spray die Papierstreifen Test leicht mit destilliertem Wasser. Hängen Sie ein Minimum von drei Streifen an jedem Daten-Sammlung-Standort vor direkter Sonneneinstrahlung geschützt, sicher befestigt an einem Ende zu einer Struktur oder durch Draht aufgehängt. Stellen Sie sicher, dass die Streifen frei sind. Lassen Sie die Teststreifen für 8 h zu hängen.
Beachten Sie, wo jeder Streifen aufgehängt wurde, und mit einem Psychrometer, Maß Relative Luftfeuchtigkeit an jedem Standort. Alternativ Zugriff auf Wetterdaten, Rekord Relative Luftfeuchtigkeit an jedem Standort während der Belichtung von Papier. Wenn die Ergebnisse nicht sofort gelesen werden, können Streifen nach der Belichtung in einem luftdichten Behälter abzudichten.
Zu beobachten und aufzeichnen Testergebnisse, sprühen Sie das Papier mit destilliertem Wasser. Beobachten Sie die Farbe durch den Vergleich mit der Farbskala Schönbein und notieren Sie die entsprechende Anzahl. Berechnen Sie die durchschnittliche Anzahl der Sorbonne für jeden Standort.
Die Relative Luftfeuchtigkeit Daten für jede Site verwenden und die Relative Luftfeuchtigkeit Schönbein Anzahl Diagramm Schönbein Website konvertieren durchschnittlich Ozonkonzentration oder Teile pro Milliarde.
Die Fähigkeit zur Messung und Aufzeichnung der bodennahen Ozonkonzentrationen hat viele verschiedene Anwendungen können, und die Ergebnisse solcher Tests erhebliche Auswirkungen auf die menschliche Bevölkerung.
In dicht besiedelten städtischen Zentren, die Konvergenz der hohen Kfz-Verkehr und dichten menschlichen Bevölkerung kann ein Anliegen für Ozon im Zusammenhang mit gesundheitlichen Problemen. Aktuelle US-Schwellenwerte für Ozon festgelegten der Occupational Safety and Health Administration sind bei 0,1 ppm. Gesundheitsrisiken der Exposition oberhalb dieser Ebene einschließlich Kopfschmerzen; Augen-, Nasen- und Hustenreiz; Lungenschäden und Blutung, unter anderem. In städtischen Chicagoland verzeichneten Teststreifen platziert für 8 h an einem Julitag in Evanston, Cicero und Northbrook Ozonwerte 71 ppb, 60 ppb, 71 ppb.
Innenaufnahme, sichere Schwellenwerte für Ozon-Niveaus sind die gleichen wie im Freien, und tragen die gleichen möglichen gesundheitlichen Risiken. Zur Gewährleistung der Sicherheit der Arbeitnehmer oder Gebäude Bewohner sollten alle Räumlichkeiten mit großen Mengen an Hochspannungsanlagen Ozonwerte getestet werden. Streifen im Maschinenraum Kopie für 8 h platziert verzeichnete eine indoor Ozon 5 ppb, was weit unter dem United States Office of Safety-Richtlinien liegt.
Aufgrund der Klage des Sonnenlichts Stickoxide und flüchtige organische Verbindungen in Ozon umzuwandeln kann Hitzewellen oder außergewöhnlich sonnigen Perioden von Belang für die Stadtbewohner. Ozonwerte kann im Laufe der Zeit ein Bild des potenziellen Risikos, Überwachungund ermöglichen es den Behörden Warnungen oder bitten Einwohner, Automobile in Zeiten der hohen Ozon zu reduzieren.
Sie sah nur Jupiters Einführung zur Messung von bodennahen Ozon. Sie sollten jetzt wissen, wie troposphärisches Ozon gebildet wird und warum es ein Anliegen ist wie Schönbein Papier Test für Ozon und wie interpretieren Testergebnisse zu machen. Danke fürs Zuschauen!
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Results
Verwenden Sie die Schönbein Nummer Skala (Abbildung 4) für die Quantitative Analyse von Ozon. Das Diagramm wird verwendet, um mit Probe Papiere nach 8 h der Exposition an Probe Standorten zu vergleichen. Verwenden Sie Relative Luftfeuchtigkeit Schönbein Anzahl Diagramm konvertieren Schönbein Partituren auf Ozonkonzentration (ppb) (Abbildung 5).
Ergebnis steigt mit zunehmender Intensität der Farbe, mit der dunkelsten violett auf der rechten Seite der Skala. Ergebnisse sollten je nach der Lage des Standortes Sammlung (Abbildung 5) variieren.
Abbildung 4. Schönbein Anzahl Skala
Abbildung 5. Grafische Darstellung der Probe Ozonkonzentrationen.
Innen- und troposphärisches Ozon-Konzentrationen von Website und Schönbein Ergebnis gezeigt.
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Applications and Summary
Bodennahes Ozon-Exposition ist schädlich für die menschliche Gesundheit; bekannte, Schmerzen in der Brust, Husten, Hustenreiz und Staus zu verursachen. Ozon auch stört Lungenfunktion, Verschlimmerung der Symptome von Asthma, Bronchitis und Emphysem und Lungengewebe dauerhaft schädigen kann.
Outdoor-Locations der erhöhte Mengen von Sonnenlicht und städtischen Gebieten erleben höhere Ebenen des troposphärischen Ozons aufgrund erhöhter Menge und Dichte der Nitratemissionen. Innenräumen, wo Kopiergeräte und Drucker Tinte verwendet werden, sind auch Risikobereiche für Ozonbelastung. Aktuelle US-Schwellenwerte für Ozon, festgelegt von der Büro für Sicherheit und Gesundheit, beträgt 0,1 ppm mit gesundheitlichen Risiken einschließlich Kopfschmerzen, Reizungen der Augen, Nase und Hals, Gehirn und Nervensystem Schaden, Lungenschäden, chronischen Atemwegserkrankungen, Lungenstauung, Ödeme und Blutungen.
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