臭氧Q & A

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臭氧Q & A
 
什麼是臭氧?
    臭氧,也被稱為"活性氧",由三個氧原子組成,人類呼吸的氧氣則是由兩個氧原子組成。臭氧是世界上第二強力的消毒劑,能夠用於消滅細菌、病毒與氣味(不管是香氣還是臭氣)。有趣的是臭氧很容易在自然環境中產生,最常發生在伴隨著打雷閃電的雨後。事實上,在雷雨後我們感受到的"清新、潔淨"的味道,通常是來自於自然環境產生的臭氧。然而,一般大眾較熟悉的臭氧是指存在於地球同溫層的臭氧層,臭氧層的臭氧是由太陽的紫外線造成的,臭氧層能夠保護人類免於被高能量的紫外線輻射(UVC)傷害。
 
臭氧如何運作?
    臭氧的第三個氧原子讓臭氧本身具有很強的活性,這個氧原子很容易與氣味分子產生鍵結反應。當污染物如氣味、細菌或病毒接觸到臭氧時,其化學結構會被改變成較無味道的化合物。隨著越多的臭氧"攻擊"這些化合物,最後這些污染物會完全被摧毀,這個過程稱之為"氧化"。臭氧在經過上述的氧化過程後會還原成氧氣,這個特性讓臭氧是對環境非常友善的氧化劑。
 
臭氧如何產生?
    見下圖圖解說明:
    基本上以第一張圖裡把氧分子鍵結打斷的方式來區分,有兩種方式:紫外線(UV)與尖端高壓放電(Corona discharge)。尖端高壓放電乃利用高壓電尖端放電將周遭的氧分子進行解離。而紫外線則是透過特殊紫外線燈管同時發出之254 nm與185 nm之紫外線中之185 nm將鍵結打斷。以上兩種方式,將氧分子打斷成兩個游離的氧原子,氧原子再與其他氧分子結合,最後產生臭氧。需注意的是,空氣中氮氣與氧氣的比例約是4:1,使用尖端高壓放電的方式,高壓電同時會將空氣中的氮氣還有空氣中的灰塵粒子激化,產生比臭氧量更多副產品,如 "過氧化氮"、"亞硝酸氣體之氮素氧化物"、"二氧化碳"、"一氧化碳"等,的有毒物質。歐美日國之臭氧研究所曾警告,使用尖端高壓放電法產生的臭氧不能用於民生、醫療之用品上
 
臭氧的存在能維持多久(半衰期)?
   半衰期的定義是濃度減半所需花的時間,譬如,臭氧的半衰期假設是30分鐘,假設初期濃度是8 ppm,那在30分鐘後,濃度會變成4 ppm。這是16;8;4;2;1等比級數的概念。臭氧在空氣中與水中的半衰期不同,臭氧在常溫水中的半衰期約略是20分鐘,溫度越低,半衰期越長。而在空氣中,會影響臭氧半衰期的因素有溫度濕度空氣是否流動。臭氧在純氣體的狀態下,不考慮邊牆效應、濕度、有機負荷與催化效應,其半衰期與溫度的關係如下表
 
當臭氧在產生器內產生並散佈至空間內時,它就開始逐漸還原成氧氣,還原成氧氣的過程有以下途徑:與有機物如氣味分子或煙味進行氧化、與細菌或病毒反應等等,都會因氧化反應消耗掉臭氧。殘留的臭氧就依著半衰期而漸漸消失,一般來說,溫度;濕度、空氣是否流動這三個參數強烈影響半衰期,溫度越高半衰期越短,濕度越高半衰期越短,空氣流動越快速,半衰期也越短。在台灣的環境下,溫度約在20幾度,濕度約在70~90%,在空氣品質極佳的地方,臭氧半衰期約在20~40分鐘,但在空氣品質很糟的地方,大概數十秒臭氧即會消失。綜合以上資訊,即使臭氧在產生初期濃度較高(尚未到達危險濃度),但經由自身半衰期的自然衰減與外在污染源的氧化需求,臭氧很快即會被消化完畢,所以適當使用臭氧是很安全的。
 
 

氣味(香或臭味)會復發嗎?

    答案是不會!臭氧若使用得當,它會摧毀或消滅氣味的來源。處理時間會因為氣味的強度而不同,臭氧處理氣味的效率約可達98%。但有些例外狀況,譬如,若氣味來源是因為霉菌,且若無法改善產生霉菌的潮濕環境,則氣味仍舊會復發。

    

臭氧的適宜濃度?

    適宜濃度指的是當製造出來的臭氧濃度能都剛好被消耗掉。這概念僅適用在一封閉空間中且連續產生臭氧進行連續式的處理,非一次性的處理。這是一個平衡的概念,很難在初期就能決定出來。一剛開始,臭氧製造機的輸出可以設的高一些盡快讓大部分的氣味能夠被快速去除,之後,臭氧的濃度需求就變小了,僅需有小量的臭氧在空氣中來處理逐漸消失的氣味。若臭氧製造機的輸出沒有被調降,就會有過多的臭氧殘留在空氣中。若有明顯的臭氧味道在空氣中,代表臭氧濃度已經過度了,此時需調降臭氧製造機的輸出。臭氧並非越多越好!在密閉空間中使用臭氧必須小心。要知道,臭氧濃度並非要被人類聞到時才有效,臭氧濃度即使在人類聞不到的水準下仍有去除氣味功效。
 

臭氧對人體有害嗎?若有,會有長期的不良影響嗎?

    臭氧大約是在兩個世紀前被發現的,所以關於臭氧的研究已經有很多。有些監管機關,包括美國職業安全健康管理局(OSHA, Occupational Safety and Health Administration)已經規定人類每天不得在臭氧殘留濃度超過1 ppm(百萬分之一)的環境下連續暴露8個小時。在低暴露的情況下對人體暫時的影響可能是頭痛、喉嚨痛、眼睛、鼻子感到刺激不適。目前尚未有正式的臨床文件顯示在如此低劑量、低暴露的狀況下,對人體有長期的影響。以下是臭氧的物質安全資料表:
https://www.ozonesolutions.com/files/product/A-21ZX/msds_complete.pdf

 

臭氧安全嗎?

    若使用得當,臭氧是很安全的。然而,若無適當的安全措施,高濃度的臭氧會造成人體的健康危害,可引起哮喘發作,導致上呼吸道疾病惡化,同時刺激眼睛,使視覺敏感度和視力降低,再更濃的話,可引起頭痛、胸痛、思維能力下降,嚴重時可導致肺氣腫和肺水腫。以上症狀是在高濃度環境下的影響。邦正科技出品的家用空氣除臭機完全無法到達如此的高濃度。
 

 

臭氧如何殺死細菌?

    臭氧是藉由破壞細胞壁的方式消滅細菌。當細胞壁被破壞後,細菌就無法生存。請見下圖說明:

 
1. 照片裡是一個健康的大腸桿菌細胞(正等著毀了我們的一天)
2. 近點看,一個臭氧分子正準備靠近並接觸細胞壁。細胞壁對細菌來說是很重要的,它能確保這個生物體能維持它的外觀。
3. 臭氧分子接觸到了細胞壁,氧化作用立即發生,遺留下一個小洞在細胞壁上。
4. 這個新產生的洞已經傷害了這個細菌。
5. 回到原本的視角,當臭氧分子繼續在細胞壁上產生小洞時,此細菌外觀開始變化。
6. 幾秒後有數千個臭氧分子撞擊這個細胞壁,這個細菌就無法再維持它的外觀,也就被消滅了。
比較
    對相同濃度的細菌,要達到相同99.99%的殺菌效果,臭氧的效率是:
        次氯酸的25倍
        次氯酸納(即漂白水主要成分)的2500倍
        氯胺的5000倍
    臭氧的消毒效果是氯的10倍。氯與肉類反應會形成高毒性的致癌物,但臭氧在完成氧化反應後不會有任何不良的副產品。