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2020 / 09 / 28

什麼是臭氧?如何殺菌?

什麼是臭氧

臭氧是氧氣的同素異形體,在常溫下,它是一種有特殊臭味的淡藍色氣體,低濃度的臭氧聞起來就像下過雨後的「新鮮空氣」的那種氣味,微溶於水,90%存在於大氣中的平流層,含量約50 ppm,它能吸收對人體有害的短波紫外線(主要為UVB),防止其到達地球。低層空氣中臭氧(也稱為對流層臭氧)屬於一種對生物有害的污染物,是光化學煙霧(Photochemical smog)的組成部分之一,有時被稱為「有害的」臭氧。

臭氧能於短時間內將空氣中的浮游細菌消滅,並能中和、分解毒氣,去除惡臭,因此臭氧可用於淨化空氣及飲用水、殺菌、處理工業廢物和作為漂白劑。在一些游泳池以臭氧取代氯氣做為消毒用途。

但臭氧的高危險性也衍生極其複雜的濃度應用標準,例如家用臭氧消毒櫃外臭氧泄漏量不得超過0.1ppm。動物試驗表明,臭氧毒性的起點濃度為0.3ppm,經濟部標準檢驗局亦規定臭氧最高允許濃度僅為0.05ppm。
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殺菌原理

滅菌過程屬生物化學氧化反應。臭氧能對細菌的細胞體直接氧化,即破壞其DNA而達到抑制的效果,對病毒的RNA亦有破壞作用;對各種毒素具有一定的氧化作用,降低其毒性。

  1. 臭氧能氧化分解細菌內部葡萄糖所需的酶,使細菌死亡。
  2. 直接與細菌、病毒作用,破壞它們的細胞器和DNA、RNA,使細菌的新陳代謝和繁殖過程受到破壞,導致細菌死亡。
  3. 透過細胞膜織,侵入細胞內,作用於外膜的脂蛋白和內部的脂多糖,使細菌發生通透性畸變而溶解死亡。

但是空間相對濕度小於45%時,臭氧對空氣中懸浮微生物幾乎沒有殺滅作用。在60%時才逐漸增強,在95%時達到最大值。

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臭氧的來源

自然界中,人們普遍了解的大氣臭氧層,是阻擋太陽紫外線的天然屏障,它是由太陽光的一種特定波長光譜的光照射空氣後產生的。而雷雨過後,因為閃電(高壓放電)電離空氣中的氧氣也會形成臭氧。森林中,植物在吸收CO2過程中製造了氧原子,部分形成氧氣,一部分形成臭氧,因此臭氧無處不在。
然而室內臭氧的主要來源是進入室內的室外汽車廢氣,汽機車排放的一氧化碳和易揮發性的有機化合物(被稱為臭氧前體)會合成臭氧,特別是在炎熱、陽光普照、無風的情況之下更容易形成。雖然室內臭氧濃度可能低於室外臭氧濃度,但我們在室內活動的時間更長,而且家用或辦公設備也會釋放臭氧,例如吹風機、影印機甚至是部分種類的空氣芳香劑等。因此,臭氧已成為都會區最主要的汙染物。

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臭氧的危險

臭氧具有強烈的刺激性,吸入過量對人體健康有一定危害。它主要是刺激和損害深部呼吸道,並可損害中樞神經系統,對眼睛有輕度的刺激作用。

當大氣中臭氧濃度為0.05ppm以上時,會引起鼻和喉嚨黏膜的刺激、哮喘發作、刺激眼睛、使視覺敏感度和視力降低。甚至濃度在1ppm以上可引起頭痛、胸痛、思維能力下降,嚴重時可導致肺氣腫和肺水腫。

即使空氣中有低濃度的臭氧,也會使許多有機色素褪色,對動物的肺部組織破壞性很大,並且很容易氧化有機不飽和化合物,如乙烯類合成纖維、橡膠和塑料製品,會使其變脆和產生裂紋;濃度過高時對物品有腐蝕性,可以使銅片出現綠色鏽斑。

2009 年 EPA 的研究顯示,臭氧和揮發性有機化合物(如烯烴類化合物)的反應甚至會產生醛和酸,毒性比室內原本的揮發性有機化合物更高。並且,EPA也發現臭氧無法移除空氣中的粉塵或花粉等微粒。根據環保署統計,懸浮微粒不是台灣頭號污染物,最大的氣體污染源其實是臭氧。全台空氣品質不良的日子,每四天之中有三天是受到臭氧污染,臭氧對國人身體的危害更甚於懸浮微粒。