מדידת אוזון טרופוספירי

האוזון הוא סוג של חמצן בסיסי המתרחש באטמוספירה, והוא מסווג כמזהם אוויר מזיק לבריאות האדם. באמצעות טכניקת שנביין, ניתן לכמת את רמות האוזון באתרים מעניינים. מולקולות האוזון מורכבות משלושה אטומי חמצן הנקשרים במבנה שהוא מגיב מאוד כסוכן חמצון, והם מתרחשים הן ברמות הסטרטוספירה והן ברמות הטרופוספירה של האטמוספירה.

מולקולות האוזון בסטרטוספירה יוצרות את שכבת האוזון, המסייעת למנוע מקרני UV מזיקות להגיע לפני השטח של כדור הארץ. בגבהים נמוכים יותר של הטרופוספירה, האוזון מזיק לבריאות האדם, וכפי שמזהם תורם ערפיח פוטוכימי. האוזון יכול לפגוע ישירות ברקמת הנשימה האנושית אם הוא נשאף, או לפגוע ברקמות הצמח ובחומרים רכים יותר, כולל צמיגים על כלי רכב.

נוכחות האוזון בטרופוספירה ניתן לכמת באמצעות נייר שנביין, תערובת של עמילן, אשלגן יודיד, ומים להתפשט על נייר מסנן. לאחר יבש, הנייר משנה צבע בנוכחות האוזון.

סרטון וידאו זה ימחיש את תהליך הכנת נייר שנביין, הצבה וקריאה של רצועות בדיקה וכימות רמות האוזון באמצעות סולם הצבעים שנביין.

אחת הדרכים שבהן אוזון טרופוספירי חיצוני נוצר בגובה הקרקע היא כאשר תחמוצות חנקן ותרכובות אורגניות נדיפות מפליטות רכב חשופות לאור השמש. כתוצאה מכך, התנאים להיווצרות האוזון וההסלמה בדאגה הבריאותית גוברים בסביבות שטופות שמש, או לפעמים או במקומות של שימוש כבד ברכב.

בתוך הבית, אוזון טרופוספירי יכול להיווצר כאשר פריקה חשמלית מציוד מתח גבוה, כמו מטהרי אוויר יוניים, מדפסות לייזר, או מכונות צילום, לשבור את הקשרים הכימיים של חמצן אטמוספרי באוויר שמסביב. הרדיקלים החופשיים של חמצן ואז לשלב עם מולקולת חמצן באוויר כדי ליצור אוזון.

באמצעות נייר שנביין, נייר מסנן ספוג בתמיסת עמילן ואשלגן יודיד, ניתן לכמת אוזון טרופוספירי. אוזון באוויר יהיה לחמצן את אשלגן יודיד על הנייר, לייצר יוד. היוד מגיב עם יודיד כדי לייצר triiodide, אשר לאחר מכן מגיב עם העמילן גם נוכח על הנייר, מכתים אותו סגול עמוק. עוצמת צבע זה תהיה תלויה בכמות האוזון הקיימת באוויר, עם צבעים כהים יותר המצביעים על כמויות גבוהות יותר של אוזון טרופוספירי.

קביעת ריכוז האוזון בשיטה זו יכולה להתבצע כמעט בכל אתר, בפנים או בחוץ. כעת, כאשר אנו מכירים את העקרונות העומדים מאחורי מדידת שנביין, הבה נבחן כיצד לבצע את הניסוי.

כדי להתחיל את ההליך, למקם 100 מל של מים מזוקקים לתוך 250 מל. לזה, להוסיף 6 גרם של קורנפלור. מניחים את הכיס על צלחת ערבוב מחוממת. הופכים את החום להגדרה בינונית-גבוהה, ומערבבים את התערובת עד שהיא מגיעה לכ -90 מעלות צלזיוס ויוצרת ג'ל. לאחר מכן, להסיר את ממקור החום ולהוסיף 1 גרם, או 1/4 כפית, של אשלגן יודיד ומערבבים ביסודיות עד אשלגן יודיד מומס. אפשר לפתרון להתקרר במשך 5 דקות על הספסל העליון.

מניחים פיסת נייר סינון על צלחת זכוכית, ובאמצעות מברשת צבע קטנה, מברישים בזהירות את הדבק על נייר המסנן. להפוך את נייר הסינון ולחזור על הצד השני, החלת הדבק באופן אחיד ככל האפשר. תרחיקו את הנייר למשך הלילה מאור השמש לייבוש. לחלופין, יש להניח בתנור ייבוש במהירות של 20 מעלות צלזיוס עד לייבוש. לאחר יבש, לחתוך את הנייר לרצועות ברוחב 1 אינץ '. אם מאחסנים את הנייר לשימוש מאוחר יותר, מניחים את הרצועות בשקית ניילון אטומה או בצנצנת זכוכית מאור שמש ישיר.

כדי לזהות אוזון, תחילה לרסס את רצועות נייר הבדיקה בקלילות עם מים מזוקקים. תלו לפחות שלוש רצועות בכל אתר איסוף נתונים מאור שמש ישיר, מהודקות בבטחה בקצה אחד למבנה, או תלויות על ידי חוט. ודא שהרצועות ללא הפרעה. השאירו את רצועות הבדיקה לתלות במשך 8 שעות.

שים לב היכן כל רצועה נתלתה, ובאמצעות פסילומטר, מדוד לחות יחסית בכל אתר. לחלופין, גישה לנתוני מזג אוויר, תיעד לחות יחסית בכל מיקום במהלך חשיפה לנייר. אם התוצאות לא ייקראו מיד, ניתן לאטום רצועות במיכל אטום לאחר החשיפה.

כדי לצפות ולתעד תוצאות בדיקה, לרסס את הנייר במים מזוקקים. שים לב לצבע על-ידי השוואתו לסולם הצבעים Schönbein ורשום את המספר המתאים. חשב את מספר שנביין הממוצע עבור כל אתר.

השתמש בנתוני הלחות היחסית עבור כל אתר ובתרשים המספרים של Schönbein לחות יחסית כדי להמיר את ממוצעי האתר של שנביין לריכוז האוזון, או לחלקים למיליארד.

היכולת למדוד ולתעד רמות אוזון טרופוספיריות יש יישומים רבים ומגוונים, ואת התוצאות של בדיקות כאלה יכול להיות השלכות משמעותיות על אוכלוסיות אנושיות.

במרכזים עירוניים מאוכלסים בכבדות, התכנסות של תנועת רכב גבוהה ואוכלוסייה אנושית צפופה יכולה להיות דאגה לבעיות בריאות הקשורות לאוזון. הסף הנוכחי בארה"ב לאוזון שנקבע על ידי מינהל הבטיחות והבריאות התעסוקתית הוא 0.1 ppm. סיכונים בריאותיים של חשיפה מעל רמה זו כולל כאבי ראש; גירוי בעין, באף ובגרון; נזק לריאות ודימום, בין היתר. בשיקגולנד העירונית, רצועות בדיקה שהוצבו במשך 8 שעות ביום יולי באוונסטון, קיקרו ונורת'ברוק רשמו רמות אוזון של 71 ppb, 60 ppb, 71 ppb, בהתאמה.

בתוך הבית, סף בטוח לרמות האוזון זהה בחוץ, ונושא את אותם סיכונים בריאותיים פוטנציאליים. כדי להבטיח את שלומם של עובדים או דיירי בניין, כל הנחות עם כמויות גדולות של ציוד מתח גבוה צריך להיבדק עבור רמות האוזון. רצועות שהוצבו בחדר מכונת הצילום במשך 8 שעות רשמו רמת אוזון מקורה של 5 ppb, שהיא הרבה מתחת להנחיות משרד הבטיחות של ארצות הברית.

בגלל הפעולה של אור השמש הפיכת תחמוצת חנקן ותרכובות אורגניות נדיפות לאוזון, גלי חום או תקופות שמש במיוחד יכול להיות דאגה לתושבים עירוניים. ניטור רמות האוזון לאורך זמן יכול לבנות תמונה של סיכון פוטנציאלי, ולאפשר לרשויות לפרסם אזהרות או לבקש מהתושבים להפחית את השימוש ברכב בזמנים של אוזון גבוה.

הרגע צפית בהקדמה של ג'וב למדידת אוזון טרופוספירי. עכשיו אתה צריך להבין איך אוזון טרופוספירי נוצר ומדוע זה דאגה, איך לעשות נייר Schönbein כדי לבדוק אוזון, וכיצד לפרש תוצאות הבדיקה. תודה שצפיתם!