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臭氧O3
2011-12-31 8:59:32
臭氧是氧的同素异构件，分子式为O3，相对分子质量为48，是一种较不稳定的、活泼的气体。在常温下可自行分解为氧。臭氧具有特殊的与磷或二氧化硫相似的“臭”味。气态时无色，层厚时呈淡蓝色，液态呈不透明的蓝黑色，结晶时呈现蓝紫色。
臭氧是自然界早已存在的天然气体。远古时代人们就发现伴随雷电，空气会产生独特的气味。最早的记载是在荷马的长诗《伊利亚德和奥德塞》里写入了伴随雷电所产生的这种气味。在《圣经》第12章“奥德塞”》第417节里，有“丘比特用雷电击船，船内完全充满了硫磺的臭味”的记载。
1785年，德国的物理学家Van Marum进行电击试验，发现空气通过电火花时产生刺鼻的臭味。1801年，Cruikshank在电解和火花放电试验中曾闻到一种独特的气味，与自然界雷电击后产生的气味相同，他首次提出这是一种新物质，并将它命名为“Ozone”（臭氧），取自希腊“Ozein”一词，意为“难闻”。
1845年，Da La Rive和Marignac通过纯氧和电火花作用获得了臭氧。随后人们对臭氧的性质进行许多研究，1848年亨特依据自己所了解的臭氧的性质，预言臭氧为三原子氧。1860年Andren和Tait发现氧气转化为臭氧时体积减少，反之臭氧转化为氧时体积又恢复到原来体积，同时还发现少量的汞具有分解臭氧的能力。1866年Soret通过电解所得到臭氧和氧混合气的试验断定臭氧密度是氧密度的1.5倍。
1857年，Von Siemens研制出臭氧发生管，这是臭氧制造技术的突破性进展。这一原理一直沿用至今可谓是当前大型臭氧发生机的雏形。臭氧发生管由两根玻璃管构成，外管外壁和内管内壁均用锡箔覆盖，金属表面连接到电感线圈和电机连线柱上。这种装置可以将干燥氧气的3%~8%转变为臭氧。此后，Brodie和Bertholet对臭氧发生管进行了改造，相继制成了布迪式和伯塞尔式工业规模的臭氧发生机。
1868年，Hollman研究了臭氧的热化学性质，得出臭氧分解时所放出的热量为71.33Kj/mol，这个值大约为目前采用值的一半。1876年，Bertholet测定得出臭氧分解热为123.73 Kj/mol。1908年，John得出值为142.12 Kj/mol。通过对臭氧热化学性质的研究，因臭氧吸热，人们试图用热工艺制造臭氧发生器，但由于臭氧在高温下快速分解，而使这种设想宣告失败。
在1873年以后Schone、Carius等科学家又对臭氧的稳定性、在水溶液中的溶解度及沸点进行了研究。Hautefeuille和Chappuis在温度—100℃和2.5MPa压力的条件下，成功地获得深靛蓝色的液态臭氧。1898和Troost提出臭氧的沸点为—119℃，现在采用的臭氧沸点值为—111.9℃。
直到1980年才出现高频沿面放电臭氧发生器。1990年以后流光放电和强电离放电臭氧发生器才问世，其臭氧产生率才大幅度提高。
包围着地球的大气层中存在着臭氧层。在距离地面12～15km的平流层内，氧受到日光的辐射，发生光化学反应而生成臭氧，并在20～25km处形成浓度较高的一层臭氧层。这层臭氧可以吸收太阳常量辐射280～320km波长的紫外线，从而形成了保护地球生物生存的屏障。臭氧在约9.7nm波长的红外区也有一个强吸附带，将太阳的辐射热保存起来以使地球表面保持适宜的温度。
臭氧层百度及臭氧浓度与自然条件、大气氧浓度有关。臭氧层的厚度在地球低纬度地区较薄，据测定臭氧层中最大的浓度约6*10-6。在高纬度的极区，由于温度的关系，臭氧层较厚，最大浓度约在22km处。在11km对流层内臭氧浓度只有（50～70）*10-12，一般无害。在地球表面，臭氧浓度和地理位置、季节以及大气的污染程度有关，随着污染物的扩散，臭氧浓度升高。核爆炸会使大气中的臭氧浓度急剧升高，使之有害。
臭氧层的破坏，臭氧浓度降低甚至形成“空洞”是非常严重的问题。据报道，臭氧层浓度降低10%，将会使辐射到地面的紫外线（190～320nm）强度增加20%，据推算可导致皮肤癌病例增加30%～50%，而且还会造成视力减退、白内障发病率增加以及人体免疫系统破坏、增加感染机会等危险。同时造成农作物的减产，海洋生态环境的破坏，海洋浮游生物繁殖减缓，甚至会造成鱼类大量死亡。
