โอโซน

Q: ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ โอโซน

โอโซน ( / ˈ oʊ z oʊ n / )ⓘ ) หรือเรียกอีกอย่างว่าไตรออกซิเจนเป็นโมเลกุลอนินทรีย์ ที่มีสูตรทางเคมีO3.

Q: ประวัติศาสตร์

ในปี ค.ศ. 1785 นักเคมีชาวดัตช์ Martinus van Marum กำลังทำการทดลองเกี่ยวกับการเกิดประกายไฟเหนือผิวน้ำ เมื่อเขาสังเกตเห็นกลิ่นผิดปกติ ซึ่งเขาคิดว่าเป็นปฏิกิริยาทางไฟฟ้า โดยไม่ได้ตระหนักว่าแท้จริงแล้วเขาได้สร้างโอโซนขึ้นมา [ 8 ] [ 9 ]

โอโซน ( / ˈ oʊ z oʊ n / )^ⓘ ) หรือเรียกอีกอย่างว่าไตรออกซิเจนเป็นโมเลกุล อนินทรีย์ ที่มีสูตรทางเคมีO เป็นก๊าซสีฟ้าอ่อนที่มีฉุนเป็นไอโซโทปของออกซิเจนที่มีความเสถียรน้อยกว่าไอโซโทปไดอะตอมิกOสลายตัวในชั้นบรรยากาศเบื้องล่างกลายเป็นO (ออกซิเจน) โอโซนเกิดขึ้นจากออกซิเจนโดยการกระทำของอัลตราไวโอเลต(UV) และการปล่อยประจุไฟฟ้าภายในชั้นบรรยากาศของโลกโอโซนมีอยู่ในชั้นบรรยากาศในความเข้มข้นต่ำมาก โดยมีความเข้มข้นสูงสุดในชั้นโอโซนของสตราโตสเฟียร์ซึ่งดูดซับรังสีอัลตราไวโอเลต (UV)ดวงอาทิตย์

กลิ่นของโอโซนคล้ายกับคลอรีนและหลายคนสามารถตรวจจับได้แม้ในความเข้มข้นต่ำมาก0.1 ppm ในอากาศโครงสร้าง ของโอโซน ได้รับการกำหนดในปี 1865 ต่อมาพิสูจน์ได้ว่าโมเลกุลมีโครงสร้างโค้งงอและเป็นไดอะแมกเนติก อย่างอ่อน ที่อุณหภูมิและความดันมาตรฐานโอโซนเป็นก๊าซสีฟ้าอ่อนที่ควบแน่นที่ อุณหภูมิ เยือกแข็ง กลายเป็น ของเหลวสีน้ำเงินเข้ม และในที่สุดก็กลายเป็น ของแข็งสีม่วงดำความไม่เสถียรของโอโซนเมื่อเทียบกับไดออกซิเจนทั่วไปนั้นทำให้ทั้งก๊าซและของเหลวโอโซนที่มีความเข้มข้นสูงอาจสลายตัวอย่างรุนแรงที่อุณหภูมิสูง การกระแทกทางกายภาพ หรือการให้ความร้อนอย่างรวดเร็วจนถึงจุดเดือด^[⁵^]^[⁶^]ดังนั้นจึงใช้ในเชิงพาณิชย์เฉพาะในความเข้มข้นต่ำเท่านั้น

โอโซนเป็นสารออกซิไดซ์ ที่มีฤทธิ์รุนแรง (มากกว่าออกซิเจนมาก) และมีประโยชน์ใช้สอยในอุตสาหกรรมและการใช้งานทั่วไปมากมายที่เกี่ยวข้องกับการออกซิเดชัน อย่างไรก็ตาม ศักยภาพในการออกซิไดซ์ที่สูงนี้เองที่ทำให้โอโซนทำลายเนื้อเยื่อเมือกและเนื้อเยื่อระบบทางเดินหายใจในสัตว์ รวมถึงเนื้อเยื่อในพืช เมื่อความเข้มข้นสูงกว่าประมาณ0.1 ppmแม้ว่าความเข้มข้นระดับนี้จะทำให้โอโซนเป็นอันตรายต่อระบบทางเดินหายใจและเป็นมลพิษใกล้ระดับพื้นดินแต่ความเข้มข้นที่สูงขึ้นในชั้นโอโซน (ตั้งแต่สองถึงแปด ppm) นั้นเป็นประโยชน์ ช่วยป้องกันรังสียูวีที่เป็นอันตรายไม่ให้มาถึงพื้นผิวโลก

การตั้งชื่อ

ชื่อสามัญโอโซน เป็น ชื่อ IUPACที่ใช้กันทั่วไปและเป็นที่นิยมมากที่สุดชื่อระบบ2λ ⁴ -trioxidieneและcatena-trioxygen ซึ่งเป็นชื่อ IUPACที่ถูกต้องถูกสร้างขึ้นตามระบบการ ตั้งชื่อ แบบแทนที่และแบบบวกตามลำดับ ชื่อโอโซนมาจากozon (ὄζον) ซึ่ง เป็นคำกริยาปัจจุบันเพศกลางของภาษา กรีกของozein (ὄζειν) "ดมกลิ่น" ^[⁷^]ซึ่งหมายถึงกลิ่นเฉพาะของโอโซน

ในบริบทที่เหมาะสม โอโซนสามารถมองได้ว่าเป็นไตรออกซิเดนที่ขาดอะตอมไฮโดรเจนไปสองอะตอม และด้วยเหตุนี้ไตรออกซิแดนิลลิดีนจึงสามารถใช้เป็นชื่อที่เป็นระบบได้ตามหลักการตั้งชื่อแบบแทนที่ โดยปกติแล้ว ชื่อเหล่านี้ไม่ได้คำนึงถึงความเป็นอนุมูลอิสระของโมเลกุลโอโซน ในบริบทที่เฉพาะเจาะจงยิ่งขึ้น นี่อาจใช้เรียกสถานะพื้นฐานแบบซิงเกล็ตที่ไม่ใช่อนุมูลอิสระ ในขณะที่สถานะไดราดิคัลจะถูกเรียกว่าไตรออกซิเดนไดอิล

ไตรออกซิเดนไดอิล (หรือโอโซไนด์ ) ถูกนำมาใช้แบบไม่เป็นระบบเพื่ออ้างถึงหมู่แทนที่ (-OOO-) ควรระมัดระวังอย่าสับสนชื่อของหมู่กับชื่อเฉพาะของโอโซนที่กล่าวไว้ข้างต้น

ประวัติศาสตร์

คริสเตียน ฟรีดริช เชินไบน์ (18 ตุลาคม พ.ศ. 2342 – 29 สิงหาคม พ.ศ. 2411)

ในปี ค.ศ. 1785 นักเคมีชาวดัตช์Martinus van Marumกำลังทำการทดลองเกี่ยวกับการเกิดประกายไฟเหนือผิวน้ำ เมื่อเขาสังเกตเห็นกลิ่นผิดปกติ ซึ่งเขาคิดว่าเป็นปฏิกิริยาทางไฟฟ้า โดยไม่ได้ตระหนักว่าแท้จริงแล้วเขาได้สร้างโอโซนขึ้นมา^{[ 8 ]}^{[ 9 ]}

ครึ่งศตวรรษต่อมาคริสเตียน ฟรีดริช เชินไบน์สังเกตเห็นกลิ่นฉุนเดียวกันและจำได้ว่าเป็นกลิ่นที่มักเกิดขึ้นหลังฟ้าผ่าในปี ค.ศ. 1839 เขาประสบความสำเร็จในการแยกสารเคมีที่เป็นก๊าซและตั้งชื่อว่า "โอโซน" จากคำภาษากรีกว่าozein ( ὄζειν ) ซึ่งหมายถึง "ดมกลิ่น" ^{[ 10 ]}^{[ 11 ]} ด้วยเหตุนี้ เชินไบน์จึงได้รับการยกย่องว่าเป็นผู้ค้นพบโอโซนโดยทั่วไป^{[ 12 ]}^{[ 13 ]}^{[ 14 ]}^{[ 8 ]}เขายังสังเกตเห็นความคล้ายคลึงกันของกลิ่นโอโซนกับกลิ่นของฟอสฟอรัส และในปี ค.ศ. 1844 ได้พิสูจน์ว่าผลิตภัณฑ์จากปฏิกิริยาของฟอสฟอรัสขาวกับอากาศนั้นเหมือนกัน^{[ 10 ]}ความพยายามในภายหลังที่จะเรียกโอโซนว่า "ออกซิเจนที่มีประจุไฟฟ้า" เขาได้เยาะเย้ยโดยเสนอให้เรียกโอโซนจากฟอสฟอรัสขาวว่า "ออกซิเจนที่มีฟอสเฟต" ^{[ 10 ]}สูตรเคมี ของ โอโซน O ไม่ได้ถูกกำหนดจนกระทั่งปี พ.ศ. 2408 โดยJacques-Louis Soret ^{[ 15 ]}และได้รับการยืนยันโดย Schönbein ในปี พ.ศ. 2400 ^{[ 10 ]}^{[ 16 ]}

ตลอดช่วงครึ่งหลังของศตวรรษที่ 19 และต่อเนื่องมาจนถึงศตวรรษที่ 20 โอโซนถือเป็นองค์ประกอบที่ดีต่อสุขภาพของสิ่งแวดล้อมโดยนักธรรมชาติวิทยาและผู้แสวงหาสุขภาพเมืองโบมอนต์ รัฐแคลิฟอร์เนียมีสโลแกนอย่างเป็นทางการว่า "โบมอนต์: เขตโอโซน" ดังที่ปรากฏในโปสการ์ดและหัวจดหมายของหอการค้า^{[ 17 ]}นักธรรมชาติวิทยาที่ทำงานกลางแจ้งมักพิจารณาว่าระดับความสูงที่สูงขึ้นเป็นประโยชน์เนื่องจากมีปริมาณโอโซนซึ่งสามารถตรวจสอบได้ง่าย^{[ 18 ]} "บรรยากาศ [ที่ระดับความสูงที่สูงขึ้น] นั้นแตกต่างออกไปมาก โดยมีโอโซนเพียงพอที่จะรักษาพลังงานที่จำเป็น [ในการทำงาน]" เฮนรี เฮนชอว์ นักธรรมชาติวิทยา ที่ทำงานในฮาวาย เขียนไว้ ^{[ 19 ]}อากาศริมทะเลถือว่าดีต่อสุขภาพเนื่องจากเชื่อว่ามีปริมาณโอโซน กลิ่นที่ทำให้เกิดความเชื่อนี้แท้จริงแล้วคือกลิ่นของสารเมตาบอไลต์ของสาหร่ายทะเลที่มีฮาโลเจน^{[ 20 ]}และไดเมทิลซัลไฟด์^{[ 21 ]}

ดูเหมือนว่าเสน่ห์ของโอโซนส่วนใหญ่จะมาจากกลิ่น "สดชื่น" ซึ่งทำให้เกิดความเชื่อมโยงกับคุณสมบัติในการทำให้บริสุทธิ์ นักวิทยาศาสตร์ได้บันทึกผลกระทบที่เป็นอันตรายของมันไว้ ในปี 1873 เจมส์ ดิวาร์และจอห์น เกรย์ แมคเคนด ริก ได้บันทึกไว้ว่ากบเคลื่อนไหวช้าลง นกหายใจหอบ และเลือดของกระต่ายมีระดับออกซิเจนลดลงหลังจากสัมผัสกับ "อากาศที่มีโอโซน" ซึ่ง "ก่อให้เกิดผลทำลายล้าง" ^{[ 22 ]}^{[ 12 ]}ชอนไบน์เองก็รายงานว่าอาการเจ็บหน้าอก การระคายเคืองของเยื่อเมือกและหายใจลำบากเกิดขึ้นจากการสูดดมโอโซน และสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมขนาดเล็กก็ตาย^{[ 23 ]}ในปี พ.ศ. 2454 เลียวนาร์ด ฮิลล์และมาร์ติน แฟล็กได้กล่าวไว้ในรายงานการประชุมของราชสมาคม Bว่าผลดีต่อสุขภาพของโอโซน "ได้กลายเป็นส่วนหนึ่งของความเชื่อทั่วไปไปแล้วจากการกล่าวซ้ำๆ แต่หลักฐานทางสรีรวิทยาที่แน่นอนเพื่อสนับสนุนผลดีของมันนั้นยังขาดอยู่เกือบทั้งหมด ... ความรู้ที่ได้รับการยืนยันอย่างละเอียดถี่ถ้วนเกี่ยวกับผลทางสรีรวิทยาของโอโซนที่ได้รับมาจนถึงปัจจุบันคือ มันทำให้เกิดการระคายเคืองและบวมน้ำในปอด และอาจถึงแก่ชีวิตได้หากสูดดมเข้าไปในความเข้มข้นที่ค่อนข้างสูงเป็นเวลานาน" ^{[ 12 ]}^{[ 24 ]}

ในช่วงสงครามโลกครั้งที่ 1มีการทดสอบโอโซนที่โรงพยาบาลทหารควีนอเล็กซานดราในลอนดอนในฐานะสารฆ่าเชื้อที่ อาจใช้ได้กับบาดแผล โดยนำก๊าซไปใช้กับบาดแผลโดยตรงเป็นเวลานานถึง 15 นาที ซึ่งส่งผลให้เซลล์แบคทีเรียและเนื้อเยื่อของมนุษย์เสียหาย พบว่าเทคนิคการฆ่าเชื้ออื่นๆ เช่น การล้างด้วยสารฆ่าเชื้อ เป็นวิธีที่เหมาะสมกว่า ^{[ 12 ]}^{[ 25 ]}

จนกระทั่งถึงช่วงทศวรรษ 1920 ยังไม่เป็นที่แน่ชัดว่าออกโซโซน ( O₃) ในปริมาณเล็กน้อยนั้นมีผลอย่างไรยังปรากฏอยู่ในตัวอย่างโอโซนเนื่องจากความยากลำบากในการใช้เทคนิคเคมีวิเคราะห์กับสารเคมีเข้มข้นที่ระเบิดได้^{[ 26 ]}^{[ 27 ]}ในปี พ.ศ. 2466Georg-Maria Schwab(ซึ่งกำลังทำวิทยานิพนธ์ปริญญาเอกภายใต้Ernst Hermann Riesenfeld) เป็นคนแรกที่สามารถทำให้โอโซนแข็งตัวและทำการวิเคราะห์ได้อย่างแม่นยำ ซึ่งหักล้างสมมติฐานออกโซโซนได้อย่างชัดเจน^{[ 26 ]}^{[ 27 ]}นอกจากนี้ คุณสมบัติทางกายภาพอื่นๆ ของโอโซนเข้มข้นบริสุทธิ์ที่ไม่เคยมีการวัดมาก่อน ได้รับการกำหนดโดยกลุ่ม Riesenfeld ในช่วงทศวรรษ พ.ศ. 2463^{[ 26 ]}

คุณสมบัติทางกายภาพ

โอโซนเป็นก๊าซไม่มีสีหรือสีฟ้าอ่อน ละลายได้เล็กน้อยในน้ำ และละลายได้ดีกว่ามากใน ตัวทำละลายเฉื่อย ที่ไม่เป็น ขั้ว เช่นคาร์บอนเตตระคลอไรด์หรือฟลูออโรคาร์บอน ซึ่งจะเกิดเป็นสารละลายสีฟ้า ที่ อุณหภูมิ 161 K (−112 °C; −170 °F)โอโซนจะควบแน่นกลายเป็นของเหลว สีน้ำเงินเข้ม การปล่อยให้ของเหลวนี้ร้อนจนถึงจุดเดือดเป็นอันตราย เพราะทั้งโอโซนในรูปก๊าซเข้มข้นและโอโซนในรูปของเหลวสามารถระเบิดได้ ที่อุณหภูมิต่ำกว่า80 K (−193.2 °C; −315.7 °F) โอโซนจะกลายเป็น ของแข็งสีม่วงดำ^[²⁸^]

โอโซนมีกลิ่นฉุนเฉพาะตัวที่คล้ายกับสารฟอกขาวคลอรีนคนส่วนใหญ่สามารถตรวจจับได้ที่ ระดับ 0.01 μmol/mol ในอากาศ การสัมผัสที่ระดับ 0.1 ถึง 1 μmol/mol ทำให้เกิดอาการปวดหัว แสบตา และระคายเคืองทางเดินหายใจ^{[ 29 ]} แม้แต่โอโซนในอากาศที่มีความเข้มข้นต่ำก็ทำลายวัสดุอินทรีย์ได้มาก เช่น น้ำยาง พลาสติก และเนื้อเยื่อปอดของสัตว์

โมเลกุลโอโซนเป็นไดอะแมกเนติกที่ อ่อน ^{[ 30 ]}

โครงสร้าง

จากหลักฐานเชิงทดลองจากสเปกโทรสโกปีไมโครเวฟโอโซนเป็นโมเลกุลโค้งงอที่มีสมมาตร C (คล้ายกับ โมเลกุล น้ำ ) ^[³¹^]ระยะห่าง O–O คือ127.2 pm (1.272 Å )มุม O–O–O คือ 116.78° ^[³²^]อะตอมกลางมี การไฮบริดแบบ sp ² โดยมีอิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยวหนึ่งคู่ โอโซนเป็นโมเลกุลมีขั้วที่มีโมเมนต์ไดโพล 0.53 D [ ³³^]โมเลกุลสามารถแสดงได้เป็น ไฮ บริดเรโซแนนซ์ที่มีโครงสร้างสองโครงสร้าง โดยแต่ละโครงสร้างมี^{พันธะ}เดี่ยวด้านหนึ่งและพันธะคู่ด้านอื่น การจัดเรียงนี้มีอันดับพันธะ โดยรวม 1.5 สำหรับทั้งสองด้าน มีอิเล็กตรอนเท่ากับไอออนไนไตรต์โอโซนที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติสามารถประกอบด้วยไอโซโทปที่ถูกแทนที่ ( ¹⁶ O, ¹⁷ O, ¹⁸ O) มีการคาดการณ์ถึงรูปแบบวัฏจักร แต่ยังไม่พบการสังเกตพบ

ปฏิกิริยา

โอโซนเป็น สารออกซิไดซ์ที่ทรงพลังที่สุดชนิดหนึ่งเท่าที่รู้จัก มีฤทธิ์แรงกว่าO2 นอกจากนี้ยังไม่เสถียรที่ความเข้มข้นสูง โดยจะสลายตัวกลายเป็นออกซิเจนไดอะตอมธรรมดาครึ่งชีวิต ของโอโซน จะแตกต่างกันไปตามสภาพบรรยากาศ เช่น อุณหภูมิ ความชื้น และการเคลื่อนที่ของอากาศ ภายใต้สภาวะในห้องปฏิบัติการ ครึ่งชีวิตโดยเฉลี่ยจะอยู่ที่ประมาณ 1500 นาที (25 ชั่วโมง) ในอากาศนิ่งที่อุณหภูมิห้อง (24 °C) ความชื้นเป็นศูนย์ และไม่มีการเปลี่ยนแปลงของอากาศต่อชั่วโมง^{[ 34 ]}

2 O → 3 O

ปฏิกิริยานี้ดำเนินไปอย่างรวดเร็วยิ่งขึ้นเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้นการเผาไหม้ของโอโซนสามารถถูกกระตุ้นด้วยประกายไฟและสามารถเกิดขึ้นได้ในความเข้มข้นของโอโซน 10 %หรือสูงกว่า^{[ 35 ]}

โอโซนยังสามารถผลิตได้จากออกซิเจนที่ขั้วบวกของเซลล์ไฟฟ้าเคมี ปฏิกิริยานี้สามารถสร้างโอโซนในปริมาณน้อยเพื่อวัตถุประสงค์ในการวิจัยได้^{[ 36 ]}

O (g) + 2 H ⁺ + 2 e ⁻ ⇌ O (g) + H O ( E ° = 2.075 V) ^{[ 37 ]}

ปรากฏการณ์นี้สามารถสังเกตได้ว่าเป็นปฏิกิริยาที่ไม่พึงประสงค์ในอุปกรณ์ฮอฟแมนระหว่างการแยกน้ำด้วยไฟฟ้าเมื่อตั้งค่าแรงดันไฟฟ้าสูงกว่าแรงดันไฟฟ้าที่จำเป็น

ด้วยโลหะ

โอโซนจะออกซิไดซ์โลหะ ส่วน ใหญ่ (ยกเว้นทองคำแพลทินัมและอิริเดียม ) ให้กลายเป็นออกไซด์ของโลหะในสถานะออกซิเดชัน สูงสุด ตัวอย่างเช่น:

Cu + O → CuO + O

2 Ag + O → Ag O + O

ประกอบด้วยสารประกอบไนโตรเจนและคาร์บอน

โอโซนทำปฏิกิริยาออกซิไดซ์ไนตริกออกไซด์ให้กลายเป็นไนโตรเจนไดออกไซด์ :

NO + O → NO + O

ปฏิกิริยานี้เกิดขึ้นพร้อมกับ การ เรืองแสงทางเคมี

NO สามารถถูกออกซิไดซ์ต่อไปเป็นอนุมูลไนเตรตได้ :

NO + O → NO + O

NO ที่เกิดขึ้นสามารถทำปฏิกิริยากับNO เพื่อสร้างไดไนโตรเจนเพนทอกไซด์ ( N O )

สามารถผลิตไนโตรเนียมเปอร์คลอเรตชนิดได้ จาก NO₂ , ClO₂และ :

NO + ClO + 2 O → [ NO ]ClO + 2 O

โอโซนไม่ทำปฏิกิริยากับเกลือ แอมโมเนียม แต่จะออกซิไดซ์แอมโมเนีย ให้กลาย เป็นแอมโมเนียมไนเตรต

2 NH + 4 O → [ NH ]NO + 4 O + H O

โอโซนทำปฏิกิริยากับคาร์บอนเพื่อก่อให้เกิดคาร์บอนไดออกไซด์แม้ในอุณหภูมิห้อง:

C + 2 O → CO + 2 O

ด้วยสารประกอบกำมะถัน

โอโซนจะออก ซิได ซ์ซัลไฟด์ให้กลายเป็นซัลเฟตตัวอย่างเช่นตะกั่ว(II) ซัลไฟด์จะถูกออกซิไดซ์เป็นตะกั่ว(II) ซัลเฟต :

PbS + 4 O → PbSO + 4 O

กรดซัลฟิวริกสามารถผลิตได้จากโอโซน น้ำ และกำมะถัน ธาตุ หรือซัลเฟอร์ไดออกไซด์ :

+ + →

3 SO + 3 H O + O → 3 H SO

ในสถานะแก๊สโอโซนจะทำปฏิกิริยากับไฮโดรเจนซัลไฟด์เพื่อก่อให้เกิดซัลเฟอร์ไดออกไซด์:

H₂S + → +

อย่างไรก็ตาม ใน สารละลาย ที่เป็นน้ำจะเกิดปฏิกิริยาแข่งขันกันสองปฏิกิริยาพร้อมกัน ปฏิกิริยาหนึ่งทำให้เกิดกำมะถันธาตุ และอีกปฏิกิริยาหนึ่งทำให้เกิดกรดซัลฟิวริก:

H₂S + → S +

3 + → 3

ด้วยแอลคีนและแอลไคน์

อัลคีนสามารถถูกแยกออกโดยออกซิเดชันด้วยโอโซน ในกระบวนการที่เรียกว่าโอโซโนไลซิสซึ่งจะให้แอลกอฮอล์ อัล ดีไฮด์คีโตนและกรดคาร์บอกซิลิกขึ้นอยู่กับขั้นตอนที่สองของการแยกสาร

โอโซนยังสามารถแยกแอลไคน์เพื่อสร้างผลิตภัณฑ์แอนไฮไดรด์กรดหรือไดคีโตน ได้ ^{[ 38 ]}หากปฏิกิริยาเกิดขึ้นในที่ที่มีน้ำ แอนไฮไดรด์จะไฮโดรไลซ์เพื่อให้ได้กรด คาร์ บอกซิลิก สองชนิด

โดยปกติแล้ว โอโซนไลซิสจะดำเนินการในสารละลายไดคลอโรมีเทนที่อุณหภูมิ −78 °C หลังจากลำดับการแตกตัวและการจัดเรียงใหม่ จะเกิดสารประกอบอินทรีย์โอโซไนด์ขึ้น เมื่อใช้กระบวนการรีดิวซ์ (เช่นสังกะสีในกรดอะซิติกหรือไดเมทิลซัลไฟด์ ) จะเกิดคีโตนและอัลดีไฮด์ขึ้น เมื่อใช้กระบวนการออกซิเดชัน (เช่นไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ ในน้ำหรือแอลกอฮอล์ ) จะเกิดกรดคาร์บอกซิลิกขึ้น^{[ 39 ]}

สารตั้งต้นอื่นๆ

อะตอมทั้งสามของโอโซนอาจทำปฏิกิริยาได้เช่นกัน ดังเช่นปฏิกิริยาของดีบุก(II) คลอไรด์กับกรดไฮโดรคลอ ริก และโอโซน:

3 SnCl + 6 HCl + O → 3 SnCl + 3 H O

ไอโอดีน(III) เพอร์คลอเรตสามารถผลิตได้โดยการนำไอโอดีนที่ละลายในกรดเปอร์คลอริก ปราศจาก น้ำเย็น มาทำปฏิกิริยากับโอโซน:

I + 6 HClO + O → 2 I(ClO ) + 3 H O

โอโซนยังสามารถทำปฏิกิริยากับโพแทสเซียมไอโอไดด์เพื่อให้ได้ก๊าซออกซิเจนและไอโอดีนซึ่งสามารถไทเทรตเพื่อกำหนดปริมาณได้: ^{[ 40 ]}

2 KI + O + H O → 2 KOH + O + ฉัน

การเผาไหม้

โอโซนสามารถใช้ใน ปฏิกิริยา การเผาไหม้และก๊าซที่ติดไฟได้ โอโซนให้ความร้อนสูงกว่าการเผาไหม้ในออกซิเจน ( O₂ ) ต่อไปนี้เป็นปฏิกิริยาการเผาไหม้ของคาร์บอนซับไนไตรด์สามารถให้ความร้อนสูงได้เช่นกัน:

3 C N + 4 O → 12 CO + 3 N

โอโซนสามารถทำปฏิกิริยาได้ที่อุณหภูมิเยือกแข็ง ที่77 K (−196.2 °C; −321.1 °F) ไฮโดรเจนอะตอมจะทำปฏิกิริยากับโอโซนเหลวเพื่อสร้างอนุมูล ซูเปอร์ออกไซด์ ไฮโดรเจน ซึ่งจะเกิดไดเมอร์ : ^[⁴¹^]

H + O → HO + O

2 HO → H O

การสลายตัวของโอโซน

ประเภทของการสลายตัวของโอโซน

โอโซนเป็นสารพิษ^{[ 42 ]}^{[ 43 ]}มักพบหรือเกิดขึ้นในสภาพแวดล้อมของมนุษย์ (ห้องโดยสารเครื่องบิน สำนักงานที่มีเครื่องถ่ายเอกสาร เครื่องพิมพ์เลเซอร์ เครื่องฆ่าเชื้อ ฯลฯ)

การ สลายตัวของโอโซน โดยใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาเป็นสิ่งสำคัญมากในการลดมลพิษ การสลายตัวประเภทนี้เป็นวิธีที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาที่เป็นของแข็ง และมีข้อดีหลายประการ เช่น อัตราการแปลงที่สูงขึ้นด้วยอุณหภูมิที่ต่ำกว่า นอกจากนี้ ผลิตภัณฑ์และตัวเร่งปฏิกิริยาสามารถแยกออกจากกันได้ทันที และด้วยวิธีนี้ ตัวเร่งปฏิกิริยาสามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้ง่ายโดยไม่ต้องใช้กระบวนการแยกใดๆ วัสดุที่ใช้มากที่สุดในการสลายตัวของโอโซนโดยใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาในเฟสแก๊ส ได้แก่แมงกานีสไดออกไซด์ โลหะทรานซิชัน เช่น Mn, Co, Cu, Fe, Ni หรือ Ag และโลหะมีค่า เช่น Pt, Rh หรือ Pd

อนุมูลอิสระของคลอรีน (Cl ^· ) ซึ่งเกิดจากการกระทำของรังสีอัลตราไวโอเลตต่อสารคลอโรฟลูออโรคาร์บอน (CFCs) และเกลือทะเล เป็นที่ทราบกันดีว่าสามารถเร่งการสลายตัวของโอโซนในชั้นบรรยากาศได้

มีความเป็นไปได้อีกสองประการสำหรับการสลายตัวของโอโซนในสถานะก๊าซ:

การสลายตัวด้วยความร้อนคือการสลายตัวของโอโซนโดยใช้เพียงความร้อน ปัญหาคือ การสลายตัวแบบนี้จะช้ามากที่อุณหภูมิต่ำกว่า 250 องศาเซลเซียส อย่างไรก็ตาม อัตราการสลายตัวสามารถเพิ่มขึ้นได้โดยการใช้อุณหภูมิที่สูงขึ้น แต่จะต้องใช้พลังงานสูงมาก
การสลายตัวทางเคมีแสงซึ่งประกอบด้วยการแผ่รังสีโอโซนด้วยรังสีอัลตราไวโอเลต (UV) และก่อให้เกิดออกซิเจนและเปอร์ออกไซด์อนุมูลอิสระ^{[ 44 ]}

จลนศาสตร์ของการสลายตัวของโอโซนเป็นออกซิเจนโมเลกุล

กระบวนการสลายตัวของโอโซนในเฟสแก๊สโดยไม่ใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาเป็นปฏิกิริยาที่ซับซ้อนซึ่งเกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาพื้นฐานสองปฏิกิริยาซึ่งในที่สุดนำไปสู่โมเลกุลออกซิเจน^{[ 45 ]}และนั่นหมายความว่าลำดับปฏิกิริยาและกฎอัตราไม่สามารถกำหนดได้จากสัดส่วนของปฏิกิริยาโดยรวม

ปฏิกิริยาโดยรวม: ${\ce {2 O3 -> 3 O2}}$

กฎอัตรา (ที่สังเกตได้): $V={\frac {K_{obs}\cdot [{\ce {O3}}]^{2}}{[{\ce {O2}}]}}$

ที่ไหน $K_{obs}$ คือค่าคงที่อัตรา ที่สังเกตได้ และ $V$ คืออัตราการเกิดปฏิกิริยา จากกฎอัตราข้างต้น สามารถสรุปได้ว่า อันดับย่อยเมื่อเทียบกับออกซิเจนโมเลกุลคือ -1 และเมื่อเทียบกับโอโซนคือ 2 ดังนั้น อันดับปฏิกิริยารวมคือ 1

ขั้นตอนแรกเป็นปฏิกิริยาแบบโมเลกุลเดี่ยว โดยโมเลกุลของโอโซนหนึ่งโมเลกุลจะสลายตัวเป็นผลิตภัณฑ์สองชนิด (ออกซิเจนโมเลกุลและออกซิเจน) อะตอมของออกซิเจนจากขั้นตอนแรกเป็นสารตัวกลางที่ทำปฏิกิริยาได้เนื่องจากมันมีส่วนร่วมเป็นสารตั้งต้นในขั้นตอนที่สอง ซึ่งเป็นปฏิกิริยาแบบโมเลกุลคู่ เนื่องจากมีสารตั้งต้นที่แตกต่างกันสองชนิด (โอโซนและออกซิเจน) ที่ก่อให้เกิดออกซิเจนโมเลกุล

ขั้นตอนที่ 1: ปฏิกิริยาโมเลกุลเดี่ยว ${\ce {O3 -> O2 + O}}$

ขั้นตอนที่ 2: ปฏิกิริยาแบบสองโมเลกุล ${\ce {O3 + O -> 2 O2}}$

สองขั้นตอนดังกล่าวมีอัตราการเกิดปฏิกิริยาและค่าคงที่อัตราที่แตกต่างกัน กฎอัตราการเกิดปฏิกิริยาสำหรับแต่ละขั้นตอนแสดงไว้ด้านล่าง:

V_{1}=K_{1}\cdot [{\ce {O3}}]\qquad V_{2}=K_{2}\cdot [{\ce {O}}]\cdot [{\ce {O3}}]

กลไกต่อไปนี้ช่วยอธิบายกฎอัตราการสลายตัวของโอโซนที่สังเกตได้จากการทดลอง และยังช่วยกำหนดอันดับปฏิกิริยาเมื่อเทียบกับโอโซนและออกซิเจน ซึ่งจะใช้ในการกำหนดอันดับปฏิกิริยารวมด้วย

ขั้นตอนแรกถือว่าเป็นปฏิกิริยาผันกลับได้และเร็วกว่าปฏิกิริยาที่สอง ซึ่งหมายความว่าขั้นตอนที่กำหนดอัตราการเกิด ปฏิกิริยาที่ช้ากว่า คือปฏิกิริยาที่สอง ขั้นตอนนี้เป็นตัวกำหนดอัตราการเกิดผลิตภัณฑ์ และดังนั้น $V=V_{2}$ อย่างไรก็ตาม สมการนี้ขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของออกซิเจน (สารตัวกลาง) ซึ่งไม่ปรากฏในกฎอัตราที่สังเกตได้ เนื่องจากขั้นตอนแรกเป็นการสมดุลอย่างรวดเร็ว ความเข้มข้นของสารตัวกลางจึงสามารถกำหนดได้ดังนี้:

K_{eq}={\frac {K_{1}}{K_{-1}}}={\frac {[{\ce {O2}}]\cdot [{\ce {O}}]}{[{\ce {O3}}]}}

[{\ce {O}}]={\frac {K_{1}\cdot [{\ce {O3}}]}{K_{-1}\cdot [{\ce {O2}}]}}

จากนั้น เมื่อใช้สมการเหล่านี้ อัตราการเกิดออกซิเจนโมเลกุลจะเป็นดังที่แสดงด้านล่าง:

V={K_{2}\cdot K_{1}\cdot [{\ce {O_3}}]^{2} \over K_{-1}\cdot [{\ce {O_2}}]}

กลไกนี้สอดคล้องกับกฎอัตราที่สังเกตได้จากการทดลอง หากค่าคงที่อัตรา ( $K$ ) ถูกกำหนดในรูปของค่าคงที่อัตราของขั้นตอนกลไกแต่ละขั้นตอนดังต่อไปนี้: ^{[ 6 ]}

V={K_{\text{obs}}\cdot [{\ce {O_3}}]^{2} \over [{\ce {O_2}}]}

ที่ไหน $K_{\text{obs}}={K_{2}\cdot K_{1} \over K_{-1}}$

การลดลงเป็นโอโซไนด์

การลดโอโซนจะให้ ไอออน โอโซไนด์O⁻₃อนุพันธ์ของไอออนนี้เป็นวัตถุระเบิดและต้องเก็บรักษาไว้ที่อุณหภูมิเยือกแข็ง โอโซไนด์ของโลหะอัลคาไลทั้งหมดที่รู้จักกันแล้วKO₃, RbO₃ และ CsO₃ สามารถเตรียมได้จากเปอร์ออกไซด์ของโลหะเหล่านั้น

KO + O → KO + O

แม้ว่าKO จะสามารถเกิดขึ้นได้ดังที่กล่าวมาข้างต้น แต่ก็สามารถเกิดขึ้นได้จากโพแทสเซียมไฮดรอกไซด์และโอโซนเช่นกัน: ^[⁴⁶^]

2 เกาะ + 5 O → 2 เกาะ + 5 O + H O

NaO และ LiO จะต้องเตรียมโดยการกระทำของ CsO ใน NH เหลวบนเรซินแลกเปลี่ยนไอออนที่มีไอออน Na ⁺หรือ Li ^{+ :}^[⁴⁷^]

CsO + Na ⁺ → Cs ⁺ + NaO

สารละลายแคลเซียมในแอมโมเนียทำปฏิกิริยากับโอโซนเพื่อให้ได้แอมโมเนียมโอโซไนด์ไม่ใช่แคลเซียมโอโซไนด์: ^{[ 41 ]}

3 Ca + 10 NH + 6 O → Ca · 6NH + Ca(OH) + Ca(NO ) + 2 [ NH ] ⁺[ O ] ⁻ + 2 O + H

แอปพลิเคชัน

โอโซนสามารถใช้กำจัดเหล็กและแมงกานีส ออก จากน้ำ ได้ โดยจะเกิดตะกอนซึ่งสามารถกรองออกได้:

2 Fe ²⁺ + O + 5 H O → 2 Fe(OH) (s) + O + 4 H ⁺

2 Mn ²⁺ + 2 O + 4 H O → 2 MnO(OH) (s) + 2 O + 4 H ⁺

โอโซนจะออกซิไดซ์ไฮโดรเจนซัลไฟด์ที่ละลายอยู่ในน้ำให้กลายเป็นกรดซัลฟิวรัส :

3 O + H S → H SO + 3 O

ปฏิกิริยาทั้งสามนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการใช้โอโซนในการบำบัดน้ำบาดาล

โอโซนช่วยกำจัดสารไซยาไนด์โดยการเปลี่ยนสารไซยาไนด์ให้เป็นสารไซยาเนต

CN ⁻ + O → CNO ^- + O

โอโซนสลายยูเรีย ได้อย่างสมบูรณ์ : ^{[ 48 ]}

(NH ) CO + O → N + CO + 2 H O

คุณสมบัติทางสเปกโทรสโกปี

โอโซนเป็นโมเลกุลสามอะตอมที่ โค้งงอ มีโหมดการสั่นสามแบบ ได้แก่ การยืดแบบสมมาตร (1103.157 cm ⁻¹ ) การโค้งงอ (701.42 cm ⁻¹ ) และการยืดแบบไม่สมมาตร (1042.096 cm ⁻¹ ) ^{[ 49 ]}การยืดแบบสมมาตรและการโค้งงอมีการดูดซับที่อ่อน แต่การยืดแบบไม่สมมาตรนั้นแข็งแรงและเป็นสาเหตุที่ทำให้โอโซนเป็นก๊าซเรือนกระจก ที่สำคัญรองลงมา แถบ IRนี้ยังใช้ในการตรวจจับโอโซนในบรรยากาศและในสิ่งแวดล้อม แม้ว่าการวัดโดยใช้ UV จะเป็นที่นิยมมากกว่า^{[ 50 ]}

สเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้าของโอโซนค่อนข้างซับซ้อน สามารถดูภาพรวมได้ที่ MPI Mainz UV/VIS Spectral Atlas of Gaseous Molecules of Atmospheric Interest ^{[ 51 ]}

แถบสเปกตรัมทั้งหมดเป็นแบบแยกส่วน หมายความว่าโมเลกุลจะแตกตัวเป็นO + O หลังจากดูดซับโฟตอน แถบการดูดซับที่สำคัญที่สุดคือแถบฮาร์ทลีย์ ซึ่งทอดยาวจากเหนือ 300 นาโนเมตรเล็กน้อยลงมาถึงเหนือ 200 นาโนเมตรเล็กน้อย แถบนี้เป็นแถบที่รับผิดชอบในการดูดซับรังสี UV C ในชั้นบรรยากาศสตราโตสเฟียร์

ในด้านความยาวคลื่นสูง แถบฮาร์ทลีย์จะเปลี่ยนไปเป็นแถบฮักกินส์ ซึ่งจะลดลงอย่างรวดเร็วจนหายไปที่ประมาณ 360 นาโนเมตร เหนือ 400 นาโนเมตร ซึ่งขยายออกไปไกลในย่านอินฟราเรดใกล้ จะมีแถบแชปปิอุสและวูล์ฟ แถบการดูดกลืนแสงที่ไม่มีโครงสร้างในบริเวณนั้นมีประโยชน์สำหรับการตรวจจับความเข้มข้นของโอโซนในบรรยากาศสูง แต่มีความอ่อนมากจนไม่มีผลในทางปฏิบัติมากนัก

นอกจากนี้ยังมีแถบการดูดกลืนแสงเพิ่มเติมในช่วงยูวีไกล ซึ่งเพิ่มขึ้นอย่างช้าๆ จาก 200 นาโนเมตรลงมาจนถึงจุดสูงสุดที่ประมาณ 120 นาโนเมตร

โอโซนในชั้นบรรยากาศของโลก

วิธีการมาตรฐานในการแสดงระดับโอโซนทั้งหมด (ปริมาณโอโซนในคอลัมน์แนวตั้งที่กำหนด) ในชั้นบรรยากาศคือการใช้หน่วย Dobsonการวัดแบบจุดจะรายงานเป็นเศษส่วนโมลในหน่วย nmol/mol (ส่วนต่อพันล้าน, ppb) หรือเป็นความเข้มข้นในหน่วย μg/m³ ^การศึกษาความเข้มข้นของโอโซนในชั้นบรรยากาศเริ่มต้นขึ้นในช่วงทศวรรษ 1920 ^{[ 52 ]}

ชั้นโอโซน

สถานที่และการผลิต

ระดับโอโซนสูงสุดในชั้นบรรยากาศอยู่ที่ชั้นสตราโตสเฟียร์ในบริเวณที่เรียกว่าชั้นโอโซนซึ่งอยู่ระหว่างประมาณ 10 ถึง 50 กิโลเมตรเหนือพื้นผิว (หรือประมาณ 6 ถึง 31 ไมล์) อย่างไรก็ตาม แม้ใน "ชั้น" นี้ ความเข้มข้นของโอโซนก็มีเพียง 2 ถึง 8 ส่วนต่อล้านส่วน ดังนั้นออกซิเจนส่วนใหญ่จึงเป็นไดออกซิเจน O2 ประมาณ 210,000 ส่วนต่อล้านส่วนโดยปริมาตร^{[ 53 ]}

โอโซนในชั้นสตราโตสเฟียร์ส่วนใหญ่เกิดจากรังสีอัลตราไวโอเลตคลื่นสั้นระหว่าง 240 ถึง 160 นาโนเมตร ออกซิเจนเริ่มดูดซับอย่างอ่อนๆ ที่ 240 นาโนเมตรในแถบเฮิร์ซเบิร์ก แต่ส่วนใหญ่ของออกซิเจนจะแตกตัวโดยการดูดซับในแถบชูมันน์-รันเกที่ แข็งแกร่ง ระหว่าง 200 ถึง 160 นาโนเมตร ซึ่งโอโซนไม่ดูดซับ ในขณะที่แสงที่มีความยาวคลื่นสั้นกว่า ซึ่งขยายไปถึงขีดจำกัดของรังสีเอ็กซ์ มีพลังงานเพียงพอที่จะทำให้โมเลกุลออกซิเจนแตกตัว แต่มีปริมาณค่อนข้างน้อย และการปล่อยรังสีจากดวงอาทิตย์ที่รุนแรงที่ไลแมน-อัลฟา 121 นาโนเมตร ตกอยู่ในจุดที่การดูดซับของโมเลกุลออกซิเจนมีค่าต่ำสุด^{[ 54 ]}

กระบวนการสร้างและทำลายโอโซนเรียกว่าวัฏจักรแชปแมนและเริ่มต้นด้วยการสลายตัวด้วยแสงของโมเลกุลออกซิเจน

{\ce {O2->[{\ce {โฟตอน}}][({\ce {รังสี}}\ \lambda \ <\ 240\ {\ce {nm}})]2O}}

ตามด้วยปฏิกิริยาของอะตอมออกซิเจนกับโมเลกุลออกซิเจนอีกโมเลกุลหนึ่งเพื่อก่อให้เกิดโอโซน

{\ce {O + O2 + M -> O3 + M}}

โดยที่ "M" หมายถึงอนุภาคที่สามที่รับพลังงานส่วนเกินจากปฏิกิริยา จากนั้นโมเลกุลโอโซนสามารถดูดซับโฟตอน UV-C และแตกตัวได้

{\ce {O3 -> O + O2}}+{\text{พลังงานจลน์}}

พลังงานจลน์ส่วนเกินจะทำให้ชั้นบรรยากาศสตราโตสเฟียร์ร้อนขึ้น เมื่ออะตอม O และโมเลกุลออกซิเจนแยกตัวออกจากกันและชนกับโมเลกุลอื่นๆ การเปลี่ยนแสงยูวีเป็นพลังงานจลน์นี้ทำให้ชั้นบรรยากาศสตราโตสเฟียร์อุ่นขึ้น อะตอมออกซิเจนที่เกิดขึ้นจากการสลายตัวของโอโซนด้วยแสงจะทำปฏิกิริยากับโมเลกุลออกซิเจนอื่นๆ อีกครั้งเช่นเดียวกับขั้นตอนก่อนหน้าเพื่อสร้างโอโซนเพิ่มขึ้น ในชั้นบรรยากาศที่โปร่งใสซึ่งมีเพียงไนโตรเจนและออกซิเจน โอโซนสามารถทำปฏิกิริยากับอะตอมออกซิเจนเพื่อสร้างโมเลกุลO₂ สอง โมเลกุล

{\ce {O3 + O -> 2 O2}}

สามารถประมาณอัตราของขั้นตอนการยุติปฏิกิริยาการหมุนเวียนของออกซิเจนอะตอมกลับไปเป็นโอโซนได้ง่ายๆ โดยการหาอัตราส่วนของความเข้มข้นของ O₂ ต่อ O₃ ปฏิกิริยาการยุตินี้เร่งโดยการมีอยู่ของอนุมูลอิสระบางชนิด ซึ่งที่สำคัญที่สุดคือไฮดรอกซิล (OH) ไนตริกออกไซด์ (NO) และคลอรีนอะตอม (Cl) และโบรมีนอะตอม (Br) ในช่วงครึ่งหลังของศตวรรษที่ 20 พบว่าปริมาณโอโซนในชั้นบรรยากาศสตราโตสเฟียร์ลดลงส่วนใหญ่เป็นเพราะความเข้มข้นของคลอโรฟลูออโรคาร์บอน (CFC) และโมเลกุลอินทรีย์ที่มีคลอรีนและโบรมีน คล้ายกันเพิ่มขึ้น ความกังวลเกี่ยวกับผลกระทบต่อสุขภาพจากการลดลงของโอโซนนำไปสู่พิธีสารมอนทรีออล ปี 1987 การห้ามผลิต สารเคมี ที่ทำลายโอโซน หลายชนิด และในทศวรรษแรกและทศวรรษที่สองของศตวรรษที่ 21 จุดเริ่มต้นของการฟื้นตัวของความเข้มข้นของโอโซนในชั้นบรรยากาศสตราโต สเฟียร์

ความสำคัญต่อสิ่งมีชีวิตที่อาศัยอยู่บนพื้นผิวโลก

โอโซนในชั้นโอโซนจะกรองคลื่นแสงอาทิตย์ตั้งแต่ รังสี UV ประมาณ 200 นาโนเมตรถึง 315 นาโนเมตร โดยโอโซนมีการดูดซับสูงสุดที่ประมาณ 250 นาโนเมตร^{[ 55 ]}การดูดซับรังสี UV ของโอโซนนี้มีความสำคัญต่อสิ่งมีชีวิต เนื่องจากมันขยายการดูดซับรังสี UV โดยออกซิเจนและไนโตรเจนทั่วไปในอากาศ (ซึ่งดูดซับคลื่นแสงทุกความยาวคลื่น < 200 นาโนเมตร) ผ่านรังสี UV-C ช่วงล่าง (200–280 นาโนเมตร) และรังสี UV-B ทั้งหมด (280–315 นาโนเมตร) ส่วนเล็กน้อยของรังสี UV-B ที่ไม่ถูกดูดซับหลังจากผ่านโอโซนจะทำให้เกิดอาการไหม้แดดในมนุษย์ และทำลาย DNA โดยตรงในเนื้อเยื่อที่มีชีวิตทั้งในพืชและสัตว์ ผลกระทบของโอโซนต่อรังสี UV-B ช่วงกลางแสดงให้เห็นได้จากผลกระทบต่อรังสี UV-B ที่ 290 นาโนเมตร ซึ่งมีความเข้มของการแผ่รังสีสูงกว่าที่พื้นผิวถึง 350 ล้านเท่าที่ชั้นบรรยากาศด้านบน อย่างไรก็ตาม รังสี UV-B ที่มีความถี่ใกล้เคียงกันนั้น ส่องลงมาถึงพื้นดินได้มากพอที่จะทำให้เกิดอาการผิวไหม้แดดได้ และคลื่นความยาวเหล่านี้ก็เป็นคลื่นความยาวเดียวกันกับที่ ร่างกายมนุษย์สร้างวิตามินดีได้ อีกด้วย

ชั้นโอโซนมีผลกระทบเพียงเล็กน้อยต่อรังสีอัลตราไวโอเลตที่มีความยาวคลื่นยาวกว่าที่เรียกว่า UV-A (315–400 นาโนเมตร) แต่รังสีนี้ไม่ก่อให้เกิดอาการไหม้แดดหรือความเสียหายต่อดีเอ็นเอโดยตรง แม้ว่า UV-A อาจก่อให้เกิดความเสียหายต่อผิวหนังในระยะยาวในมนุษย์บางคน แต่ก็ไม่เป็นอันตรายต่อพืชและสุขภาพของสิ่งมีชีวิตที่อาศัยอยู่บนพื้นผิวโลกโดยทั่วไป (ดูข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับรังสีอัลตราไวโอเลต ใกล้เคียงได้ในหัวข้อ รังสีอัลตราไวโอเลต)

โอโซนระดับพื้นดิน

โอโซนระดับพื้นดิน (หรือโอโซนในชั้นบรรยากาศโทรโพสเฟียร์) เป็นมลพิษในบรรยากาศ^{[ 56 ]}ไม่ได้ถูกปล่อยออกมาโดยตรงจากเครื่องยนต์รถยนต์หรือจากการดำเนินงานทางอุตสาหกรรม แต่เกิดจากปฏิกิริยาของแสงแดดกับอากาศที่มีไฮโดรคาร์บอนและไนโตรเจนออกไซด์ที่ทำปฏิกิริยาเพื่อสร้างโอโซนโดยตรงที่แหล่งกำเนิดมลพิษหรือหลายกิโลเมตรตามทิศทางลม

โอโซนทำปฏิกิริยาโดยตรงกับไฮโดรคาร์บอนบางชนิด เช่นอัลดีไฮด์และเริ่มกำจัดออกจากอากาศ แต่ผลิตภัณฑ์เหล่านั้นเองก็เป็นส่วนประกอบสำคัญของหมอกควัน การสลายตัวของโอโซนด้วยแสงยูวีทำให้เกิดอนุมูลไฮดรอกซิล HO• ซึ่งมีส่วนในการกำจัดไฮโดรคาร์บอนออกจากอากาศ แต่ก็เป็นขั้นตอนแรกในการสร้างส่วนประกอบของหมอกควัน เช่นเพอร์ออกซีอะซิลไนเตรตซึ่งอาจเป็นสารระคายเคืองตาอย่างรุนแรง อายุขัยของโอโซนในชั้นบรรยากาศโทรโพสเฟียร์ประมาณ 22 วัน กลไกการกำจัดหลักคือการตกตะกอนลงสู่พื้นดิน ปฏิกิริยาที่กล่าวถึงข้างต้นทำให้เกิด HO• และโดยปฏิกิริยากับ OH และอนุมูลเพอร์ออกซี HO • ^{[ 57 ]}

มีหลักฐานแสดงให้เห็นถึงการลดลงอย่างมีนัยสำคัญของผลผลิตทางการเกษตรเนื่องจากโอโซนระดับพื้นดินและมลพิษที่เพิ่มขึ้น ซึ่งรบกวนการสังเคราะห์แสงทำให้การเจริญเติบโตโดยรวมและการเผาผลาญของพืชบางชนิดชะงักงัน^{[ 58 ]}^{[ 59 ]}^{[ 60 ]}สำนักงานคุ้มครองสิ่งแวดล้อมแห่งสหรัฐอเมริกา ( EPA) ได้เสนอกฎระเบียบรองเพื่อลดความเสียหายของพืชผล นอกเหนือจากกฎระเบียบหลักที่ออกแบบมาเพื่อปกป้องสุขภาพของมนุษย์

โอโซนระดับพื้นดินในเขตเมือง

ตัวอย่างเมืองบางแห่งที่มีค่าโอโซนสูง ได้แก่เดนเวอร์ รัฐโคโลราโด ฮิ วสตัน รัฐเท็กซัสและเม็กซิโกซิตี้ประเทศเม็กซิโกฮิวสตันมีค่าประมาณ 41 nmol/mol ในขณะที่เม็กซิโกซิตี้มีอันตรายมากกว่ามาก โดยมีค่าประมาณ 125 nmol/mol ^{[ 59 ]}

โอโซนระดับพื้นดิน หรือโอโซนในชั้นบรรยากาศโทรโพสเฟียร์ เป็นมลพิษโอโซนประเภทที่น่ากังวลที่สุดในเขตเมืองและกำลังเพิ่มขึ้นโดยทั่วไป^{[ 61 ]}มลพิษโอโซนในเขตเมืองส่งผลกระทบต่อประชากรหนาแน่น และยิ่งแย่ลงไปอีกเนื่องจากมีจำนวนยานพาหนะมาก ซึ่งปล่อย NO และสารประกอบอินทรีย์ระเหยง่าย (VOCs) ซึ่งเป็นมลพิษหลักที่ก่อให้เกิดปัญหาระดับโอโซน^{[ 62 ]}มลพิษโอโซนในเขตเมืองเป็นเรื่องที่น่ากังวลเป็นพิเศษเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น ทำให้มีอัตราการเสียชีวิตที่เกี่ยวข้องกับความร้อนสูงขึ้นในช่วงคลื่นความร้อน [ ^{63 ] ใน}ช่วงคลื่นความร้อนในเขตเมือง มลพิษ โอโซนระดับพื้นดินอาจสูงกว่าปกติถึง 20% ^{[ 64 ]}มลพิษโอโซนในเขตเมืองมีระดับสูงเกินมาตรฐานในช่วงฤดูร้อนและฤดูใบไม้ร่วง ซึ่งอาจอธิบายได้จากรูปแบบของสภาพอากาศและการจราจร^{[ 62 ]}

ดังที่กล่าวมาข้างต้น เดนเวอร์ รัฐโคโลราโด เป็นหนึ่งในหลายเมืองในสหรัฐอเมริกาที่มีโอโซนในปริมาณสูง ตามข้อมูลของสมาคมปอดแห่งอเมริกาพื้นที่เดนเวอร์-ออโรราเป็นพื้นที่ที่มีมลพิษโอโซนสูงเป็นอันดับที่ 14 ในสหรัฐอเมริกา^{[ 65 ]}ปัญหาของระดับโอโซนที่สูงไม่ใช่เรื่องใหม่สำหรับพื้นที่นี้ ในปี 2547 EPA ได้กำหนดให้ เขต เมืองเดนเวอร์ /นอร์ทฟรอนท์เรนจ์^{[ b ]}เป็นพื้นที่ที่ไม่เป็นไปตามมาตรฐานโอโซน 8 ชั่วโมงของปี 2540 ^{[ 66 ]}แต่ต่อมาได้เลื่อนสถานะนี้ออกไปจนถึงปี 2550 มาตรฐานที่ไม่เป็นไปตามมาตรฐานบ่งชี้ว่าพื้นที่นั้นไม่เป็นไปตามมาตรฐานคุณภาพอากาศของ EPA แผนปฏิบัติการโอโซนของโคโลราโดถูกสร้างขึ้นเพื่อตอบสนอง และมีการเปลี่ยนแปลงมากมายที่นำมาใช้จากแผนนี้ การเปลี่ยนแปลงที่สำคัญครั้งแรกคือการขยายการทดสอบการปล่อยมลพิษจากรถยนต์ไปทั่วรัฐไปยังมณฑลต่างๆ ที่ก่อนหน้านี้ไม่ได้กำหนดให้มีการทดสอบการปล่อยมลพิษ เช่น พื้นที่ของมณฑลลาริมอร์และเวลด์ นอกจากนี้ยังมีการเปลี่ยนแปลงเพื่อลดการปล่อยก๊าซไนโตรเจนออกไซด์ (NOx) และสารประกอบอินทรีย์ระเหยง่าย (VOCs) ซึ่งน่าจะช่วยลดระดับโอโซนได้

ปัจจัยสำคัญประการหนึ่งที่ทำให้ระดับโอโซนในพื้นที่สูงขึ้นคืออุตสาหกรรมน้ำมันและก๊าซธรรมชาติที่ตั้งอยู่ในแอ่งเดนเวอร์-จูลส์เบิร์ก (DJB) ซึ่งทับซ้อนกับพื้นที่มหานครส่วนใหญ่ของโคโลราโด โอโซนเกิดขึ้นเองตามธรรมชาติในชั้นสตราโตสเฟียร์ของโลก แต่ก็เกิดขึ้นในชั้นโทรโปสเฟียร์จากการกระทำของมนุษย์ ดังที่กล่าวไว้ข้างต้น NOx และ VOC ทำปฏิกิริยากับแสงแดดเพื่อสร้างโอโซนผ่านกระบวนการที่เรียกว่าเคมีแสง เหตุการณ์โอโซนสูงขึ้นหนึ่งชั่วโมง (<75 ppb) "เกิดขึ้นในช่วงเดือนมิถุนายน-สิงหาคม ซึ่งบ่งชี้ว่าระดับโอโซนที่สูงขึ้นนั้นเกิดจากเคมีแสงในระดับภูมิภาค" ^{[ 67 ]}ตามบทความจากมหาวิทยาลัยโคโลราโด-โบลเดอร์ "การปล่อย VOC จากน้ำมันและก๊าซธรรมชาติมีบทบาทสำคัญในการผลิตโอโซนและมีศักยภาพที่จะทำให้ระดับ O สูงขึ้น ในเทือกเขาฟรอนต์เรนจ์ทางตอนเหนือของโคโลราโด (NCFR)" ^{[ 67 ]}จากการใช้การวิเคราะห์ที่ซับซ้อนเพื่อวิจัยรูปแบบลมและการปล่อยมลพิษจากการดำเนินงานน้ำมันและก๊าซธรรมชาติขนาดใหญ่ ผู้เขียนสรุปว่า "ระดับ O ที่สูงขึ้น ใน NCFR ส่วนใหญ่มีความสัมพันธ์กับการขนส่งทางอากาศจากทิศเหนือ-ตะวันออกเฉียงใต้ ซึ่งเป็นทิศต้นลมที่การดำเนินงาน O&NG ในพื้นที่ Wattenberg Field ของ DJB ตั้งอยู่" ^{[ 67 ]}

แผนปฏิบัติการโอโซนของโคโลราโดที่จัดทำขึ้นในปี 2551 มีแผนการประเมิน "การควบคุมการปล่อยมลพิษจากแหล่งอุตสาหกรรมขนาดใหญ่ของ NOx" และ "ข้อกำหนดการควบคุมทั่วทั้งรัฐสำหรับถังคอนเดนเสทน้ำมันและก๊าซใหม่และวาล์วแบบนิวแมติก" ^{[ 68 ]}ในปี 2554 แผนหมอกควันระดับภูมิภาคได้รับการเผยแพร่ ซึ่งรวมถึงแผนที่เฉพาะเจาะจงมากขึ้นเพื่อช่วยลดการปล่อย NOx ความพยายามเหล่านี้ยากที่จะนำไปปฏิบัติและต้องใช้เวลาหลายปีจึงจะเห็นผล แน่นอนว่ายังมีเหตุผลอื่นๆ ที่ทำให้ระดับโอโซนยังคงสูงอยู่ ได้แก่ จำนวนประชากรที่เพิ่มขึ้นซึ่งหมายถึงการปล่อยมลพิษจากรถยนต์ที่มากขึ้น และภูเขาตามแนว NCFR ที่สามารถดักจับการปล่อยมลพิษได้ หากสนใจ สามารถดูข้อมูลคุณภาพอากาศรายวันได้ที่เว็บไซต์ของกรมสาธารณสุขและสิ่งแวดล้อมของโคโลราโด^{[ 69 ]}ดังที่กล่าวไว้ก่อนหน้านี้ เดนเวอร์ยังคงประสบกับระดับโอโซนที่สูงจนถึงทุกวันนี้ จะต้องใช้เวลาหลายปีและแนวทางการคิดเชิงระบบเพื่อต่อสู้กับปัญหาระดับโอโซนสูงในแนวเทือกเขาฟรอนต์เรนจ์ของโคโลราโด

การแตกร้าวของโอโซน

ก๊าซโอโซนจะโจมตีพอลิเมอร์ ใดๆ ที่มีพันธะโอเลฟินิกหรือพันธะคู่ภายในโครงสร้างโซ่ เช่นยางธรรมชาติยางไนไตรล์และ ยาง สไตรีน-บิวทาไดอีนผลิตภัณฑ์ที่ทำจากพอลิเมอร์เหล่านี้มีความอ่อนไหวต่อการโจมตีเป็นพิเศษ ซึ่งทำให้รอยแตกขยายตัวยาวและลึกขึ้นเรื่อยๆ ตามเวลา อัตราการเติบโตของรอยแตกขึ้นอยู่กับภาระที่ส่วนประกอบยางรับและปริมาณโอโซนในบรรยากาศ วัสดุดังกล่าวสามารถป้องกันได้โดยการเติมสารต้านโอโซนเช่น แว็กซ์ ซึ่งจะยึดติดกับพื้นผิวเพื่อสร้างฟิล์มป้องกันหรือผสมกับวัสดุและให้การป้องกันในระยะยาวการแตกร้าวจากโอโซนเคยเป็นปัญหาที่ร้ายแรงในยางรถยนต์^{[ 70 ]}ตัวอย่างเช่น แต่ไม่ใช่ปัญหาสำหรับยางรถยนต์สมัยใหม่ ในทางกลับกัน ผลิตภัณฑ์ที่สำคัญหลายอย่าง เช่นปะเก็นและโอริงอาจถูกทำลายโดยโอโซนที่ผลิตขึ้นภายในระบบอากาศอัดท่อส่งเชื้อเพลิงที่ทำจากยางเสริมแรงก็มีความอ่อนไหวต่อการโจมตีเช่นกัน โดยเฉพาะอย่างยิ่งภายในห้องเครื่องยนต์ ซึ่งโอโซนบางส่วนถูกผลิตขึ้นโดยชิ้นส่วนไฟฟ้า การเก็บผลิตภัณฑ์ยางไว้ใกล้กับมอเตอร์ไฟฟ้า กระแสตรง อาจเร่งปฏิกิริยาการแตกตัวของโอโซนได้คอมมิวเทเตอร์ของมอเตอร์จะสร้างประกายไฟซึ่งจะก่อให้เกิดโอโซนตามมา

โอโซนในฐานะก๊าซเรือนกระจก

แม้ว่าโอโซนจะมีอยู่ระดับพื้นดินก่อนการปฏิวัติอุตสาหกรรมแต่ความเข้มข้นสูงสุดในปัจจุบันนั้นสูงกว่าระดับก่อนยุคอุตสาหกรรมมาก และแม้แต่ความเข้มข้นพื้นฐานที่อยู่ห่างไกลจากแหล่งมลพิษก็ยังสูงกว่ามาก^{[ 72 ]}^{[ 73 ]}โอโซนทำหน้าที่เป็นก๊าซเรือนกระจก โดยดูดซับพลังงาน อินฟราเรดบางส่วนที่ปล่อยออกมาจากโลก การหาปริมาณศักยภาพของก๊าซเรือนกระจกของโอโซนนั้นทำได้ยาก เนื่องจากความเข้มข้นของโอโซนไม่ได้สม่ำเสมอทั่วโลก อย่างไรก็ตาม การประเมินทางวิทยาศาสตร์ที่ได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวางที่สุดที่เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ (เช่นรายงานการประเมินครั้งที่สาม ของคณะกรรมการระหว่างรัฐบาลว่าด้วยการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ ) ^[⁷⁴^]ชี้ให้เห็นว่าแรงผลักดันการแผ่รังสี ของโอโซนในชั้นบรรยากาศโทรโพสเฟี ย ร์ นั้นประมาณ 25% ของคาร์บอนไดออกไซด์

ศักยภาพในการทำให้โลกร้อนประจำปีของโอโซนในชั้นบรรยากาศโทรโพสเฟียร์อยู่ที่ระหว่าง 918 ถึง 1022 ตันเทียบเท่าคาร์บอนไดออกไซด์ต่อตันโอโซนในชั้นบรรยากาศโทรโพสเฟียร์ ซึ่งหมายความว่าเมื่อพิจารณาต่อโมเลกุล โอโซนในชั้นบรรยากาศโทรโพสเฟียร์มี ผล ต่อการแผ่รังสีที่แรงกว่าคาร์บอนไดออกไซด์ ประมาณ 1,000 เท่า อย่างไรก็ตาม โอโซนในชั้นบรรยากาศโทรโพสเฟียร์เป็นก๊าซเรือนกระจกที่มีอายุสั้น ซึ่งสลายตัวในชั้นบรรยากาศเร็วกว่าคาร์บอนไดออกไซด์ มาก ซึ่งหมายความว่าในช่วงระยะเวลา 20 ปี ศักยภาพในการทำให้โลกร้อนของโอโซนในชั้นบรรยากาศโทรโพสเฟียร์จะน้อยกว่ามาก ประมาณ 62 ถึง 69 ตันเทียบเท่าคาร์บอนไดออกไซด์ต่อตันโอโซนในชั้นบรรยากาศโทรโพสเฟียร์^{[ 75 ]}

เนื่องจากโอโซนในชั้นโทรโพสเฟียร์มีอายุสั้น จึงไม่มีผลกระทบระดับโลกที่รุนแรง แต่มีผลกระทบจากการแผ่รังสีที่รุนแรงมากในระดับภูมิภาค อันที่จริง มีบางภูมิภาคของโลกที่โอโซนในชั้นโทรโพสเฟียร์มีผลกระทบจากการแผ่รังสีสูงถึง 150% ของคาร์บอนไดออกไซด์^{[ 76 ]}ตัวอย่างเช่น การเพิ่มขึ้นของโอโซนในชั้นโทรโพสเฟียร์แสดงให้เห็นว่าเป็นสาเหตุของ การเพิ่มขึ้น ของอุณหภูมิภายใน มหาสมุทรใต้ ตอนบนประมาณ 30% ระหว่างปี 1955 ถึง 2000 ^[⁷⁷^]

การกรองด้วยคาร์บอน

ตัวกรองที่มีสารดูดซับหรือตัวเร่งปฏิกิริยาเช่นถ่าน (คาร์บอน) อาจใช้เพื่อกำจัดกลิ่นและมลพิษที่เป็นก๊าซ เช่น สารประกอบอินทรีย์ระเหยง่ายหรือโอโซน^{[ 78 ]}

ผลกระทบต่อสุขภาพ

โอโซนเป็นก๊าซพิษร้ายแรง^{[ 79 ]}^{[ 80 ]}

ในช่วงไม่กี่ทศวรรษที่ผ่านมา นักวิทยาศาสตร์ได้ศึกษาผลกระทบของการสัมผัสโอโซนแบบเฉียบพลันและเรื้อรังต่อสุขภาพของมนุษย์ งานวิจัยหลายร้อยชิ้นชี้ให้เห็นว่าโอโซนเป็นอันตรายต่อผู้คนในระดับที่พบในเขตเมืองในปัจจุบัน^{[ 81 ]}^{[ 82 ]}พบว่าโอโซนส่งผลกระทบต่อระบบทางเดินหายใจ ระบบหัวใจและหลอดเลือด และระบบประสาทส่วนกลาง นอกจากนี้ยังพบว่าการเสียชีวิตก่อนวัยอันควรและปัญหาสุขภาพและพัฒนาการด้านการสืบพันธุ์มีความเกี่ยวข้องกับการสัมผัสโอโซนด้วย^{[ 83 ]}

กลุ่มประชากรที่เปราะบาง

สมาคมปอดแห่งอเมริกาได้ระบุประชากร 5 กลุ่มที่มีความเสี่ยงเป็นพิเศษต่อผลกระทบจากการหายใจโอโซน: ^{[ 84 ]}

เด็กและวัยรุ่น
ผู้ที่มีอายุ 65 ปีขึ้นไป
คนที่ทำงานหรือออกกำลังกายกลางแจ้ง
ผู้ที่มีโรคปอดอยู่แล้ว เช่น โรคหอบหืดและโรคปอดอุดกั้นเรื้อรัง (หรือที่รู้จักกันในชื่อ COPD ซึ่งรวมถึงโรคถุงลมโป่งพองและหลอดลมอักเสบเรื้อรัง)
ผู้ที่มีโรคหัวใจและหลอดเลือด

หลักฐานเพิ่มเติมชี้ให้เห็นว่าผู้หญิง ผู้ที่มีภาวะอ้วน และประชากรที่มีรายได้น้อยอาจเผชิญกับความเสี่ยงที่สูงขึ้นจากโอโซน แม้ว่าจะยังต้องการการวิจัยเพิ่มเติมก็ตาม^{[ 84 ]}

การสัมผัสโอโซนเฉียบพลัน

การสัมผัสโอโซนแบบเฉียบพลันมีระยะเวลาตั้งแต่ไม่กี่ชั่วโมงถึงไม่กี่วัน เนื่องจากโอโซนเป็นก๊าซ จึงส่งผลกระทบโดยตรงต่อปอดและระบบทางเดินหายใจทั้งหมด การสูดดมโอโซนเข้าไปทำให้เกิดการอักเสบและการเปลี่ยนแปลงการทำงานของปอดแบบเฉียบพลันแต่สามารถกลับคืนสู่สภาพเดิมได้ รวมถึงภาวะไวเกินของทางเดินหายใจ^{[ 85 ]}การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ทำให้เกิดอาการหายใจถี่ หายใจมีเสียงหวีด และไอ ซึ่งอาจทำให้โรคปอด เช่น โรคหอบหืดหรือโรคปอดอุดกั้นเรื้อรัง (COPD) รุนแรงขึ้นจนต้องได้รับการรักษาทางการแพทย์^{[ 86 ]}^{[ 87 ]}การสัมผัสโอโซนทั้งแบบเฉียบพลันและเรื้อรังแสดงให้เห็นว่าทำให้มีความเสี่ยงต่อการติดเชื้อทางเดินหายใจเพิ่มขึ้นเนื่องจากกลไกดังต่อไปนี้^{[ 88 ]}

มีการศึกษาวิจัยหลายชิ้นเพื่อกำหนดกลไกเบื้องหลังผลกระทบที่เป็นอันตรายของโอโซน โดยเฉพาะอย่างยิ่งในปอด การศึกษาวิจัยเหล่านี้แสดงให้เห็นว่าการสัมผัสกับโอโซนทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในการตอบสนองทางภูมิคุ้มกันภายในเนื้อเยื่อปอด ส่งผลให้เกิดการหยุดชะงักของการตอบสนองทางภูมิคุ้มกันทั้งแบบดั้งเดิมและแบบปรับตัว รวมถึงการเปลี่ยนแปลงหน้าที่ในการป้องกันของเซลล์เยื่อบุผิวปอด^{[ 89 ]}เชื่อกันว่าการเปลี่ยนแปลงในการตอบสนองทางภูมิคุ้มกันและการอักเสบที่เกี่ยวข้องเหล่านี้เป็นปัจจัยที่อาจมีส่วนทำให้ความเสี่ยงต่อการติดเชื้อในปอดเพิ่มขึ้น และทำให้อาการหอบหืดและทางเดินหายใจไวต่อสิ่งกระตุ้นแย่ลงหรือกำเริบขึ้นหลังจากการสัมผัสกับมลพิษโอโซนระดับพื้นดิน^{[ 89 ]}^{[ 90 ]}

ระบบภูมิคุ้มกันโดยกำเนิด (เซลล์) ประกอบด้วยสัญญาณเคมีและเซลล์หลายประเภทที่ทำงานอย่างกว้างขวางและต่อต้านเชื้อโรคหลายประเภท โดยทั่วไปคือแบคทีเรียหรือสิ่งแปลกปลอม/สารต่างๆ ในร่างกาย^{[ 90 ]}^{[ 91 ]}เซลล์ของระบบภูมิคุ้มกันโดยกำเนิด ได้แก่ ฟาโกไซต์และนิวโทรฟิล^{[ 91 ]}ซึ่งเชื่อกันว่ามีส่วนช่วยในกลไกการเกิดพยาธิสภาพจากโอโซนในปอด เนื่องจากพบว่าการทำงานของเซลล์เหล่านี้เปลี่ยนแปลงไปหลังจากการสัมผัสกับโอโซน^{[ 90 ]}แมโครฟาจ ซึ่งเป็นเซลล์ที่ทำหน้าที่กำจัดเชื้อโรคหรือสิ่งแปลกปลอมผ่านกระบวนการ "ฟาโกไซโตซิส" ^{[ 91 ]}พบว่ามีการเปลี่ยนแปลงระดับของสัญญาณการอักเสบที่ปล่อยออกมาเพื่อตอบสนองต่อโอโซน โดยอาจเพิ่มขึ้นและส่งผลให้เกิดการอักเสบในปอด หรือลดลงและลดการป้องกันภูมิคุ้มกัน^{[ 89 ]}นิวโทรฟิล ซึ่งเป็นเซลล์ชนิดสำคัญอีกชนิดหนึ่งของระบบภูมิคุ้มกันโดยกำเนิดที่มุ่งเป้าไปที่เชื้อแบคทีเรียเป็นหลัก^{[ 91 ]}พบว่ามีอยู่ในทางเดินหายใจภายใน 6 ชั่วโมงหลังจากการสัมผัสกับโอโซนในระดับสูง อย่างไรก็ตาม แม้จะมีระดับสูงในเนื้อเยื่อปอด ความสามารถในการกำจัดแบคทีเรียของพวกมันดูเหมือนจะลดลงเนื่องจากการสัมผัสกับโอโซน^{[ 89 ]}

ระบบภูมิคุ้มกันแบบปรับตัวเป็นสาขาของภูมิคุ้มกันที่ให้การป้องกันในระยะยาวผ่านการพัฒนาแอนติบอดีที่มุ่งเป้าไปที่เชื้อโรคเฉพาะ และยังได้รับผลกระทบจากการสัมผัสโอโซนในระดับสูงด้วย^{[ 90 ]}^{[ 91 ]}ลิมโฟไซต์ ซึ่งเป็นส่วนประกอบของเซลล์ในการตอบสนองภูมิคุ้มกันแบบปรับตัว จะผลิตสารเคมีที่ก่อให้เกิดการอักเสบที่เรียกว่า "ไซโตไคน์" ในปริมาณที่เพิ่มขึ้นหลังจากสัมผัสกับโอโซน ซึ่งอาจส่งผลให้เกิดภาวะไวเกินของทางเดินหายใจและทำให้อาการหอบหืดแย่ลง^{[ 89 ]}

เซลล์เยื่อบุทางเดินหายใจยังมีบทบาทสำคัญในการปกป้องบุคคลจากเชื้อโรค ในเนื้อเยื่อปกติ ชั้นเยื่อบุจะสร้างเกราะป้องกัน และยังมีโครงสร้างขนซีเลียที่ทำหน้าที่กำจัดสิ่งแปลกปลอม เมือก และเชื้อโรคออกจากปอด เมื่อสัมผัสกับโอโซน ขนซีเลียจะเสียหาย และการกำจัดเชื้อโรคโดยกลไกขนซีเลียจะลดลง นอกจากนี้ เกราะเยื่อบุจะอ่อนแอลง ทำให้เชื้อโรคสามารถผ่านเกราะ แพร่กระจาย และลุกลามไปยังเนื้อเยื่อที่ลึกกว่าได้ การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ในเกราะเยื่อบุทำให้บุคคลมีความเสี่ยงต่อการติดเชื้อในปอดมากขึ้น^{[ 89 ]}

การสูดดมโอโซนไม่เพียงส่งผลกระทบต่อระบบภูมิคุ้มกันและปอดเท่านั้น แต่ยังอาจส่งผลกระทบต่อหัวใจด้วย โอโซนทำให้เกิดความไม่สมดุลของระบบประสาทอัตโนมัติในระยะสั้น ส่งผลให้อัตราการเต้นของหัวใจเปลี่ยนแปลงและอัตราการเต้นของหัวใจแปรปรวนลดลง^{[ 92 ]}และการสัมผัสในระดับสูงเพียงหนึ่งชั่วโมงก็ส่งผลให้เกิดภาวะหัวใจเต้นผิดจังหวะชนิดเหนือห้องหัวใจในผู้สูงอายุ^{[ 93 ]}ซึ่งทั้งสองอย่างนี้เพิ่มความเสี่ยงต่อการเสียชีวิตก่อนวัยอันควรและโรคหลอดเลือดสมอง โอโซนยังอาจนำไปสู่การหดตัวของหลอดเลือด ส่งผลให้ความดันโลหิตในระบบเพิ่มขึ้น ซึ่งมีส่วนทำให้ความเสี่ยงต่อการเจ็บป่วยและเสียชีวิตจากโรคหัวใจในผู้ป่วยที่มีโรคหัวใจอยู่ก่อนแล้วเพิ่มขึ้น^{[ 94 ]}^{[ 95 ]}

การได้รับโอโซนเรื้อรัง

การหายใจเอาโอโซนเข้าไปเป็นเวลานานกว่าแปดชั่วโมงติดต่อกันเป็นเวลาหลายสัปดาห์ หลายเดือน หรือหลายปี ถือเป็นการได้รับโอโซนเรื้อรัง การศึกษาจำนวนมากชี้ให้เห็นถึงผลกระทบร้ายแรงต่อสุขภาพของประชากรกลุ่มต่างๆ จากการได้รับโอโซนในระดับนี้

การศึกษาหนึ่งพบความสัมพันธ์เชิงบวกอย่างมีนัยสำคัญระหว่างโอโซนเรื้อรังกับการเสียชีวิตจากทุกสาเหตุ ระบบไหลเวียนโลหิต และระบบทางเดินหายใจ โดยมีความเสี่ยงเพิ่มขึ้น 2%, 3% และ 12% ต่อ 10 ppb ^{[ 96 ]}และรายงานความสัมพันธ์ (95% CI) ของโอโซนรายปีกับการเสียชีวิตจากทุกสาเหตุ โดยมีอัตราส่วนความเสี่ยง 1.02 (1.01–1.04) และกับการเสียชีวิตจากโรคหัวใจและหลอดเลือด 1.03 (1.01–1.05) การศึกษาที่คล้ายกันพบความสัมพันธ์ที่คล้ายกันกับการเสียชีวิตจากทุกสาเหตุ และมีผลกระทบที่ใหญ่กว่าสำหรับการเสียชีวิตจากโรคหัวใจและหลอดเลือด^{[ 97 ]}ความเสี่ยงที่เพิ่มขึ้นของการเสียชีวิตจากสาเหตุระบบทางเดินหายใจมีความสัมพันธ์กับการสัมผัสโอโซนเรื้อรังในระยะยาว^{[ 98 ]}

โอโซนเรื้อรังมีผลเสียต่อเด็ก โดยเฉพาะเด็กที่เป็นโรคหอบหืด ความเสี่ยงในการเข้ารับการรักษาในโรงพยาบาลของเด็กที่เป็นโรคหอบหืดจะเพิ่มขึ้นเมื่อได้รับโอโซนเรื้อรัง เด็กเล็กและเด็กที่มีรายได้น้อยจะมีความเสี่ยงสูงกว่า^{[ 99 ]}

ผู้ใหญ่ที่ป่วยด้วยโรคระบบทางเดินหายใจ (โรคหอบหืด^{[ 100 ]} โรค ปอด อุดกั้นเรื้อรัง ^{[ 101 ]}มะเร็งปอด^{[ 102 ]} ) มีความเสี่ยงต่อการเสียชีวิตและการเจ็บป่วยที่สูงขึ้น และผู้ป่วยวิกฤตมีความเสี่ยงเพิ่มขึ้นที่จะเกิดภาวะหายใจลำบากเฉียบพลันจากการสัมผัสโอโซนเรื้อรังเช่นกัน^{[ 103 ]}

โอโซนที่ผลิตโดยเครื่องฟอกอากาศ

เครื่องกำเนิดโอโซนที่จำหน่ายเป็นเครื่องฟอกอากาศนั้นตั้งใจผลิตก๊าซโอโซน^{[ 43 ]}มักมีการทำการตลาดเพื่อควบคุมมลพิษทางอากาศภายในอาคารและใช้คำที่ทำให้เข้าใจผิดในการอธิบายโอโซน ตัวอย่างเช่น อธิบายว่าเป็น "ออกซิเจนที่มีพลังงาน" หรือ "อากาศบริสุทธิ์" ซึ่งบ่งชี้ว่าโอโซนเป็นออกซิเจนชนิดที่ดีต่อสุขภาพหรือ "ดีกว่า" ^{[ 43 ]}อย่างไรก็ตาม ตามข้อมูลของEPA "มีหลักฐานแสดงให้เห็นว่าที่ความเข้มข้นที่ไม่เกินมาตรฐานสาธารณสุข โอโซนไม่มีประสิทธิภาพในการกำจัดสารเคมีที่ก่อให้เกิดกลิ่นหลายชนิด" และ "หากใช้ในความเข้มข้นที่ไม่เกินมาตรฐานสาธารณสุข โอโซนที่ใช้กับอากาศภายในอาคารจะไม่สามารถกำจัดไวรัส แบคทีเรีย เชื้อรา หรือมลพิษทางชีวภาพอื่นๆ ได้อย่างมีประสิทธิภาพ" ^{[ 43 ]}นอกจากนี้ รายงานอีกฉบับระบุว่า "ผลการศึกษาแบบควบคุมบางส่วนแสดงให้เห็นว่าความเข้มข้นของโอโซนที่สูงกว่ามาตรฐาน [ความปลอดภัยของมนุษย์] เหล่านี้เป็นไปได้ แม้ว่าผู้ใช้จะปฏิบัติตามคำแนะนำการใช้งานของผู้ผลิตก็ตาม" ^{[ 104 ]}

คณะกรรมการทรัพยากรทางอากาศแห่งแคลิฟอร์เนียมีหน้าเว็บที่แสดงรายการเครื่องฟอกอากาศ (หลายเครื่องมีไอออนไนเซอร์ ) ที่ตรงตามขีดจำกัดโอโซนในอาคารที่ 0.050 ส่วนต่อล้าน^{[ 105 ]}จากบทความนั้น:

อุปกรณ์กรองอากาศแบบพกพาสำหรับใช้ภายในอาคารทั้งหมดที่จำหน่ายในรัฐแคลิฟอร์เนียต้องได้รับการรับรองจากคณะกรรมการทรัพยากรทางอากาศแห่งรัฐแคลิฟอร์เนีย (CARB) ในการได้รับการรับรอง เครื่องฟอกอากาศต้องผ่านการทดสอบด้านความปลอดภัยทางไฟฟ้าและการปล่อยโอโซน และต้องมีปริมาณโอโซนไม่เกิน 0.050 ส่วนในล้านส่วน (ppm) สำหรับข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับข้อกำหนด โปรดเยี่ยมชมข้อกำหนดเกี่ยวกับเครื่องฟอกอากาศ

มลพิษทางอากาศจากโอโซน

ป้ายประกาศในเมืองกัลฟ์ตันฮิวสตันแสดงการแจ้งเตือนการเฝ้าระวังโอโซน

สารตั้งต้นโอโซนเป็นกลุ่มของสารมลพิษ ซึ่งส่วนใหญ่เกิดจากการเผาไหม้เชื้อเพลิงฟอสซิล มลพิษ โอโซนระดับพื้นดิน (โอโซนในชั้นบรรยากาศโทรโพสเฟียร์) เกิดขึ้นใกล้พื้นผิวโลกโดยการกระทำของ รังสี UV จากแสงแดด ต่อสารตั้งต้นเหล่านี้โอโซนระดับพื้นดินส่วนใหญ่มาจากสารตั้งต้นเชื้อเพลิงฟอสซิล แต่มีเทนเป็นสารตั้งต้นตามธรรมชาติ และระดับโอโซนพื้นฐานตามธรรมชาติที่ระดับพื้นดินนั้นต่ำมากจนถือว่าปลอดภัย ส่วนนี้จะตรวจสอบผลกระทบต่อสุขภาพจากการเผาไหม้เชื้อเพลิงฟอสซิล ซึ่งทำให้ระดับโอโซนระดับพื้นดินสูงกว่าระดับพื้นฐานมาก

มีหลักฐานมากมายที่แสดงให้เห็นว่าโอโซนระดับพื้นดินสามารถทำลายการทำงานของปอดและทำให้ระบบทางเดินหายใจ ระคายเคือง ได้^{[ 56 ]}^{[ 107 ]}การสัมผัสกับโอโซน (และมลพิษที่ก่อให้เกิดโอโซน) เกี่ยวข้องกับการเสียชีวิต ก่อนวัยอันควร โรคหอบหืด โรคหลอดลมอักเสบ โรคหัวใจ วาย และปัญหาเกี่ยวกับหัวใจและปอดอื่นๆ^{[ 108 ]}^{[ 109 ]}

การสัมผัสโอโซนในระยะยาวแสดงให้เห็นว่าเพิ่มความเสี่ยงต่อการเสียชีวิตจากโรคระบบทางเดินหายใจ [ ^{43 ] การ}ศึกษาในกลุ่มประชากร 450,000 คนที่อาศัยอยู่ในเมืองต่างๆ ของสหรัฐอเมริกา พบความสัมพันธ์อย่างมีนัยสำคัญระหว่างระดับโอโซนและโรคระบบทางเดินหายใจในช่วงระยะเวลาติดตามผล 18 ปี การศึกษานี้เปิดเผยว่าผู้ที่อาศัยอยู่ในเมืองที่มีระดับโอโซนสูง เช่น ฮูสตันหรือลอสแอนเจลิส มีความเสี่ยงที่จะเสียชีวิตจากโรคปอดเพิ่มขึ้นมากกว่า 30% ^{[ 110 ]}^{[ 111 ]}

แนวทางคุณภาพอากาศ เช่น แนวทางจากองค์การอนามัยโลก สำนักงานคุ้มครองสิ่งแวดล้อมแห่งสหรัฐอเมริกา ( EPA ) และสหภาพยุโรปล้วนอิงจากการศึกษาอย่างละเอียดที่ออกแบบมาเพื่อระบุระดับที่อาจก่อให้เกิดผลกระทบต่อสุขภาพ ที่สามารถ วัด ได้

ตามที่นักวิทยาศาสตร์ของ EPA ระบุ ผู้ที่มีความเสี่ยงอาจได้รับผลกระทบในทางลบจากระดับโอโซนที่ต่ำเพียง 40 nmol/mol ^{[ 109 ]}^{[ 112 ]}^{[ 113 ]}ในสหภาพยุโรป ค่าเป้าหมายปัจจุบันสำหรับความเข้มข้นของโอโซนคือ 120 μg/m³ ^ซึ่งประมาณ 60 nmol/mol เป้าหมายนี้ใช้กับรัฐสมาชิกทั้งหมดตามคำสั่ง 2008/50/EC ^{[ 114 ]}ความเข้มข้นของโอโซนวัดจากค่าเฉลี่ยรายวันสูงสุด 8 ชั่วโมง และไม่ควรเกินเป้าหมายเกิน 25 วันต่อปี เริ่มตั้งแต่เดือนมกราคม 2010 แม้ว่าคำสั่งจะกำหนดให้ในอนาคตต้องปฏิบัติตามขีดจำกัด 120 μg/m³ ^{อย่าง} เคร่งครัด (เช่น ความเข้มข้นของโอโซนเฉลี่ยต้องไม่เกินในวันใดวันหนึ่งของปี) แต่ยังไม่มีการกำหนดวันที่สำหรับข้อกำหนดนี้ และถือเป็นเป้าหมายระยะยาว^{[ 115 ]}

ในสหรัฐอเมริกากฎหมายว่าด้วยอากาศสะอาดกำหนดให้ EPA ต้องกำหนดมาตรฐานคุณภาพอากาศแวดล้อมระดับชาติสำหรับมลพิษหลายชนิด รวมถึงโอโซนระดับพื้นดิน และเขตปกครองที่ไม่ปฏิบัติตามมาตรฐานเหล่านี้จะต้องดำเนินการเพื่อลดระดับมลพิษ ในเดือนพฤษภาคม พ.ศ. 2551 ภายใต้คำสั่งศาล EPA ได้ลดมาตรฐานโอโซนจาก 80 nmol/mol เหลือ 75 nmol/mol การเปลี่ยนแปลงนี้ก่อให้เกิดข้อถกเถียง เนื่องจากนักวิทยาศาสตร์และคณะกรรมการที่ปรึกษาของหน่วยงานเองได้แนะนำให้ลดมาตรฐานลงเหลือ 60 nmol/mol ^{[ 109 ]}กลุ่มสาธารณสุขและสิ่งแวดล้อมหลายกลุ่มก็สนับสนุน มาตรฐาน 60 nmol/mol เช่นกัน ^{[ 116 ]}และองค์การอนามัยโลกแนะนำ 100 μg/m³ ⁽ 51 nmol/mol) ^{[ 117 ]}

เมื่อวันที่ 7 มกราคม 2553 สำนักงานคุ้มครองสิ่งแวดล้อมแห่งสหรัฐอเมริกา (EPA) ได้ประกาศข้อเสนอการแก้ไขมาตรฐานคุณภาพอากาศแวดล้อมแห่งชาติ (NAAQS) สำหรับโอโซน ซึ่งเป็นมลพิษและองค์ประกอบหลักของหมอกควัน:

... EPA เสนอว่าระดับมาตรฐานหลัก 8 ชั่วโมง ซึ่งกำหนดไว้ที่ 0.075 ไมโครโมล/โมล ในกฎขั้นสุดท้ายปี 2008 ควรถูกกำหนดไว้ที่ระดับที่ต่ำกว่าภายในช่วง 0.060 ถึง 0.070 ไมโครโมล/โมล เพื่อเพิ่มการป้องกันสำหรับเด็กและ กลุ่มประชากร ที่มีความเสี่ยง อื่นๆ จากโอโซน หลายชนิด – ผลกระทบต่อสุขภาพที่ไม่พึงประสงค์ที่เกี่ยวข้องซึ่งมีตั้งแต่การทำงานของปอดลดลงและอาการทางเดินหายใจเพิ่มขึ้นไปจนถึงตัวบ่งชี้ที่ร้ายแรงของความเจ็บป่วยทางเดินหายใจ รวมถึงการเข้ารับการรักษาในห้องฉุกเฉินและการเข้ารักษาในโรงพยาบาลเนื่องจากสาเหตุทางเดินหายใจ และอาจรวมถึงความเจ็บป่วยที่เกี่ยวข้องกับระบบหัวใจและหลอดเลือด ตลอดจนอัตราการเสียชีวิตที่ไม่ใช่จากอุบัติเหตุและโรคหัวใจและปอดโดยรวม ...^{[ 118 ]}

เมื่อวันที่ 26 ตุลาคม 2558 EPA ได้เผยแพร่กฎขั้นสุดท้ายซึ่งมีผลบังคับใช้ในวันที่ 28 ธันวาคม 2558 โดยแก้ไข NAAQS หลัก 8 ชั่วโมงจาก 0.075 ppm เป็น 0.070 ppm ^{[ 119 ]}

EPA ได้พัฒนาตัวชี้วัดคุณภาพอากาศ (AQI) เพื่อช่วยอธิบายระดับมลพิษทางอากาศแก่ประชาชนทั่วไป ภายใต้มาตรฐานปัจจุบัน ค่าเฉลี่ยเศษส่วนโมลของโอโซนแปดชั่วโมงที่ 85 ถึง 104 nmol/mol จะถูกอธิบายว่า "ไม่ดีต่อสุขภาพสำหรับกลุ่มที่ไวต่อมลพิษ" 105 nmol/mol ถึง 124 nmol/mol จะถูกอธิบายว่า "ไม่ดีต่อสุขภาพ" และ 125 nmol/mol ถึง 404 nmol/mol จะถูกอธิบายว่า "ไม่ดีต่อสุขภาพอย่างมาก" ^{[ 120 ]}

โอโซนยังสามารถพบได้ในมลพิษทางอากาศภายในอาคารซึ่งส่วนหนึ่งเป็นผลมาจากอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ เช่น เครื่องถ่ายเอกสาร นอกจากนี้ยังพบว่ามีความเชื่อมโยงระหว่างปริมาณละอองเกสร สปอร์ของเชื้อรา และโอโซนที่เพิ่มขึ้นจากพายุฝนฟ้าคะนองกับการเข้ารักษาตัวในโรงพยาบาลของผู้ป่วยโรคหอบหืด^{[ 121 ]}

ในยุควิกตอเรียตำนานพื้นบ้านของอังกฤษเรื่องหนึ่งกล่าวว่ากลิ่นของทะเลเกิดจากโอโซน ในความเป็นจริง "กลิ่นของทะเล" ที่เป็นเอกลักษณ์นั้นเกิดจากไดเมทิลซัลไฟด์ซึ่งเป็นสารเคมีที่สร้างขึ้นโดยแพลงก์ตอนพืช ชาวอังกฤษในยุควิกตอเรียถือว่ากลิ่นที่เกิดขึ้นนั้น "สดชื่น" ^{[ 122 ]}

คลื่นความร้อน

การสอบสวนเพื่อประเมินผลกระทบร่วมกันของโอโซนและความร้อนต่ออัตราการเสียชีวิตในช่วงคลื่นความร้อน ในยุโรป ในปี 2546 สรุปได้ว่าผลกระทบเหล่านี้ดูเหมือนจะเพิ่มขึ้น^{[ 123 ]}

สรีรวิทยา

โอโซน พร้อมด้วยออกซิเจนในรูปแบบที่ทำปฏิกิริยาได้ เช่นซูเปอร์ออกไซด์ออกซิเจนโมเลกุลเดี่ยว ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์และไอออนไฮโปคลอไรต์ ถูกผลิตขึ้นโดย เม็ดเลือดขาวและระบบชีวภาพอื่นๆ (เช่น รากของดอกดาวเรือง ) เพื่อทำลายสิ่งแปลกปลอม โอโซนทำปฏิกิริยาโดยตรงกับพันธะคู่ในสารอินทรีย์ นอกจากนี้ เมื่อโอโซนสลายตัวเป็นออกซิเจนโมเลกุลคู่ มันจะก่อให้เกิดอนุมูลอิสระของ ออกซิเจน ซึ่งมีปฏิกิริยาสูงและสามารถทำลายโมเลกุลอินทรีย์ หลายชนิด ได้ ยิ่งไปกว่านั้น เชื่อกันว่าคุณสมบัติในการออกซิไดซ์ที่รุนแรงของโอโซนอาจเป็นปัจจัยหนึ่งที่ทำให้เกิดการอักเสบความสัมพันธ์ระหว่างสาเหตุและผลของการสร้างโอโซนในร่างกายและสิ่งที่มันทำนั้นยังคงอยู่ระหว่างการพิจารณาและยังคงมีการตีความที่หลากหลาย เนื่องจากกระบวนการทางเคมีอื่นๆ ในร่างกายสามารถกระตุ้นปฏิกิริยาเดียวกันได้ มีหลักฐานที่เชื่อมโยงเส้นทางการออกซิเดชันของน้ำที่เร่งปฏิกิริยาโดยแอนติบอดีของการตอบสนองทางภูมิคุ้มกัน ของมนุษย์ กับการผลิตโอโซน ในระบบนี้ โอโซนถูกผลิตขึ้นโดยการสร้างไตรออกซิเดนจากน้ำโดยใช้แอนติบอดีเป็นตัวเร่งปฏิกิริยา และออกซิเจนซิงเกล็ตที่ผลิตโดยนิวโทรฟิล^{[ 124 ]}

เมื่อสูดดมเข้าไป โอโซนจะทำปฏิกิริยากับสารประกอบที่บุผนังปอดเพื่อสร้างเมตาโบไลต์เฉพาะที่ได้จากคอเลสเตอรอล ซึ่งเชื่อกันว่าช่วยส่งเสริมการสะสมและการเกิดโรคของคราบพลัคหลอดเลือดแดงแข็ง ( โรคหัวใจชนิดหนึ่ง) เมตาโบไลต์เหล่านี้ได้รับการยืนยันแล้วว่าเกิดขึ้นตามธรรมชาติในหลอดเลือดแดงแข็งของมนุษย์ และจัดอยู่ในกลุ่มของเซโคสเตอรอลที่เรียกว่าแอเทอโรนอลซึ่งเกิดจากการสลายพันธะคู่ของคอเลสเตอรอลด้วยโอโซนเพื่อสร้างเซโคสเตอรอล 5,6 ^{[ 125 ]}รวมถึงผลิตภัณฑ์ควบแน่นรองผ่านกระบวนการอัลโดไลเซชัน^{[ 126 ]}

ผลกระทบต่อการเจริญเติบโตของพืชและผลผลิตทางการเกษตร

โอโซนมีผลเสียต่อการเจริญเติบโตของพืช: "...โอโซนลดปริมาณคลอโรฟิลล์ทั้งหมด ความเข้มข้นของแคโรทีนอยด์และคาร์โบไฮเดรต และเพิ่ม ปริมาณ 1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid (ACC) และการผลิตเอทิลีน ในพืชที่ได้รับการบำบัด ปริมาณแอสคอร์เบตในใบจะลดลง ในขณะที่การเกิดออกซิเดชันของไขมันและการรั่วไหลของสารละลายสูงกว่าในกลุ่มควบคุมที่ปราศจากโอโซนอย่างมีนัยสำคัญ ข้อมูลบ่งชี้ว่าโอโซนกระตุ้นกลไกการป้องกันความเครียดจากออกซิเดชันในส้ม" ^{[ 127 ]}การศึกษาที่ใช้พืชพริกเป็นแบบจำลองแสดงให้เห็นว่าโอโซนลดผลผลิตและเปลี่ยนแปลงคุณภาพของผลไม้^{[ 128 ]}^{[ 129 ]}นอกจากนี้ยังพบว่าระดับคลอโรฟิลล์และการป้องกันสารต้านอนุมูลอิสระบนใบลดลง รวมถึง ระดับ อนุมูลอิสระ (ROS) และความเสียหายของไขมันและโปรตีน เพิ่มขึ้น ^{[ 128 ]}^{[ 129 ]}

การศึกษาในปี 2022 สรุปว่าเอเชียตะวันออกสูญเสีย ผลผลิตทางการเกษตรมูลค่า 63 พันล้านดอลลาร์ต่อปีเนื่องจากมลพิษโอโซน ซึ่งเป็นผลพลอยได้จากการเผาไหม้เชื้อเพลิงฟอสซิล จีนสูญเสียผลผลิตข้าวสาลีที่มีศักยภาพไปประมาณหนึ่งในสาม และผลผลิตข้าวประมาณหนึ่งในสี่^{[ 130 ]}^{[ 131 ]}

ระเบียบข้อบังคับด้านความปลอดภัย

เนื่องจากโอโซนมีคุณสมบัติในการออกซิไดซ์สูง จึงเป็นสารระคายเคืองหลัก โดยเฉพาะอย่างยิ่งต่อดวงตาและระบบทางเดินหายใจ และอาจเป็นอันตรายได้แม้ในความเข้มข้นต่ำ ศูนย์ความปลอดภัยและสุขภาพในการทำงานของแคนาดารายงานว่า:

แม้โอโซนที่มีความเข้มข้นต่ำมากก็อาจเป็นอันตรายต่อทางเดินหายใจส่วนบนและปอดได้ ความรุนแรงของการบาดเจ็บขึ้นอยู่กับทั้งความเข้มข้นของโอโซนและระยะเวลาการสัมผัส การบาดเจ็บที่ปอดอย่างรุนแรงและถาวรหรือการเสียชีวิตอาจเกิดขึ้นได้แม้เพียงระยะเวลาสั้นๆ ของการสัมผัสโอโซนที่มีความเข้มข้นค่อนข้างต่ำก็ตาม” ^{[ 132 ]}

เพื่อปกป้องคนงานที่อาจสัมผัสกับโอโซนสำนักงานบริหารความปลอดภัยและสุขภาพในการทำงานของสหรัฐอเมริกาได้กำหนดขีดจำกัดการสัมผัสที่อนุญาต (PEL) ไว้ที่ 0.1 μmol/mol ( 29 CFR 1910.1000 ตาราง Z-1) โดยคำนวณจากค่าเฉลี่ยถ่วงน้ำหนักตามเวลา 8 ชั่วโมง ความเข้มข้นที่สูงกว่านี้เป็นอันตรายอย่างยิ่ง และNIOSHได้กำหนด ขีดจำกัด ที่เป็นอันตรายต่อชีวิตหรือสุขภาพในทันที (IDLH) ไว้ที่ 5 μmol/mol ^{[ 133 ]}สภาพแวดล้อมการทำงานที่มีการใช้โอโซนหรือมีแนวโน้มที่จะมีการผลิตโอโซนควรมีการระบายอากาศที่เพียงพอ และควรติดตั้งเครื่องตรวจวัดโอโซนที่จะส่งสัญญาณเตือนหากความเข้มข้นเกินกว่า PEL ของ OSHA เครื่องตรวจวัดโอโซนแบบต่อเนื่องมีจำหน่ายจากผู้จำหน่ายหลายราย

การสัมผัสโอโซนในระดับสูงอาจเกิดขึ้นบนเครื่องบินโดยสารโดยระดับจะขึ้นอยู่กับระดับความสูงและความปั่นป่วนของบรรยากาศ^{[ 134 ]} ข้อบังคับ ของสำนักงานบริหารการบินแห่งสหรัฐอเมริกา (FAA)กำหนดขีดจำกัดไว้ที่ 250 nmol/mol โดยมีค่าเฉลี่ยสูงสุดในช่วงสี่ชั่วโมงที่ 100 nmol/mol ^{[ 135 ]}เครื่องบินบางลำติดตั้งตัวแปลงโอโซนในระบบระบายอากาศเพื่อลดการสัมผัสโอโซนของผู้โดยสาร^{[ 134 ]}

การผลิต

เครื่องกำเนิดโอโซนหรือเครื่องผลิตโอโซน^{[ 136 ]}ใช้ในการผลิตโอโซนเพื่อทำความสะอาดอากาศหรือกำจัดกลิ่นควันในห้องที่ไม่มีคนอยู่ เครื่องกำเนิดโอโซนเหล่านี้สามารถผลิต โอโซนได้มากกว่า 3 กรัมต่อชั่วโมง โอโซนมักเกิดขึ้นในธรรมชาติภายใต้สภาวะที่ O จะไม่ทำปฏิกิริยา^{[ 29 ]}โอโซนที่ใช้ในอุตสาหกรรมจะวัดเป็น μmol/mol (ppm, ส่วนในล้านส่วน), nmol/mol (ppb, ส่วนในพันล้านส่วน), μg/m ³ , mg/h (มิลลิกรัมต่อชั่วโมง) หรือเปอร์เซ็นต์น้ำหนัก ช่วงความเข้มข้นที่ใช้มีตั้งแต่ 1% ถึง 5% (ในอากาศ) และจาก 6% ถึง 14% (ในออกซิเจน) สำหรับวิธีการผลิตแบบเก่า วิธีการอิเล็กโทรไลซิสแบบใหม่สามารถบรรลุความเข้มข้นของโอโซนที่ละลายในน้ำได้ถึง 20% ถึง 30%

อุณหภูมิและความชื้นมีบทบาทสำคัญอย่างมากต่อปริมาณโอโซนที่ผลิตได้โดยใช้กรรมวิธีการผลิตแบบดั้งเดิม (เช่น การปล่อยประจุโคโรนาและแสงอัลตราไวโอเลต) วิธีการผลิตแบบเก่าจะผลิตโอโซนได้น้อยกว่า 50% ของกำลังการผลิตที่ระบุไว้ หากใช้งานในอากาศชื้น ซึ่งแตกต่างจากอากาศแห้งมาก เครื่องกำเนิดโอโซนรุ่นใหม่ที่ใช้กรรมวิธีอิเล็กโทรไลซิส สามารถผลิตโอโซนที่มีความบริสุทธิ์และการละลายสูงกว่า โดยใช้โมเลกุลของน้ำเป็นแหล่งกำเนิดโอโซน

วิธีการปล่อยประจุโคโรนา

นี่คือเครื่องกำเนิดโอโซนประเภทที่พบได้บ่อยที่สุดสำหรับการใช้งานในอุตสาหกรรมและส่วนบุคคลส่วนใหญ่ แม้ว่าจะมีวิธีการผลิตโอโซนแบบ "ประกายไฟร้อน" ด้วยการปล่อยประจุโคโรนาแบบต่างๆ อยู่ รวมถึงเครื่องกำเนิดโอโซนเกรดทางการแพทย์และเกรดอุตสาหกรรม แต่โดยทั่วไปแล้วเครื่องเหล่านี้ทำงานโดยใช้หลอดปล่อยประจุโคโรนาหรือแผ่นโอโซน^{[ 137 ]}^{[ 138 ]}โดยทั่วไปแล้วเครื่องเหล่านี้มีราคาประหยัดและไม่จำเป็นต้องใช้แหล่งออกซิเจนอื่นนอกจากอากาศโดยรอบเพื่อผลิตโอโซนที่มีความเข้มข้น 3–6% ความผันผวนของอากาศโดยรอบเนื่องจากสภาพอากาศหรือสภาวะแวดล้อมอื่นๆ ทำให้การผลิตโอโซนมีความแปรปรวน อย่างไรก็ตาม เครื่องเหล่านี้ยังผลิตไนโตรเจนออกไซด์เป็นผลพลอยได้ การใช้เครื่องอบแห้งอากาศสามารถลดหรือกำจัดการก่อตัวของกรดไนตริกโดยการกำจัดไอน้ำและเพิ่มการผลิตโอโซน ที่อุณหภูมิห้อง กรดไนตริกจะก่อตัวเป็นไอระเหยซึ่งเป็นอันตรายหากสูดดมเข้าไป อาการอาจรวมถึงอาการเจ็บหน้าอก หายใจถี่ ปวดศีรษะ และจมูกและลำคอแห้งทำให้รู้สึกแสบร้อน การใช้เครื่องเพิ่มความเข้มข้นของออกซิเจนสามารถเพิ่มการผลิตโอโซนและลดความเสี่ยงในการเกิดกรดไนตริกได้มากยิ่งขึ้น โดยการกำจัดไม่เพียงแต่ไอน้ำเท่านั้น แต่ยังรวมถึงไนโตรเจนส่วนใหญ่ด้วย

แสงอัลตราไวโอเลต

เครื่องกำเนิดโอโซน UV หรือเครื่องกำเนิดโอโซนสุญญากาศอัลตราไวโอเลต (VUV) ใช้แหล่งกำเนิดแสงที่สร้างแสงอัลตราไวโอเลตแบบแถบแคบ ซึ่งเป็นส่วนย่อยของแสงที่ผลิตโดยดวงอาทิตย์ รังสี UV จากดวงอาทิตย์ช่วยรักษาชั้นโอโซนในชั้นสตราโตสเฟียร์ของโลก^{[ 139 ]}

เครื่องกำเนิดโอโซนแบบ UV ใช้ลมแวดล้อมในการผลิตโอโซน โดยไม่ต้องใช้ระบบเตรียมอากาศ (เช่น เครื่องอบแห้งอากาศหรือเครื่องเพิ่มความเข้มข้นของออกซิเจน) ดังนั้นเครื่องกำเนิดโอโซนประเภทนี้จึงมักมีราคาถูกกว่า อย่างไรก็ตาม เครื่องกำเนิดโอโซนแบบ UV มักผลิตโอโซนที่มีความเข้มข้นประมาณ 0.5% หรือต่ำกว่า ซึ่งจำกัดอัตราการผลิตโอโซนที่อาจเกิดขึ้นได้ ข้อเสียอีกประการหนึ่งของวิธีนี้คือ ต้องให้ลมแวดล้อม (ออกซิเจน) สัมผัสกับแหล่งกำเนิด UV เป็นเวลานานขึ้น และก๊าซใดๆ ที่ไม่สัมผัสกับแหล่งกำเนิด UV จะไม่ได้รับการบำบัด ทำให้เครื่องกำเนิดโอโซนแบบ UV ไม่เหมาะสมสำหรับการใช้งานในสถานการณ์ที่เกี่ยวข้องกับกระแสลมหรือน้ำที่เคลื่อนที่อย่างรวดเร็ว ( เช่นการฆ่าเชื้อ ในท่อลม) การผลิตโอโซนเป็นหนึ่งใน อันตรายที่อาจเกิดขึ้นจากการฉายรังสีอัลตราไวโอเลตเพื่อฆ่าเชื้อโรค เครื่องกำเนิดโอโซนแบบ VUV ใช้ในสระว่ายน้ำและสปาที่มีปริมาณน้ำหลายล้านแกลลอน เครื่องกำเนิดโอโซนแบบ VUV แตกต่างจากเครื่องกำเนิดโอโซนแบบปล่อยประจุโคโรนาตรงที่ไม่ก่อให้เกิดผลพลอยได้จากไนโตรเจนที่เป็นอันตราย และทำงานได้ดีเยี่ยมในสภาพแวดล้อมที่มีความชื้นสูง โดยปกติแล้วไม่จำเป็นต้องใช้กลไกการกำจัดก๊าซเสียที่มีราคาแพง และไม่จำเป็นต้องใช้เครื่องอบแห้งอากาศหรือเครื่องเพิ่มความเข้มข้นของออกซิเจน ซึ่งต้องเสียค่าใช้จ่ายและค่าบำรุงรักษาเพิ่มเติม

พลาสมาเย็น

ในวิธีการพลาสมาเย็น ก๊าซออกซิเจนบริสุทธิ์จะถูกทำให้สัมผัสกับพลาสมาที่สร้างขึ้นโดยการปล่อยประจุผ่านฉนวน ออกซิเจนโมเลกุลคู่จะถูกแยกออกเป็นอะตอมเดี่ยว จากนั้นอะตอมเดี่ยวเหล่านี้จะรวมตัวกันใหม่เป็นกลุ่มสามอะตอมเพื่อสร้างโอโซน

ในอุตสาหกรรมมักมีการติดฉลากผิดว่าเครื่องกำเนิดโอโซนแบบ DBD บางรุ่นเป็นเครื่องกำเนิดโอโซนแบบ CD Corona Discharge โดยทั่วไปแล้ว เครื่องกำเนิดโอโซนแบบอิเล็กโทรดโลหะแบนแข็งทั้งหมดจะผลิตโอโซนโดยใช้วิธีการปล่อยประจุผ่านฉนวน เครื่องพลาสมาเย็นใช้ก๊าซออกซิเจนบริสุทธิ์เป็นแหล่งป้อนเข้าและผลิตโอโซนที่มีความเข้มข้นสูงสุดประมาณ 24% โดยสามารถผลิตโอโซนได้ในปริมาณที่มากกว่ามากในเวลาที่กำหนด เมื่อเทียบกับการผลิตด้วยรังสีอัลตราไวโอเลตซึ่งมีประสิทธิภาพประมาณ 2% การปล่อยประจุจะปรากฏเป็นการถ่ายโอนอิเล็กตรอนแบบเส้นใย (ไมโครดิสชาร์จ) ในช่องว่างระหว่างอิเล็กโทรดสองตัว เพื่อให้การกระจายไมโครดิสชาร์จเป็นไปอย่างสม่ำเสมอ ต้องใช้ ฉนวนได อิเล็กทริก เพื่อแยกอิเล็กโทรดโลหะและป้องกันการเกิดประกายไฟ

อิเล็กโทรไลติก

การ สร้างโอโซนด้วยกระบวนการอิเล็กโทรไลซิส (EOG) จะแยกโมเลกุลของน้ำออกเป็น , และ

ในวิธีการ EOG ส่วนใหญ่ ก๊าซไฮโดรเจนจะถูกกำจัดออกไป เหลือเพียงออกซิเจนและโอโซนเป็นผลิตภัณฑ์ปฏิกิริยาเท่านั้น ดังนั้น EOG จึงสามารถละลายในน้ำได้สูงขึ้นโดยไม่มีก๊าซแข่งขันอื่นๆ ที่พบในวิธีการปล่อยประจุโคโรนา เช่น ก๊าซไนโตรเจนที่มีอยู่ในอากาศโดยรอบ วิธีการสร้างนี้สามารถบรรลุความเข้มข้นได้ 20–30% และไม่ขึ้นอยู่กับคุณภาพอากาศเนื่องจากใช้น้ำเป็นวัตถุดิบตั้งต้น การผลิตโอโซนด้วยไฟฟ้าโดยทั่วไปไม่เป็นที่นิยมเนื่องจาก ต้องใช้ ศักย์ไฟฟ้า เกินสูง ในการผลิตโอโซนเมื่อเทียบกับออกซิเจน นี่คือเหตุผลที่โอโซนไม่ถูกผลิตขึ้นในระหว่างการแยกน้ำด้วยไฟฟ้าแบบทั่วไป อย่างไรก็ตาม เป็นไปได้ที่จะเพิ่มศักย์ไฟฟ้าเกินของออกซิเจนโดยการเลือกตัวเร่งปฏิกิริยาอย่างระมัดระวังเพื่อให้โอโซนถูกผลิตขึ้นเป็นพิเศษภายใต้การแยกด้วยไฟฟ้า ตัวเร่งปฏิกิริยาที่มักเลือกใช้สำหรับวิธีการนี้คือตะกั่วไดออกไซด์^{[ 140 ]}หรือเพชรที่เจือด้วยโบรอน^{[ 141 ]}

อัตราส่วนโอโซนต่อออกซิเจนจะดีขึ้นโดยการเพิ่มความหนาแน่นของกระแสไฟฟ้าที่ขั้วบวก การทำให้อิเล็กโทรไลต์รอบขั้วบวกเย็นลงใกล้ 0 °C การใช้อิเล็กโทรไลต์ที่เป็นกรด (เช่น กรดซัลฟิวริกเจือจาง) แทนสารละลายเบส และการใช้กระแสไฟฟ้าแบบพัลส์แทนกระแสตรง^{[ 142 ]}

ข้อควรพิจารณาพิเศษ

โอโซนไม่สามารถจัดเก็บและขนส่งได้เหมือนก๊าซอุตสาหกรรมอื่นๆ (เนื่องจากมันสลายตัวอย่างรวดเร็วกลายเป็นออกซิเจนโมเลกุลคู่) ดังนั้นจึงต้องผลิตในสถานที่ เครื่องกำเนิดโอโซนที่มีจำหน่ายในปัจจุบันมีความแตกต่างกันในเรื่องการจัดเรียงและการออกแบบของขั้วไฟฟ้าแรงสูง สำหรับกำลังการผลิตที่สูงกว่า 20 กิโลกรัมต่อชั่วโมง อาจใช้เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบท่อก๊าซ/น้ำเป็นขั้วไฟฟ้ากราวด์ และประกอบเข้ากับขั้วไฟฟ้าแรงสูงแบบท่อทางด้านก๊าซ โดยทั่วไปแล้วความดันก๊าซจะอยู่ที่ประมาณ2 บาร์(200 กิโลปาสคาล)ในออกซิเจน และ3 บาร์ (300 กิโลปาสคาล)ในอากาศโรงงานขนาดใหญ่สามารถติดตั้งกำลังไฟฟ้า ได้หลายเมกะวัตต์ โดยใช้ กระแส ไฟฟ้าสลับเฟสเดียว ที่ความถี่ 50 ถึง 8000 เฮิรตซ์ และแรงดัน สูงสุด ระหว่าง 3,000 ถึง 20,000 โวลต์ โดยปกติแล้วแรงดันที่ใช้จะแปรผกผันกับความถี่ที่ใช้

ปัจจัยหลักที่มีผลต่อประสิทธิภาพการสร้างโอโซนคืออุณหภูมิของก๊าซ ซึ่งควบคุมโดยอุณหภูมิของน้ำหล่อเย็นและ/หรือความเร็วของก๊าซ ยิ่งน้ำเย็นลง การสังเคราะห์โอโซนก็จะยิ่งดีขึ้น ความเร็วของก๊าซที่ต่ำลงจะทำให้ความเข้มข้นของโอโซนสูงขึ้น (แต่ปริมาณโอโซนสุทธิที่ผลิตได้ก็จะน้อยลง) ในสภาวะอุตสาหกรรมทั่วไป พลังงานที่มีประสิทธิภาพเกือบ 90% จะถูกเปลี่ยนเป็นความร้อนและจำเป็นต้องระบายออกด้วยการไหลของน้ำหล่อเย็นที่เพียงพอ

เนื่องจากโอโซนมีปฏิกิริยาสูงมาก วัสดุที่สามารถใช้ได้จึงมีเพียงไม่กี่ชนิด เช่นสแตนเลส (เกรด 316L), ไทเทเนียม , อลูมิเนียม (ตราบใดที่ไม่มีความชื้น), แก้ว , โพลีเตตระฟลูออโรเอ ทิลีน หรือโพลีไวนิลิดีนฟลูออไรด์ไวตันสามารถใช้ได้โดยมีข้อจำกัดเรื่องแรงทางกลคงที่และปราศจากความชื้น (ข้อจำกัดเรื่องความชื้นขึ้นอยู่กับสูตรการผลิต) ไฮพาลอนสามารถใช้ได้โดยมีข้อจำกัดว่าห้ามสัมผัสกับน้ำ ยกเว้นในระดับความดันบรรยากาศปกติการเปราะหรือการหดตัวเป็นรูปแบบความเสียหายทั่วไปของอีลาสโตเมอร์เมื่อสัมผัสกับโอโซน การแตกร้าวจากโอโซนเป็นรูปแบบความเสียหายทั่วไปของซีลอีลาสโตเมอร์ เช่นโอริง

โดยทั่วไปแล้ว ยางซิลิโคนมีความเหมาะสมสำหรับการใช้งานเป็นปะเก็นในสภาวะที่มีความเข้มข้นของโอโซนต่ำกว่า 1% โดยน้ำหนัก เช่น ในอุปกรณ์สำหรับการเร่งอายุของตัวอย่างยาง

การผลิตโดยบังเอิญ

โอโซนอาจเกิดขึ้นจากOโดยการปล่อยประจุไฟฟ้าและโดยการกระทำของรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าการเกิดประกายไฟที่ไม่ถูกระงับในหน้าสัมผัสไฟฟ้า แปรงมอเตอร์ หรือสวิตช์เชิงกล จะทำลายพันธะเคมีของออกซิเจนในบรรยากาศที่อยู่รอบๆ หน้าสัมผัส [O ] -> 2O] อนุมูลอิสระของออกซิเจนในและรอบๆ ส่วนโค้งจะรวมตัวกันใหม่เพื่อสร้างโอโซน [O ] ].^{[ 143 ]}อุปกรณ์ไฟฟ้าบางชนิดก่อให้เกิดโอโซนในปริมาณมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งอุปกรณ์ที่ใช้แรงดันไฟฟ้าสูงเช่นเครื่องฟอกอากาศไอออนิกเครื่องพิมพ์เลเซอร์เครื่องถ่าย ตไฟฟ้าและเครื่องเชื่อมไฟฟ้า มอเตอร์ไฟฟ้าที่ใช้แปรงถ่านสามารถสร้างโอโซนได้จากการเกิดประกายไฟภายในตัวเครื่อง มอเตอร์ขนาดใหญ่ที่ใช้แปรงถ่าน เช่น มอเตอร์ที่ใช้ในลิฟต์หรือปั๊มไฮดรอลิก จะสร้างโอโซนมากกว่ามอเตอร์ขนาดเล็ก

โอโซนก่อตัวขึ้นในลักษณะเดียวกันใน ปรากฏการณ์ พายุฟ้าผ่าคาตาตูมโบที่แม่น้ำคาตาตูมโบในเวเนซุเอลาแม้ว่าความไม่เสถียรของโอโซนจะทำให้ไม่แน่ใจว่าจะมีผลกระทบต่อชั้นโอโซนหรือไม่^{[ 144 ]} มันเป็นแหล่งกำเนิดโอโซนตามธรรมชาติที่ใหญ่ที่สุดในโลก ทำให้เกิดการเรียกร้องให้ได้รับการขึ้นทะเบียนเป็นมรดกโลกของยูเนสโก^{[ 145 ]}

การผลิตในห้องปฏิบัติการ

ในห้องปฏิบัติการ โอโซนสามารถผลิตได้โดยการอิเล็กโทรไลซิสโดยใช้แบตเตอรี่ 9 โวลต์แคโทดแท่งกราไฟต์ดินสอแอโนด ลวดแพลทินัมและอิเล็กโทรไลต์กรดซัลฟิว ริก 3 โมลาร์ [ ¹⁴⁶^]^{ปฏิกิริยา}ครึ่งเซลล์ที่เกิดขึ้นมีดังนี้:

{\begin{aligned}&{\ce {3 H2O -> O3 + 6 H+ + 6 e-}}&&(\Delta E^{\circ }=-{\text{1.53 V}})\\&{\ce {6 H+ + 6 e- -> 3 H2}}&&(\Delta E^{\circ }={\text{0 V}})\\&{\ce {2 H2O -> O2 + 4 H+ + 4 e-}}&&(\Delta E^{\circ }={\text{1.23 V}})\end{aligned}}

โดยที่ $E°$ แทนศักย์ไฟฟ้ามาตรฐานของอิเล็กโทรด

ในปฏิกิริยาสุทธิ น้ำ 3 โมล จะถูกเปลี่ยนเป็นโอโซน 1 โมล และไฮโดรเจน 3 โมล การเกิดออกซิเจนเป็นปฏิกิริยาแข่งขัน

นอกจากนี้ยังสามารถสร้างขึ้นได้จากประกาย ไฟแรงสูง ในรูปแบบที่ง่ายที่สุด แรงดันไฟฟ้ากระแสสลับแรงสูง เช่น เอาต์พุตของหม้อแปลงไฟนีออนจะถูกต่อเข้ากับแท่งโลหะสองแท่ง โดยวางปลายทั้งสองข้างใกล้กันมากพอที่จะทำให้เกิดประกายไฟได้ ประกายไฟที่เกิดขึ้นจะเปลี่ยนออกซิเจนในบรรยากาศให้กลายเป็นโอโซน

โดยทั่วไปแล้ว การควบคุมโอโซนเป็นสิ่งที่พึงปรารถนา สามารถทำได้โดยใช้อุปกรณ์ที่ประกอบด้วยหลอดแก้วสองหลอดซ้อนกัน ปิดผนึกด้านบนเข้าด้วยกัน โดยมีช่องสำหรับก๊าซอยู่ที่ด้านบนและด้านล่างของหลอดด้านนอก แกนกลางควรมีแผ่นฟอยล์โลหะเสียบเข้าไปเชื่อมต่อกับแหล่งจ่ายไฟด้านหนึ่ง ส่วนอีกด้านหนึ่งของแหล่งจ่ายไฟควรเชื่อมต่อกับแผ่นฟอยล์อีกชิ้นที่พันรอบหลอดด้านนอก แหล่งกำเนิดโอโซน แห้งถูกนำไปใช้กับพอร์ตด้านล่าง เมื่อจ่ายแรงดันไฟฟ้าสูงไปยังตัวนำฟอยล์กระแสไฟฟ้าจะคายประจุระหว่างไดออกซิเจนแห้งตรงกลางและก่อตัวเป็นOและOซึ่งจะไหลออกทางพอร์ตด้านบน เรียกว่าเครื่องผลิตโอโซนของซีเมนส์ ปฏิกิริยาสามารถสรุปได้ดังนี้:^{[ 29 ]}

{\ce {3O2->[{\text{electricity}}]2O3}}

แอปพลิเคชัน

อุตสาหกรรม

การใช้โอโซนมากที่สุดคือในการเตรียมยา สารหล่อลื่นสังเคราะห์และสารประกอบอินทรีย์ ที่มีประโยชน์ทางการค้าอื่นๆ อีกมากมาย โดยใช้โอโซนในการตัดพันธะคาร์บอน -คาร์บอน ^{[ 29 ]}นอกจากนี้ยังสามารถใช้ในการฟอกสีสารและฆ่าจุลินทรีย์ในอากาศและแหล่งน้ำได้^{[ 147 ]}ระบบน้ำดื่มของเทศบาลหลายแห่งใช้โอโซนในการฆ่าเชื้อแบคทีเรียแทนคลอรีนซึ่ง เป็นที่นิยมมากกว่า ^{[ 148 ]} โอโซนมี ศักยภาพในการออกซิเดชันสูงมาก^{[ 149 ]}โอโซนไม่ก่อให้เกิดสารประกอบออร์กาโนคลอรีนและไม่คงอยู่ในน้ำหลังการบำบัด โอโซนสามารถก่อให้เกิดโบรเมตซึ่งเป็นสาร ก่อมะเร็งที่ต้องสงสัย ในแหล่งน้ำที่มี ความเข้มข้นของ โบรไมด์ สูง กฎหมายว่าด้วยน้ำดื่มที่ปลอดภัยของสหรัฐอเมริกากำหนดให้ระบบเหล่านี้ต้องเติมคลอรีนในปริมาณที่เพียงพอเพื่อรักษาระดับคลอรีนอิสระ ตกค้างขั้นต่ำ 0.2 ไมโครโมล/โมลในท่อ โดยอิงจากผลการทดสอบเป็นประจำ ในพื้นที่ที่มีไฟฟ้าใช้เพียงพอ โอโซนเป็นวิธีการบำบัดน้ำที่มีประสิทธิภาพคุ้มค่า เนื่องจากสามารถผลิตได้ตามต้องการและไม่จำเป็นต้องขนส่งหรือจัดเก็บสารเคมีอันตราย เมื่อโอโซนสลายตัวแล้ว จะไม่ทิ้งรสชาติหรือกลิ่นใดๆ ในน้ำดื่ม

แม้ว่าจะมีการโฆษณาว่าโอโซนในระดับต่ำมีประโยชน์ในการฆ่าเชื้อโรคในบ้านพักอาศัย แต่ความเข้มข้นของโอโซนในอากาศแห้งที่จำเป็นต่อการฆ่าเชื้อโรคในอากาศอย่างรวดเร็วและมีประสิทธิภาพนั้นสูงเกินระดับที่ปลอดภัยตามที่สำนักงานความปลอดภัยและสุขภาพในการทำงาน แห่งสหรัฐอเมริกา และสำนักงานคุ้มครองสิ่งแวดล้อม แนะนำ การควบคุมความชื้นสามารถช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการฆ่าเชื้อของโอโซนและอัตราการสลายตัวกลับไปเป็นออกซิเจนได้อย่างมาก (ความชื้นที่มากขึ้นทำให้มีประสิทธิภาพมากขึ้น) สปอร์ของเชื้อโรคส่วนใหญ่ทนต่อโอโซนในบรรยากาศได้ดีมากในความเข้มข้นที่ผู้ป่วยโรคหอบหืดเริ่มมีปัญหา

ในปี พ.ศ. 2451 ได้มีการนำระบบโอโซนสังเคราะห์มาใช้กับ รถไฟใต้ดิน สายเซ็นทรัลไลน์ของลอนดอนเพื่อฆ่าเชื้อโรคในอากาศ กระบวนการนี้พบว่ามีประโยชน์ แต่ก็ถูกยกเลิกไปในปี พ.ศ. 2499 อย่างไรก็ตาม ผลดีที่เกิดขึ้นยังคงดำเนินต่อไปโดยโอโซนที่เกิดขึ้นโดยบังเอิญจากการปล่อยประจุไฟฟ้าของมอเตอร์รถไฟ (ดูด้านบน: การผลิตโดยบังเอิญ ) ^{[ 150 ]}

เครื่องกำเนิดโอโซนถูกจัดหาให้กับโรงเรียนและมหาวิทยาลัยในเวลส์สำหรับภาคเรียนฤดูใบไม้ร่วงปี 2021 เพื่อฆ่าเชื้อในห้องเรียนหลังจากการระบาดของ COVID-19 ^{[ 151 ]}

ในภาคอุตสาหกรรม โอโซนถูกนำไปใช้เพื่อ:

ฆ่าเชื้อผ้าซักในโรงพยาบาล โรงงานผลิตอาหาร บ้านพักคนชรา ฯลฯ^{[ 152 ]}
ฆ่าเชื้อน้ำแทนคลอรีน^{[ 29 ]}
ดับกลิ่นในอากาศและสิ่งของ เช่น หลังเกิดไฟไหม้
กำจัดแบคทีเรียบนอาหารหรือบนพื้นผิวสัมผัส^{[ 153 ]}
แทนที่สารฆ่าเชื้อทางเคมี เช่นกรดเปอร์อะซิติกไฮโปคลอไรต์หรือความร้อน ในอุตสาหกรรมที่ใช้น้ำมาก เช่นโรงเบียร์และโรงงานผลิตนม
ฆ่าเชื้อโรคในหอระบายความร้อนและควบคุมเชื้อแบคทีเรีย Legionellaด้วยการลดการใช้สารเคมีและการระบายน้ำทิ้ง พร้อมทั้งเพิ่มประสิทธิภาพการทำงาน
ทำความสะอาดสระว่ายน้ำและอ่างสปา
กำจัดแมลงในเมล็ดธัญพืชที่เก็บไว้^{[ 154 ]}
กำจัดสปอร์ยีสต์และราออกจากอากาศในโรงงานแปรรูปอาหาร
ล้างผลไม้และผักสดเพื่อฆ่าเชื้อยีสต์ เชื้อรา และแบคทีเรีย^{[ 153 ]}
ทำลายสารปนเปื้อนในน้ำด้วยกระบวนการทางเคมี (เช่นเหล็กสารหนู ไฮโดรเจนซัลไฟด์ไนไตรต์และสารอินทรีย์เชิงซ้อนที่รวมกันเป็น "สี")
ช่วยในการตกตะกอน (การรวมตัวของโมเลกุล ซึ่งช่วยในการกรอง โดยจะกำจัดเหล็กและสารหนูออกไป)
ผลิตสารประกอบเคมีผ่านการสังเคราะห์ทางเคมี^{[ 155 ]}
ทำความสะอาดและฟอกผ้า (การใช้แบบแรกใช้ในการฟื้นฟูผ้าการใช้แบบหลังได้รับการจดสิทธิบัตร) ^{[ 156 ]}
ทำหน้าที่เป็นสารต้านคลอรีนในการฟอกขาวด้วยคลอรีน
ช่วยในการแปรรูปพลาสติกเพื่อให้หมึกยึดเกาะได้ดี
ตรวจสอบอายุของตัวอย่างยางเพื่อกำหนดอายุการใช้งานของยางแต่ละล็อต
กำจัดปรสิตที่แพร่กระจายทางน้ำ เช่นGiardia lambliaและCryptosporidiumในโรงบำบัดน้ำผิวดิน

โอโซนเป็นสารตั้งต้นในปฏิกิริยาอินทรีย์ หลายชนิด ทั้งในห้องปฏิบัติการและในอุตสาหกรรมปฏิกิริยาโอโซโนไลซิสคือการแตกตัวของแอลคีน ให้กลาย เป็นสารประกอบคาร์บอนิล

โรงพยาบาลหลายแห่งทั่วโลกใช้เครื่องกำเนิดโอโซนขนาดใหญ่เพื่อฆ่าเชื้อในห้องผ่าตัดระหว่างการผ่าตัดแต่ละครั้ง ห้องจะถูกทำความสะอาดและปิดผนึกให้สนิทก่อนที่จะเติมโอโซนเข้าไป ซึ่งจะฆ่าหรือทำให้แบคทีเรียที่เหลืออยู่ทั้งหมดเป็นกลางได้อย่างมีประสิทธิภาพ^{[ 157 ]}

โอโซนถูกใช้เป็นทางเลือกแทนคลอรีนหรือคลอรีนไดออกไซด์ในการฟอกเยื่อไม้ [ ^{158 ] มัก}ใช้ร่วมกับออกซิเจนและไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์เพื่อขจัดความจำเป็นในการใช้สารประกอบที่มีคลอรีนในการผลิตกระดาษขาว คุณภาพสูง ^{[ 159 ]}

โอโซนสามารถใช้ในการกำจัด สารพิษจาก ^ของ เสีย ไซยาไนด์ (เช่น จากการทำเหมือง ทองและเงิน ) โดยออกซิไดซ์ไซยาไนด์เป็นไซยาเนตและในที่สุดก็เป็นคาร์บอนไดออกไซด์^[ 160 ^]

การฆ่าเชื้อโรคในน้ำ

นับตั้งแต่มีการคิดค้น เครื่องปฏิกรณ์พลาสมา แบบการปล่อยประจุผ่านฉนวน (DBD) ก็ได้ถูกนำมาใช้ในการบำบัดน้ำด้วยโอโซน^{[ 161 ]}อย่างไรก็ตาม ด้วยสารฆ่าเชื้อทางเลือกที่ราคาถูกกว่า เช่น คลอรีน การใช้งานการฆ่าเชื้อในน้ำด้วยโอโซน DBD จึงถูกจำกัดด้วยการใช้พลังงานสูงและอุปกรณ์ขนาดใหญ่^{[ 162 ]}^{[ 163 ]}ถึงกระนั้น ด้วยงานวิจัยที่เปิดเผยถึงผลกระทบเชิงลบของสารฆ่าเชื้อทั่วไป เช่น คลอรีน ในแง่ของสารตกค้างที่เป็นพิษและประสิทธิภาพในการฆ่าจุลินทรีย์บางชนิดต่ำ^{[ 164 ]}การฆ่าเชื้อด้วยโอโซนโดยใช้พลาสมา DBD จึงเป็นที่น่าสนใจในเทคโนโลยีที่มีอยู่ในปัจจุบัน แม้ว่าการโอโซนน้ำที่มีความเข้มข้นของโบรไมด์สูงจะนำไปสู่การก่อตัวของผลพลอยได้จากการฆ่าเชื้อที่มีโบรมีนซึ่งไม่พึงประสงค์ แต่เว้นแต่ว่าน้ำดื่มจะผลิตโดยการแยกเกลือออกจากน้ำ การโอโซนโดยทั่วไปสามารถนำไปใช้ได้โดยไม่ต้องกังวลเกี่ยวกับผลพลอยได้เหล่านี้^{[ 163 ]}^{[ 165 ]}^{[ 166 ]}^{[ 167 ]}ข้อดีของโอโซน ได้แก่ ศักยภาพในการออกซิเดชันทางเทอร์โมไดนามิกสูง ความไวต่อสารอินทรีย์น้อยลง และทนต่อการเปลี่ยนแปลงค่า pH ได้ดีกว่า ในขณะที่ยังคงความสามารถในการฆ่าแบคทีเรีย เชื้อรา ไวรัส รวมถึงสปอร์และซีสต์^{[ 168 ]}^{[ 169 ]}^{[ 170 ]}แม้ว่าโอโซนจะได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวางในยุโรปมานานหลายทศวรรษ แต่ก็มีการใช้โอโซนในการกำจัดสิ่งปนเปื้อนในสหรัฐอเมริกาน้อยมาก เนื่องจากข้อจำกัดด้านการใช้พลังงานสูง การติดตั้งขนาดใหญ่ และความเข้าใจผิดเกี่ยวกับความเป็นพิษของโอโซน^{[ 162 ]}^{[ 171 ]}เมื่อพิจารณาถึงเรื่องนี้ ความพยายามในการวิจัยล่าสุดจึงมุ่งเน้นไปที่การศึกษาระบบบำบัดน้ำด้วยโอโซนที่มีประสิทธิภาพ^{[ 172 ]}นักวิจัยได้ศึกษาเกี่ยวกับเครื่องปฏิกรณ์ DBD แบบพื้นผิวที่มีน้ำหนักเบาและขนาดกะทัดรัดที่ใช้พลังงานต่ำ^{[ 173 ]}^{[ 174 ]}เครื่องปฏิกรณ์ DBD แบบปริมาตรที่มีประสิทธิภาพด้านพลังงาน^{[ 175 ]}และเครื่องปฏิกรณ์ DBD ขนาดเล็กที่ใช้พลังงานต่ำ^{[ 176 ]}^{[ 177 ]}การศึกษาดังกล่าวสามารถช่วยปูทางไปสู่การยอมรับการกำจัดโอโซนในน้ำโดยใช้พลาสมา DBD อีกครั้ง โดยเฉพาะในสหรัฐอเมริกา

ผู้บริโภค

ระดับโอโซนที่ปลอดภัยสำหรับมนุษย์นั้นไม่มีประสิทธิภาพในการฆ่าเชื้อราและแบคทีเรีย^{[ 178 ]}ผลิตภัณฑ์ฆ่าเชื้อโรคและเครื่องสำอางบางชนิดปล่อยโอโซนในระดับที่เป็นอันตรายต่อสุขภาพของมนุษย์^{[ 178 ]}

อุปกรณ์ที่สร้างโอโซนในระดับสูง ซึ่งบางชนิดใช้กระบวนการไอออนไนเซชัน ถูกนำมาใช้เพื่อฆ่าเชื้อและกำจัดกลิ่นในอาคารร้าง ห้อง ท่อระบายอากาศ โรงเก็บฟืน เรือ และยานพาหนะอื่นๆ

น้ำโอโซนถูกนำมาใช้ซักผ้าและฆ่าเชื้ออาหาร น้ำดื่ม และพื้นผิวต่างๆ ในบ้าน ตามที่สำนักงานคณะกรรมการอาหารและยาแห่งสหรัฐอเมริกา (FDA) ระบุว่า "กำลังแก้ไข ข้อบังคับเกี่ยว กับสารเติมแต่งอาหารเพื่อให้สามารถใช้โอโซนในรูปก๊าซและของเหลวได้อย่างปลอดภัยในฐานะสารต้านจุลชีพในอาหาร รวมถึงเนื้อสัตว์และสัตว์ปีก" การศึกษาที่มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนียโพลี เทคนิค แสดงให้เห็นว่า โอโซนระดับ 0.3 μmol/mol ที่ละลายในน้ำประปาที่กรองแล้วสามารถลดจำนวนจุลินทรีย์ที่ก่อให้เกิดโรคจากอาหาร เช่น ซัลโมเนลลา อี. โคไล 0157:H7 และ แคม ปิโล แบคเตอร์ ได้มากกว่า 99.99% ปริมาณนี้มากกว่าขีดจำกัดที่ องค์การอนามัยโลกแนะนำไว้ข้างต้นถึง20,000 เท่า^{[ 153 ]}^{[ 179 ]}

โอโซนสามารถใช้กำจัด สารตกค้าง ของยาฆ่าแมลงออกจากผลไม้และผักได้^{[ 180 ]}^{[ 181 ]}

โอโซนถูกใช้ในบ้านและอ่างน้ำร้อนเพื่อฆ่าเชื้อแบคทีเรียในน้ำและลดปริมาณคลอรีนหรือโบรมีนที่จำเป็นโดยการเปลี่ยนกลับไปเป็นสถานะอิสระ เนื่องจากโอโซนไม่คงอยู่ในน้ำนานพอ โอโซนเพียงอย่างเดียวจึงไม่มีประสิทธิภาพในการป้องกันการปนเปื้อนข้ามระหว่างผู้ใช้น้ำ และต้องใช้ร่วมกับฮาโลเจน โอโซนในรูปก๊าซที่สร้างขึ้นโดยแสงอัลตราไวโอเลตหรือโดยการปล่อยประจุโคโรนาจะถูกฉีดเข้าไปในน้ำ^{[ 182 ]}

โอโซนยังถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการบำบัดน้ำในตู้ปลาและบ่อเลี้ยงปลา การใช้โอโซนสามารถลดการเจริญเติบโตของแบคทีเรีย ควบคุมปรสิต กำจัดการแพร่กระจายของโรคบางชนิด และลดหรือกำจัด "น้ำเหลือง" โอโซนต้องไม่สัมผัสกับโครงสร้างเหงือกของปลา น้ำทะเลธรรมชาติ (ที่มีสิ่งมีชีวิต) มี "ความต้องการทันที" เพียงพอที่จะกระตุ้นไอออนโบรไมด์ให้กลายเป็นกรดไฮโปโบรไมด์และโอโซนจะสลายตัวไปอย่างสมบูรณ์ภายในไม่กี่วินาทีถึงนาที หากใช้โอโซนที่ผสมกับออกซิเจน น้ำจะมีออกซิเจนละลายสูงขึ้น และโครงสร้างเหงือกของปลาจะฝ่อลง ทำให้ปลาต้องพึ่งพาน้ำที่มีออกซิเจนสูงขึ้น

การเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำ

การโอโซเนชัน – กระบวนการเติมโอโซนลงในน้ำ – สามารถนำมาใช้ในการเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำเพื่อช่วยในการย่อยสลายสารอินทรีย์ โอโซนยังถูกเติมลงในระบบหมุนเวียนเพื่อลดระดับไนไตรต์^{[ 183 ]}โดยการเปลี่ยนเป็นไนเตรตหากระดับไนไตรต์ในน้ำสูง ไนไตรต์ก็จะสะสมในเลือดและเนื้อเยื่อของปลา ซึ่งจะรบกวนการขนส่งออกซิเจน (ทำให้เกิดการออกซิเดชันของกลุ่มฮีมของฮีโมโกลบินจากเฟอร์รัส ( Fe ^{2+ )}) ถึงเฟอร์ริก ( Fe ^{3+ )}) ทำให้ฮีโมโกลบินไม่สามารถจับกับO ได้ ).^{[ 184 ]}แม้จะมีผลดีที่เห็นได้ชัดเหล่านี้ การใช้โอโซนในระบบหมุนเวียนน้ำยังเชื่อมโยงกับการลดระดับไอโอดีนที่พร้อมใช้งานในระบบน้ำเค็ม ส่งผลให้เกิดอาการขาดไอโอดีน เช่น คอพอก และการเจริญเติบโตลดลงในลูกปลาลิ้นหมาเซเนกัล (Solea senegalensis)^{[ 185 ]}

น้ำทะเลโอโซนถูกนำมาใช้ในการฆ่าเชื้อที่ผิวไข่ปลาแฮดด็อกและ ปลา แอตแลนติกฮาลิบัตเพื่อป้องกันโนดาวิรัส โนดาวิรัสเป็นไวรัสร้ายแรงที่ถ่ายทอดทางแนวตั้งซึ่งทำให้ปลาตายเป็นจำนวนมาก ไม่ควรใช้โอโซนในระดับสูงกับไข่ปลาแฮดด็อก เนื่องจากไข่ที่ได้รับการบำบัดด้วยวิธีดังกล่าวไม่ฟักและตายภายใน 3-4 วัน^{[ 186 ]}

เกษตรกรรม

การใช้โอโซนกับสับปะรดและกล้วยที่หั่นสดใหม่แสดงให้เห็นว่าปริมาณฟลาโวนอยด์และฟีนอลรวมเพิ่มขึ้นเมื่อสัมผัสเป็นเวลาไม่เกิน 20 นาที พบว่าปริมาณ กรดแอสคอร์บิก ( วิตามินซี รูปแบบหนึ่ง ) ลดลง แต่ผลดีต่อปริมาณฟีนอลรวมและฟลาโวนอยด์สามารถชดเชยผลเสียได้^{[ 187 ]}มะเขือเทศที่ได้รับการบำบัดด้วยโอโซนแสดงให้เห็นว่าปริมาณเบต้าแคโรทีน ลูทีน และไลโคปีนเพิ่มขึ้น^{[ 188 ]}อย่างไรก็ตาม การใช้โอโซนกับสตรอว์เบอร์รีในช่วงก่อนเก็บเกี่ยวแสดงให้เห็นว่าปริมาณกรดแอสคอร์บิกลดลง^{[ 189 ]}

โอโซนช่วยอำนวยความสะดวกในการสกัดโลหะหนักบางชนิดออกจากดินโดยใช้EDTA EDTA สร้างสารประกอบเชิงซ้อนที่แข็งแรงและละลายน้ำได้กับโลหะหนักบางชนิด ( PbและZn ) ทำให้สามารถละลายโลหะหนักเหล่านี้ออกจากดินที่ปนเปื้อนได้ หากดินที่ปนเปื้อนได้รับการบำบัดล่วงหน้าด้วยโอโซน ประสิทธิภาพการสกัดPb , AmและPuจะเพิ่มขึ้น 11.0–28.9%, ^{[ 190 ]} 43.5% ^{[ 191 ]}และ 50.7% ^{[ 191 ]}ตามลำดับ

ผลกระทบต่อแมลงผสมเกสร

การผสมเกสรพืชเป็นส่วนสำคัญของระบบนิเวศ โอโซนอาจส่งผลเสียต่อปฏิสัมพันธ์ระหว่างพืชและแมลงผสมเกสร^{[ 192 ]}แมลงผสมเกสรจะนำละอองเกสรจากพืชต้นหนึ่งไปยังอีกต้นหนึ่ง นี่เป็นวัฏจักรที่สำคัญภายในระบบนิเวศ การเปลี่ยนแปลงสภาพบรรยากาศบางอย่างรอบๆ บริเวณที่มีการผสมเกสรหรือการใช้สารเคมีแปลกปลอมอาจทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงที่ไม่ทราบสาเหตุต่อวัฏจักรตามธรรมชาติของแมลงผสมเกสรและพืชดอก ในการศึกษาที่ดำเนินการในยุโรปตะวันตกเฉียงเหนือ พบว่าแมลงผสมเกสรพืชได้รับผลกระทบในทางลบมากขึ้นเมื่อระดับโอโซนสูงขึ้น^{[ 193 ]}

การแพทย์ทางเลือก

การใช้โอโซนเพื่อรักษาอาการทางการแพทย์ไม่ได้รับการสนับสนุนจากหลักฐานที่มีคุณภาพสูง และโดยทั่วไปถือเป็นการแพทย์ทางเลือก^{[ 194 ]}

ดูเพิ่มเติม

การดูดซับของชาปปุยส์
โอโซนแบบวงจร
ระบบตรวจวัดโอโซนทั่วโลกโดยการบดบังแสงดาว (GOMOS)
วันสากลเพื่อการอนุรักษ์ชั้นโอโซน (16 กันยายน)
ฟ้าผ่า
ไนโตรเจนออกไซด์
การลดลงของชั้นโอโซนรวมถึงปรากฏการณ์ที่เรียกว่า รู โหว่โอโซน
เครื่องตรวจวัดโอโซน
เครื่องมือตรวจวัดโอโซน
การบำบัดด้วยโอโซน
โอโซนเว็บ
โอโซไนด์ (ไอออน)
โอโซนไลซิส
การเสื่อมสภาพของพอลิเมอร์
การฆ่าเชื้อ (จุลชีววิทยา)

อ่านเพิ่มเติม

กรีนวูด, นอร์แมน เอ็น. ; เอิร์นชอว์, อลัน (1997). เคมีของธาตุ ( ฉบับที่ 2). บัตเตอร์เวิร์ธ-ไฮเนมันน์. doi : 10.1016/C2009-0-30414-6 . ISBN 978-0-08-037941-8.
Becker, KH, U. Kogelschatz, KH Schoenbach, RJ Barker (บรรณาธิการ). พลาสมาอากาศที่ไม่สมดุลที่ความดันบรรยากาศชุดฟิสิกส์พลาสมา บริสตอลและฟิลาเดลเฟีย: สำนักพิมพ์สถาบันฟิสิกส์ จำกัด; ISBN 0-7503-0962-82005
สำนักงานคุ้มครองสิ่งแวดล้อมแห่งสหรัฐอเมริกา กลุ่มความเสี่ยงและผลประโยชน์ (สิงหาคม 2557) การประเมินความเสี่ยงต่อสุขภาพและการสัมผัสโอโซน: รายงานฉบับสุดท้าย

ลิงก์ภายนอก

สมาคมโอโซนระหว่างประเทศ
แผนที่โอโซนแบบเรียลไทม์ของสำนักงานสิ่งแวดล้อมแห่งยุโรป (ozoneweb)
หน้าแหล่งข้อมูลโอโซนของ NASA ถูกเก็บถาวรเมื่อวันที่ 6 เมษายน 2556 ที่Wayback Machine
ข้อมูลเกี่ยวกับโอโซนของ OSHA ถูกเก็บถาวรไว้เมื่อวันที่ 20 มกราคม 2016 ที่Wayback Machine
บทสัมภาษณ์พอล ครูทเซน — วิดีโอการสนทนาระหว่างพอล ครูทเซน ผู้ได้รับรางวัลโนเบล กับแฮร์รี โครโต ผู้ได้รับรางวัลโนเบล โดย Vega Science Trust
บทความเกี่ยวกับโอโซนจาก Earth Observatory ของ NASA
บัตรข้อมูลความปลอดภัยทางเคมีระหว่างประเทศ 0068
คู่มือพกพา NIOSH เกี่ยวกับอันตรายจากสารเคมี
สถาบันวิทยาศาสตร์สุขภาพสิ่งแวดล้อมแห่งชาติ ข้อมูลเกี่ยวกับโอโซน
งานวิจัยของ NASA เชื่อมโยง "หมอกควัน" กับภาวะโลกร้อนในแถบอาร์กติก — งานวิจัยของสถาบัน Goddard Institute for Space Studies (GISS) ของ NASA แสดงให้เห็นถึงผลกระทบของโอโซนต่อภาวะโลกร้อนในแถบอาร์กติกในช่วงฤดูหนาวและฤดูใบไม้ผลิ
ข้อมูลเกี่ยวกับโอโซนระดับพื้นดิน จากสมาคมปอดแห่งอเมริกาประจำนิวอิงแลนด์

[

[

[

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]

[ 14 ]

[ 15 ]

[ 16 ]

[ 17 ]

[ 18 ]

[ 19 ]

[ 20 ]

[ 21 ]

[ 22 ]

[ 23 ]

[ 24 ]

[ 25 ]

[ 26 ]

[ 27 ]

[

[ 29 ]

[ 30 ]

[

[

33

[ 34 ]

[ 35 ]

[ 36 ]

[ 37 ]

[ 38 ]

[ 39 ]

[ 40 ]

[

[ 42 ]

[ 43 ]

[ 44 ]

[ 45 ]

[

[

[ 48 ]

[ 49 ]

[ 50 ]

[ 51 ]

[ 52 ]

[ 53 ]

[ 54 ]

[ 55 ]

[ 56 ]

[ 57 ]

[ 58 ]

[ 59 ]

[ 60 ]

[ 61 ]

[ 62 ]

63 ] ใน

[ 64 ]

[ 65 ]

[ b ]

[ 66 ]

[ 67 ]

[ 68 ]

[ 69 ]

[ 70 ]

[ 71 ]

[ 72 ]

[ 73 ]

[

[ 75 ]

[ 76 ]

[

[ 78 ]

[ 79 ]

[ 80 ]

[ 81 ]

[ 82 ]

[ 83 ]

[ 84 ]

[ 85 ]

[ 86 ]

[ 87 ]

[ 88 ]

[ 89 ]

[ 90 ]

[ 91 ]

[ 92 ]

[ 93 ]

[ 94 ]

[ 95 ]

[ 96 ]

[ 97 ]

[ 98 ]

[ 99 ]

[ 100 ]

[ 101 ]

[ 102 ]

[ 103 ]

โอโซน

การตั้งชื่อ

ประวัติศาสตร์

คุณสมบัติทางกายภาพ

โครงสร้าง

ปฏิกิริยา

ด้วยโลหะ

ประกอบด้วยสารประกอบไนโตรเจนและคาร์บอน

ด้วยสารประกอบกำมะถัน

ด้วยแอลคีนและแอลไคน์

สารตั้งต้นอื่นๆ

การเผาไหม้

การสลายตัวของโอโซน

ประเภทของการสลายตัวของโอโซน

จลนศาสตร์ของการสลายตัวของโอโซนเป็นออกซิเจนโมเลกุล

การลดลงเป็นโอโซไนด์

แอปพลิเคชัน

คุณสมบัติทางสเปกโทรสโกปี

โอโซนในชั้นบรรยากาศของโลก

ชั้นโอโซน

สถานที่และการผลิต

ความสำคัญต่อสิ่งมีชีวิตที่อาศัยอยู่บนพื้นผิวโลก

โอโซนระดับพื้นดิน

โอโซนระดับพื้นดินในเขตเมือง

การแตกร้าวของโอโซน

โอโซนในฐานะก๊าซเรือนกระจก

การกรองด้วยคาร์บอน

ผลกระทบต่อสุขภาพ

กลุ่มประชากรที่เปราะบาง

การสัมผัสโอโซนเฉียบพลัน

การได้รับโอโซนเรื้อรัง

โอโซนที่ผลิตโดยเครื่องฟอกอากาศ

มลพิษทางอากาศจากโอโซน

คลื่นความร้อน

สรีรวิทยา

ผลกระทบต่อการเจริญเติบโตของพืชและผลผลิตทางการเกษตร

ระเบียบข้อบังคับด้านความปลอดภัย

การผลิต

วิธีการปล่อยประจุโคโรนา

แสงอัลตราไวโอเลต

พลาสมาเย็น

อิเล็กโทรไลติก

ข้อควรพิจารณาพิเศษ

การผลิตโดยบังเอิญ

การผลิตในห้องปฏิบัติการ

แอปพลิเคชัน

อุตสาหกรรม

การฆ่าเชื้อโรคในน้ำ

ผู้บริโภค

การเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำ

เกษตรกรรม

ผลกระทบต่อแมลงผสมเกสร

การแพทย์ทางเลือก

ดูเพิ่มเติม

อ่านเพิ่มเติม

ลิงก์ภายนอก

ข้อมูลสำคัญจากบทความ