Озон, физико-химические свойства, применение. Как озоносфера влияет на нашу жизнь в масштабах планеты

МОСКВА, 16 сен — РИА Новости. Международный день охраны озонового слоя, тонкого "щита", защищающего все живое на Земле от губительного ультрафиолетового излучения Солнца, отмечается в понедельник, 16 сентября — в этот день в 1987 году был подписан знаменитый Монреальский протокол.

В нормальных условиях озон, или O3, — бледно-голубой газ, который по мере охлаждения превращается в темно-синюю жидкость, а затем и в иссиня-черные кристаллы. Всего на озон в атмосфере планеты приходится около 0,6 части на миллион по объему: это значит, например, что в каждом кубометре атмосферы всего 0,6 кубического сантиметра озона. Для сравнения, углекислого газа в атмосфере уже около 400 частей на миллион — то есть больше двух стаканов на тот же кубометр воздуха.

На самом деле, такую небольшую концентрацию озона можно назвать благом для Земли: этот газ, который на высоте 15-30 километров образует спасительный озоновый слой, в непосредственной близости от человека куда менее "благороден". Озон по российской классификации относится к веществам наивысшего, первого класса опасности — это очень сильный окислитель, который крайне токсичен для человека.

Разобраться в разных свойствах непростого озона РИА Новости помогал старший научный сотрудник лаборатории катализа и газовой электрохимии химического факультета МГУ имени Ломоносова Вадим Самойлович.

Озоновый щит

"Это достаточно хорошо изученный газ, практически все изучено — всего никогда не бывает, но основное все (известно)… У озона много всяких применений. Но и не забывайте, что, вообще говоря, жизнь возникла благодаря озоновому слою — это, наверное, главный момент", — говорит Самойлович.

В стратосфере озон образуется из кислорода в результате фотохимических реакций — такие реакции начинаются под воздействием солнечного излучения. Там концентрация озона уже выше — около 8 миллилитров на кубический метр. Разрушается газ при "встрече" с некоторыми соединениями, например, атомарным хлором и бромом — именно эти вещества входят в состав опасных хлорфторуглеродов, более известных как фреоны. До появления Монреальского протокола они использовались, в частности, в холодильной промышленности и как пропелленты в газовых баллончиках.

В 2012 году, когда Монреальский протокол отмечал 25-летие, эксперты Программы ООН по окружающей среде (UNEP) назвали защиту озонового слоя одной из всего четырех ключевых экологических проблем, в решении которой человечеству удалось добиться значительных успехов. Тогда же в UNEP отмечали, что содержание озона в стратосфере перестало снижаться с 1998 года, и, по прогнозам ученых, к 2050-2075 годам может вернуться к уровням, фиксировавшимся до 1980 года.

Озоновый смог

В 30 километрах от поверхности Земли озон "ведет себя" хорошо, но в тропосфере, приземном слое, он оказывается опасным загрязнителем. По данным UNEP, концентрация тропосферного озона в Северном полушарии за последние 100 лет выросла почти втрое, что к тому же делает его третьим по значимости "антропогенным" парниковым газом.

Здесь озон тоже не выбрасывается в атмосферу, а образуется под действием солнечного излучения в воздухе, который уже загрязнен "предшественниками" озона — оксидами азота, летучими углеводородами и некоторыми другими соединениями. В городах, где озон является одним из основных компонентов смога, в его появлении косвенно "виноваты" главным образом выбросы автотранспорта.

Страдают от приземного озона не только люди и климат. По оценкам специалистов UNEP, снижение концентрации тропосферного озона может помочь сохранить около 25 миллионов тонн риса, пшеницы, сои и кукурузы, которые ежегодно теряются из-за этого токсичного для растений газа.

Именно из-за того, что приземный озон уже совсем не так полезен, специалисты метеослужб и экологического мониторинга постоянно ведут наблюдение за его концентрациями в воздухе крупных городов, в том числе и Москвы.

Озон полезный

"Одно из очень интересных свойств озона — бактерицидное. Он по бактерицидности практически первый среди всех таких веществ, хлора, перекиси марганца, окиси хлора", — отмечает Вадим Самойлович.

Та же экстремальная природа озона, делающая его очень сильным окислителем, объясняет сферы применения этого газа. Озон используется для стерилизации и дезинфекции помещений, одежды, инструментов и, конечно, очистки воды — как питьевой, так и промышленной и даже сточной.

Кроме того, подчеркивает эксперт, озон во многих странах используется как заменитель хлора в установках для отбеливания целлюлозы.

"Хлор (при реакции) с органикой дает соответственно хлорорганику, которая гораздо более ядовитая, чем просто хлор. По большому счету, избежать этого (появления ядовитых отходов — ред.) можно либо резко уменьшив концентрацию хлора, либо просто устранив его. Один из вариантов — замена хлора на озон", — объяснил Самойлович.

Озонировать можно и воздух, и это тоже дает интересные результаты — так, по словам Самойловича, в Иванове специалисты ВНИИ охраны труда и их коллеги провели целую серию исследований, в ходе которых "в прядильных цехах в обычные воздуховоды вентиляции добавляли некоторое количество озона". В результате, распространенность респираторных заболеваний уменьшалась, а производительность труда, напротив, росла. Озонирование воздуха на складах пищевой продукции может повышать ее сохранность, и такие опыты в других странах тоже есть.

Озон токсичный

Подвох с использованием озона все тот же — его токсичность. В России предельно допустимая концентрация (ПДК) по озону в атмосферном воздухе составляет 0,16 миллиграмма на кубический метр, а в воздухе рабочей зоны — 0,1 миллиграмма. Поэтому, отмечает Самойлович, то же озонирование требует постоянного мониторинга, что сильно усложняет дело.

"Это все-таки техника достаточно сложная. Вылить ведро какого-нибудь там бактерицида — это проще гораздо, вылил и все, а тут следить надо, какая-то подготовка должна быть", — говорит ученый.

Озон вредит организму человека медленно, но серьезно — при длительном нахождении в загрязненном озоном воздухе возрастает риск сердечно-сосудистых заболеваний и болезней дыхательных путей. Вступая в реакцию с холестерином, он образует нерастворимые соединения, что приводит к развитию атеросклероза.

"При концентрациях выше предельно допустимых могут возникать головная боль, раздражение слизистых, кашель, головокружение, общая усталость, упадок сердечной деятельности. Токсичный приземной озон приводит к появлению или обострению болезней органов дыхания, в группе риска находятся дети, пожилые люди, астматики", — отмечается на сайте Центральной аэрологической обсерватории (ЦАО) Росгидромета.

Озон взрывоопасный

Озон вредно не только вдыхать — спички тоже стоит спрятать подальше, потому что этот газ весьма взрывоопасен. Традиционно "порогом" опасной концентрации газообразного озона считается 300-350 миллилитров на литр воздуха, хотя некоторые ученые работают и с более высокими уровнями, говорит Самойлович. А вот жидкий озон — та самая синяя жидкость, темнеющая по мере охлаждения — взрывается самопроизвольно.

Именно это мешает использовать жидкий озон как окислитель в ракетном топливе — такие идеи появились вскоре после начала космической эры.

"Наша лаборатория в университете возникла как раз на такой идее. У каждого топлива ракетного есть своя теплотворная способность в реакции, то есть сколько тепла выделяется, когда оно сгорает, и отсюда насколько мощной будет ракета. Так вот, известно, что самый мощный вариант — жидкий водород смешивать с жидким озоном… Но есть один минус. Жидкий озон взрывается, причем взрывается спонтанно, то есть без каких-либо видимых причин", — говорит представитель МГУ.

По его словам, и советские, и американские лаборатории потратили "огромное количество сил и времени на то, чтобы сделать это каким-то безопасным (делом) — выяснилось, что сделать это невозможно". Самойлович вспоминает, что однажды коллегам из США удалось получить особо чистый озон, который "вроде бы" не взрывался, "уже все били в литавры", но затем взорвался весь завод, и работы были прекращены.

"У нас были случаи, когда, скажем, колба с жидким озоном стоит, стоит, жидкий азот подливают туда, а потом — то ли азот там выкипел, то ли что — приходишь, а там половины установки нет, все разнесло в пыль. Отчего он взорвался — кто его знает", — отмечает ученый.

ОЗОН O3 (от греч. ozon-пахнущий) - аллотропная модификация кислорода, которая может существовать во всех трех агрегатных состояниях. Озон - нестабильное соединение, и даже при комнатной температуре медленно разлагается на молекулярный кислород, однако озон не является радикалом.

Физические свойства

Молекулярный вес = 47, 9982 г/моль. Газообразный озон имеет плотность 2,144 10-3 г/см3 при давлении 1 атм и 29° С.

Озон – вещество особое. Он крайне нестабилен и при повышении концентрации легко диспропорционирует по общей схеме: 2О3 -> 3О2.В газообразном виде озон имеет голубоватый оттенок, заметный при содержании в воздухе 15-20% озона.

Озон при нормальных условиях - газ с резким запахом. При очень низких концентрациях, запах озона ощущается как приятная свежесть, но с увеличением концентрации становится неприятным. Запах замерзшего белья - запах озона. К нему легко привыкнуть.

Основное его количество сосредоточено в так называемом "озонном поясе" на высоте 15-30 км. У поверхности земли концентрация озона значительно меньше и абсолютно безопасна для живых существ; существует даже мнение, что полное его отсутствие также отрицательно сказывается на работоспособности человека.

При концентрациях порядка 10 ПДК озон ощущается очень хорошо, но через несколько минут ощущение пропадает практически полностью. Это необходимо иметь в виду при работе с ним.

Однако озон обеспечивает и сохранение жизни на Земле, т.к. озоновый слой задерживает наиболее губительную для живых организмов и растений часть уф-излучения Солнца с длиной волны менее 300 нм, наряду с СО2 поглощает ик-излучение Земли, препятствуя ее охлаждению.

Озон сильнее кислорода растворим в воде. В воде озон разлагается значительно быстрее, чем в газовой фазе, причем исключительно большое влияние на скорость разложения оказывает наличие примесей, особенно ионов металлов.

Рис1. Разложение озона в различных видах воды при температуре 20°С (1 - бидистиллят; 2 - дистиллят; 3 - вода "из под крана"; 4 - фильтрованная озерная вода)

Озон хорошо адсорбируется силикагелем и алюмогелем. При парциальном давлении озона, например 20 мм рт. ст., и при 0° С силикагель поглощает около 0,19% озона по весу. При низких температурах адсорбция заметно ослабевает. В адсорбированном состоянии озон очень устойчив. Потенциал ионизации озона равен 12,8 эВ.

Химические свойства озона

Они отличаются двумя главными чертами - нестойкостью и окисляющей способностью. Примешанный к воздуху в малых концентрациях, он разлагается сравнительно медленно, но при повышении температуры разложение его ускоряется и при температуре более 100° С становится очень быстрым.

Присутствие в воздухе NO2, Cl, а также каталитическое действие окислов металлов - серебра, меди, железа, марганца - ускоряют разложение озона. Озон обладает столь сильными окислительными свойствами, поскольку один из атомов кислорода очень легко отщепляется от его молекулы. Легко переходит в кислород.

Озон окисляет при обычной температуре большинство металлов. Кислые водные растворы озона довольно устойчивы, в щелочных растворах озон быстро разрушается. Металлы переменной валентности (Mn, Co, Fe и др.), многие окислы, перекиси и гидроокиси эффективно разрушают озон. Большинство металлических поверхностей покрывается пленкой окисла в высшем валентном состоянии металла (например, PbO2, AgO или Ag2O3, HgO).

Озон окисляет все металлы, за исключением золота и металлов платиновой группы, реагирует с большинством других элементов, разлагает галогеноводороды (кроме HF), переводит низшие окислы в высшие и т. д.

Он не окисляет золото, платину, иридий, сплав 75%Fe + 25%Cr. Черный сернистый свинец PbS он обращает в белый сернокислый PbSO4, мышьяковистый ангидрид Аs2O3 - в мышьяковый As2O5 и т. д.

Реакция озона с ионами металлов переменной валентности (Мn, Сr и Со) в последние годы находит практическое применение для синтеза полупродуктов для красителей, витамина РР (изоникотиновая кислота) и др. Смеси солей марганца и хрома в кислом растворе, содержащем окисляемое соединение (например, метилпиридины), окисляются озоном. При этом ионы Сr3+ переходят в Сr6+ и окисляют метилпиридины только по метальным группам. В отсутствие солей металлов разрушается преимущественно ароматическое ядро.

Озон реагирует и со многими газами, которые присутствуют в атмосфере. Сероводород H2S при соединении с озоном выделяет свободную серу, сернистый ангидрид SO2 превращается в серный SO3; закись азота N2O - в окись NO, оксид азота NO быстро окисляется до NO2, в свою очередь NO2 также реагирует с озоном, причем в конечном счете образуется N2O5; аммиак NH3 - в азотноаммиачную соль NH4NO3.

Одна из важнейших реакций озона с неорганическими веществами - разложение им йодистого калия. Эта реакция широко используется для количественного определения озона.

Озон реагирует в ряде случаев и с твердыми веществами, образуя озониды. Выделены озониды щелочных металлов, щелочноземельных металлов: стронция, бария, причем температура их стабилизации растет в указанном ряду; Са(O3) 2 стабилен при 238 К, Ва(O3) 2 при 273 К. Озониды разлагаются с образованием надперекиси, например NaO3 -> NaO2 + 1/2O2. Различные озониды образуются также при реакциях озона с органическими соединениями.

Озон окисляет многочисленные органические вещества, насыщенные, ненасыщенные и циклические углеводороды. Опубликовано много работ по исследованию состава продуктов реакции озона с различными ароматическими углеводородами: бензолом, ксилолами, нафталином, фенантреном, антраценом, бензантраценом, дифениламином, хинолином, акриловой кислотой и др. Он обесцвечивает индиго и многие другие органические красители, благодаря чему им пользуются даже для отбелки тканей.

Скорость реакции озона с двойной связью С=С в 100 000 раз выше, чем скорость реакции озона с одинарной связью С-С. Поэтому от озона в первую очередь страдают каучуки и резины. Озон реагирует с двойной связью с образованием промежуточного комплекса:

Эта реакция идет достаточно быстро уже при температурах ниже 0°С. В случае предельных соединении озон является инициатором обычной реакции окисления:

Интересно взаимодействие озона с некоторыми органическими красителями, которые сильно флюоресцируют при наличии озона в воздухе. Таковы, например, эйхрозин, рибофлавин и люминол (триаминофталгидразид), и особенно, родамин-В и, сходный с ним родамин-С.

Высокие окислительные свойства озона, разрушающие органические вещества и окисляющие металлы (в особенности железо) до нерастворимой формы, способность разлагать растворимые в воде газообразные соединения, насыщать водные растворы кислородом, низкая стойкость озона в воде и самоликвидация его опасных для человека свойств - все это в совокупности делает озон наиболее привлекательным веществом для подготовки хозяйственной воды и обработки различных стоков.

Синтез озона

Озон образуется в газовой среде, содержащей кислород, если возникнут условия, при которых кислород диссоциирует на атомы. Это возможно во всех формах электрического разряда: тлеющем, дуговом, искровом, коронном, поверхностном, барьерном, безэлектродном и т.п. Основной причиной диссоциации является столкновение молекулярного кислорода с электронами, ускоренными в электрическом поле.

Кроме разряда диссоциацию кислорода вызывают УФ-излучение с диной волны менее 240 нм и различные частицы высокой энергии: альфа-, бета-, гамма - частицы, рентгеновские лучи и т.п. Озон получают также при электролизе воды.

Практически во всех источниках образования озона существует группа реакций, в результате которых озон разлагается. Они мешают образованию озона, но реально существуют, и их необходимо учитывать. Сюда входит термическое разложение в объеме и на стенках реактора, его реакции с радикалами и возбужденными частицами, реакции с добавками и примесями, которые могут контактировать с кислородом и озоном.

Полный механизм состоит из значительного числа реакций. Реальные установки, на каком бы принципе они ни работали, показывают высокие энергетические затраты на выработку озона. КПД генератора озона зависит от того, на какую – полную или активную – мощность рассчитывается единица массы образовавшегося озона.

Барьерный разряд

Под барьерным разрядом понимают разряд, возникающий между двумя диэлектриками или диэлектриком и металлом. Из-за того, что электрическая цепь разорвана диэлектриком, питание осуществляется только переменным током. Впервые озонатор, близкий к современным, был предложен в 1897 г. Сименсом.

При небольших мощностях озонатор можно не охлаждать, так как выделяющееся тепло уносится с потоком кислорода и озона. В промышленных производствах озон также синтезируют в дуговых озонаторах (плазмотроны), в генераторах озона тлеющего (лазеры) и поверхностного разряда.

Фотохимический способ

Основная доля произведенного на Земле озона в природе образуется фотохимическим способом. В практической деятельности человека фотохимические методы синтеза играют меньшую роль, чем синтезы в барьерном разряде. Главная область их использования - получение средних и малых концентраций озона. Такие концентрации озона требуются, например, при испытании резинотехнических изделий на устойчивость к растрескиванию под действием атмосферного озона. На практике для производства озона данным методом применяются ртутные и эксимерные ксеноновые лампы.

Электролитический метод синтеза

Первое упоминание об образовании озона в электролитических процессах относится к 1907 г. Однако до настоящего времени механизм его образования остается неясным.

Обычно в качестве электролита применяют водные растворы хлорной или серной кислоты, электроды изготовляют из платины. Использование кислот, меченных О18, показало, что они не отдают своего кислорода при образовании озона. Поэтому брутто-схема должна учитывать только разложение воды:

Н2О + O2 -> O3 + 2Н+ + e-

с возможным промежуточным образованием ионов или радикалов.

Образование озона под действием ионизирующего излучения

Озон образуется в ряде процессов, сопровождающихся возбуждением молекулы кислорода либо светом, либо электрическим полем. При облучении кислорода ионизирующей радиацией также могут возникать возбужденные молекулы, и наблюдается образование озона. Образование озона под действием ионизирующего излучения до настоящего времени не было использовано для синтеза озона.

Образование озона в СВЧ-поле

При пропускании струи кислорода через СВЧ-поле наблюдалось образование озона. Этот процесс мало изучен, хотя генераторы, основанные на этом явлении, часто используются в лабораторной практике.

Применение озона в быту и влияние его на человека

Озонирование воды, воздуха и других веществ

Озонированная вода не содержит токсичных галогенметанов - типичных примесей стерилизации воды хлором. Процесс озонирования проводят в барботажных ваннах или смесителях, в которых очищенная от взвесей вода смешивается с озонированным воздухом или кислородом. Недостаток процесса - быстрое разрушение О3 в воде (период полураспада 15-30 минут).

Озонирование применяют также в пищевой промышленности для стерилизации холодильников, складов, устранения неприятного запаха; в медицинской практике - для обеззараживания открытых ран и лечения некоторых хронических заболеваний (трофические язвы, грибковые заболевания), озонирования венозной крови, физиологических растворов.

Современные озонаторы, в которых озон получают с помощью электрического разряда в воздухе или в кислороде, состоят из генераторов озона и источников питания и являются составной частью озонаторных установок, включающих в себя, кроме озонаторов, вспомогательные устройства.

В настоящее время озон является газом, используемым в так называемых озоновых технологиях: очистка и подготовка питьевой воды, очистка сточных вод (бытовых и промышленных стоков), отходов газов и др.

В зависимости от технологии использования озона производительность озонатора может составлять от долей грамма до десятков килограмм озона в час. Специальные озонаторы применяются для газовой стерилизации медицинского инструментария и мелкого оборудования. Стерилизация осуществляется в искусственно увлажненной озонокислородной среде, заполняющей стерилизационную камеру. Цикл стерилизации состоит из стадии замещения воздуха в стерилизационной камере увлажненной озонокислородной смесью, стадии стерилизационной выдержки и стадии замещения озонокислородной смеси в камере микробиологически очищенным воздухом.

Озонаторы, применяемые в медицине для озонотерапии, имеют широкий диапазон регулирования концентрации озонокислородной смеси. Гарантированная точность вырабатываемой концентрации озонокислородной смеси контролируется системой автоматики озонатора и автоматически поддерживается.

Биологическое действие озона

Биологическое действие озона зависит от способа его применения, дозы и концентрации. Многие из его эффектов в разных диапазонах концентраций проявляются в различной степени. В основе лечебного действия озонотерапии лежит применение озонокислородных смесей. Высокий окислительно-восстановительный потенциал озона обуславливает его системное (восстановление кислородного гомеостаза) и локальное (выраженное дезинфицирующее) лечебное действие.

Впервые озон как антисептическое средство был использован А. Wolff в 1915 г. для лечения инфицированных ран. В последние годы озонотерапию успешно применяют практически во всех областях медицины: в неотложной и гнойной хирургии, общей и инфекционной терапии, гинекологии, урологии, гастроэнтерологии, дерматологии, косметологии и др. Использование озона обусловлено его уникальным спектром воздействия на организм, в т.ч. иммуномодулирующим, противовоспалительным, бактерицидным, противовирусным, фунгицидным и др.

Однако нельзя и отрицать, что методы использования озона в медицине, несмотря на явные преимущества по многим биологическим показателям, до сих пор широкого применения не получили. Согласно литературным данным высокие концентрации озона являются абсолютно бактерицидными практически для всех штаммов микроорганизмов. Поэтому озон используется в клинической практике как универсальный антисептик при санации инфекционно-воспалительных очагов различной этиологии и локализации.

В литературе встречаются данные о повышенной эффективности антисептических препаратов после их озонирования при лечении острых гнойных хирургических заболеваний.

Выводы относительно бытового использования озона

Прежде всего, нужно безоговорочно подтвердить факт применение озона в практике врачевания во многих областях медицины, как терапевтического и обеззараживающего средства, однако говорить о широком его применении пока не приходится.

Озон воспринимается человеком с наименьшими побочными аллергическими проявлениями. И даже если в литературе можно найти упоминание об индивидуальной непереносимости O3, то эти случаи никак не могут быть сопоставимы, например, с хлорсодержащими и прочими галогенопроизводными антибактериальными препаратами.

Озон - трёхатомный кислород и наиболее экологичен. Кому не знаком его запах “свежести” – в летние жаркие дни после грозы?! Постоянное присутствие его в земной атмосфере испытывает на себе любой живой организм.

Обзор составлен по материалам сети Интернет.

Озон – это газ природного происхождения, который, находясь в стратосфере, оберегает население планеты от негативного воздействия ультрафиолетовых лучей. В медицине это вещество часто используют для стимуляции кроветворения и повышения иммунитета. В то же время при естественном образовании озона в тропосфере в результате взаимодействия прямых солнечных лучей и выхлопных газов его воздействие на человеческий организм противоположно. Вдыхание воздуха с повышенной концентрацией газа может привести не только к обострению аллергических реакций, но и к развитию неврологических нарушений.

Характеристики озона

Озон представляет собой газ, состоящий из трех атомов кислорода. В природе он образуется в результате воздействия прямых лучей солнца на атомарный кислород.

В зависимости от формы и температуры цвет озона может варьироваться от светло-голубого до темно-синего. Соединение молекул в этом газе очень неустойчиво – через несколько минут после образования вещество распадается на атомы кислорода.

Озон является сильным окислителем, благодаря чему часто используется в промышленности, ракетостроении, медицине. В условиях производства этот газ присутствует при сварочных работах, процедурах электролиза воды, изготовлении пероксида водорода.

Отвечая на вопрос ядовит озон или нет, специалисты дают утвердительный ответ. Этот газ относится к наивысшему классу токсичности, которому соответствуют многие боевые отравляющие вещества, в том числе синильная кислота.

Влияние газа на человека

В ходе многочисленных исследований ученые пришли к выводу, что влияние озона на организм человека зависит от того, какое количество газа проникает в легкие вместе с воздухом. Всемирной организацией здравоохранения были установлены следующие предельно допустимые концентрации озона:

• в жилой зоне – до 30 мкг/м 3 ;
• в промышленной зоне – не более 100 мкг/м 3 .

Единоразовая максимальная дозировка вещества не должна превышать 0,16 мг/м 3 .

Негативное влияние

Отрицательное воздействие озона на организм часто наблюдается у людей, которым приходится сталкиваться с этим газом в производственных условиях: специалистам ракетостроительной отрасли, работникам, использующим озонаторы и ультрафиолетовые лампы.

Длительное и регулярное воздействие озона на человека приводит к таким последствиям:

• раздражение органов дыхательной системы;
• развитие астмы;
• угнетение дыхательной функции;
• повышение риска развития аллергических реакций;
• увеличение возможности развития мужского бесплодия;
• снижение иммунитета;
• рост канцерогенных клеток.

Активнее всего озон воздействует на четыре группы людей: детей, лиц с повышенной чувствительностью, спортсменов, проводящих тренировки вне помещений, и пожилых людей. Кроме того, в зону риска входят пациенты с хроническими патологиями дыхательной и сердечно-сосудистой систем.

В результате контакта в производственных условиях с жидким озоном, кристаллизация которого наступает при температуре –200 градусов Цельсия, возможно наступление глубокого обморожения.

Положительное воздействие

Максимальное количество озона находится в стратосферном слое воздушной оболочки планеты. Располагающийся там озоновый пласт способствует поглощению самый вредной части ультрафиолетовых лучей солнечного спектра.

В тщательно выверенных дозировках медицинский озон или кислородно-озоновая смесь оказывает на организм человека благоприятное воздействие, благодаря чему часто используется в лечебных целях.

Под контролем лечащего врача использование этого вещества позволяет добиться следующих результатов:

Истории наших читателей

Владимир
61 год

• устранить кислородную недостаточность;
• усилить окислительно-восстановительные процессы, протекающие в организме;
• снизить последствия интоксикации за счет выведения токсинов;
• устранить болевой синдром;
• улучшить кровоток и обеспечить снабжение кровью всех органов;
• восстановить правильное функционирование печени при различных ее заболеваниях, в том числе гепатите.

Помимо этого, использование в медицинской практике озонотерапии позволяет улучшить общее состояние пациента: стабилизировать сон, уменьшить нервозность, повысить иммунитет, устранить хроническую усталость.

Благодаря способности к окислению других химических элементов озон часто используется в качестве средства для дезинфекции. Это вещество позволяет эффективно бороться с грибками, вирусами и бактериями.

Применение озонаторов

Описанные положительные свойства, оказываемые озоном, привели к производству и использованию в промышленных и бытовых условиях озонаторов – приспособлений, продуцирующих трехвалентный кислород.

Использование таких приборов в промышленности позволяет осуществить следующие мероприятия:

• продезинфицировать воздух в помещении;
• уничтожить плесень и грибки;
• обеззаразить воду и канализационные стоки;

В медицинских учреждениях озонаторы используются для дезинфекции помещений, стерилизации инструментария и расходных материалов.

Использование озонаторов распространено и в домашних условиях. Такие приборы часто применяются для обогащения воздуха кислородом, дезинфекции воды и устранения вирусов и бактерий с посуды или предметов быта, используемых человеком с инфекционным заболеванием.

При использовании озонатора в быту необходимо соблюдать все условия, указанные производителем прибора. Категорически запрещено находиться в помещении при включенном приспособлении, а также сразу же употреблять очищенную с его помощью воду.

Симптоматика отравления

Проникновение высокой концентрации озона в организм человека через органы дыхания либо длительное взаимодействие с этим веществом способно вызвать тяжелую интоксикацию. Симптомы отравления озоном могут проявиться как резко – при однократном вдыхании большого количества этого вещества, так и обнаруживаться постепенно – при хронической интоксикации вследствие несоблюдения условий труда или правил использования бытовых озонаторов.

Первыми обнаруживаются признаки отравления со стороны дыхательной системы:

• першение и жжение в горле;
• затрудненное дыхание, одышка;
• невозможность сделать глубокий вдох;
• появление частого и прерывистого дыхания;
• боль в загрудинной области.

При воздействии газа на глаза может наблюдаться их слезоточивость, возникновение рези, покраснение слизистой оболочки, расширение сосудов. В некоторых случаях происходит ухудшение либо полная потеря зрения.

При систематическом контакте озон может влиять на организм человека следующим образом:

• происходят структурные преобразования бронхов;
• развиваются и обостряются различные заболевания дыхательных путей: пневмонии, бронхиты, астмы, эмфиземы;
• снижение объема дыхания приводит к приступам удушья и полному прекращению дыхательной функции.

Помимо воздействия на органы дыхания, хроническое отравление озоном влечет за собой патологические процессы в функционировании других систем организма:

• развитие неврологических нарушений – снижение уровня концентрации и внимания, появление головных болей, нарушение координации движений;
• обострение хронических заболеваний;
• нарушение свертываемости крови, развитие анемий, возникновение кровотечений;
• обострение аллергических реакций;
• нарушение в организме окислительных процессов, в результате которого происходит распространение свободных радикалов и разрушение здоровых клеток;
• развитие атеросклероза;
• ухудшение секреторной функциональности желудка.

Первая помощь при отравлении озоном

Острое отравление озоном может привести к тяжелым последствиям, вплоть до смертельного исхода, поэтому при возникновении подозрения на интоксикацию пострадавшему должна быть немедленно оказана доврачебная помощь. До приезда специалистов необходимо осуществить следующие мероприятия:

1. Вынести пострадавшего из зоны поражения токсическим веществом либо обеспечить приток в помещение свежего воздуха.
2. Расстегнуть тесную одежду, придать человеку полусидящее положение, не допуская запрокидывания головы.
3. В случае прекращения самостоятельного дыхания и остановки сердца провести реанимационные мероприятия – искусственное дыхание изо рта в рот и непрямой массаж сердца.

При контакте озона с глазами необходимо сделать промывание при помощи большого количества проточной воды.

В случае воздействия на человека жидкого озона ни в коем случае нельзя пытаться удалить с пострадавшего одежду в месте ее соприкосновения с телом. До приезда специалистов стоит промывать пораженный участок большим количеством воды.

Помимо оказания пострадавшему первой помощи, необходимо незамедлительно доставить его в лечебное учреждение либо вызвать карету скорой помощи, поскольку дальнейшие мероприятия по интоксикации могут быть проведены только квалифицированным медицинским персоналом.

Лечение отравления

Для устранения отравления озоном в условиях медицинского стационара предпринимаются следующие мероприятия:

• выполняют щелочные ингаляции для устранения раздражения верхних дыхательных путей;
• назначают лекарственные препараты для прекращения кашля и восстановления функций дыхания;
• при острой дыхательной недостаточности пациента подключают к аппарату искусственной вентиляции легких;
• при поражении глаз назначаются сосудосуживающие и обеззараживающие препараты;
• в случае тяжелого отравления проводится терапия по нормализации функций сердечно-сосудистой системы;
• осуществляется антиоксидантная терапия.

Последствия

Длительное воздействие озона на организм человека при неправильных условиях труда либо нарушении правил использования озонатора приводит к хроническому отравлению. Это состояние зачастую влечет за собой развитие таких последствий:

• Образование опухолей. Причина этого явления заключается в канцерогенном действии озона, вследствие которого происходит повреждение генома клеток и развитие их мутации.
• Развитие мужского бесплодия. При систематичном вдыхании озона происходит нарушение сперматогенеза, по причине которого теряется возможность продолжения рода.
• Неврологические патологии. У человека происходит нарушение внимания, ухудшение сна, общая слабость, регулярное возникновение головных болей.

Профилактика

Во избежание отравления озоном специалисты рекомендуют придерживаться следующих рекомендаций:

• Отказаться от занятий спортом вне помещений в жаркое время суток, в особенности летом. Желательно выполнять физические упражнения в помещениях либо на местности, отдаленной от крупных промышленных предприятий и широких автомобильных дорог, в утренние и вечерние часы.
• В жаркое время суток необходимо как можно реже находиться вне помещений, особенно в местности с повышенной загазованностью.
• При контакте с озоном в промышленных условиях помещение должно быть оборудовано вытяжной вентиляцией. Помимо этого, во время производственного процесса необходимо использовать устройства для защиты, а также специальные датчики, отображающие уровень газа в помещении. Время непосредственного контакта с озоном должно быть максимально сокращено.

При выборе бытового озонатора важно обратить внимание на его технические характеристики и наличие соответствующего сертификата. Покупка несертифицированного прибора может привести к возникновению интоксикации трехвалентным кислородом. Перед использованием прибора необходимо ознакомиться с правилами его эксплуатации и мерами предосторожности.

Интоксикация озоном – достаточно тяжелое состояние, которое требует незамедлительного вмешательства медицинских работников. Поэтому стоит помнить, что при работе с этим газом либо применении бытовых озонаторов стоит придерживаться техники безопасности, а при малейшем подозрении на отравление – обращаться в лечебное учреждение.

Впервые ученые узнали о существовании неизвестного им газа, когда начали экспериментировать с электростатическими машинами. Случилась это в 17 веке. Но начали изучать новый газ лишь в конце следующего столетия. В 1785 голландский физик Мартин ван Марум получил озон, пропуская через кислород электрические искры. Название же озон появилось лишь в 1840; его придумал швейцарский химик Кристиан Шенбейн, произведя его от греческого ozon – пахнущий. По химическому составу этот газ не отличался от кислорода, но был значительно агрессивнее. Так, он мгновенно окислял бесцветный иодид калия с выделением бурого иода; эту реакцию Шенбейн использовал для определения озона по степени посинения бумаги, пропитанной раствором иодида калия и крахмала. Даже малоактивные при комнатной температуре ртуть и серебро в присутствии озона окисляются.

Оказалось, что молекулы озона, как и кислорода, состоят только из атомов кислорода, только не из двух, а из трех. Кислород О2 и озон О3 – единственный пример образования одним химическим элементом двух газообразных (при обычных условиях) простых веществ. В молекуле О3 атомы расположены под углом, поэтому эти молекулы полярны. Получается озон в результате «прилипания» к молекулам О2 свободных атомов кислорода, которые образуются из молекул кислорода под действием электрических разрядов, ультрафиолетовых лучей, гамма-квантов, быстрых электронов и других частиц высокой энергии. Озоном всегда пахнет около работающих электрических машин, в которых «искрят» щетки, около бактерицидных ртутно-кварцевых ламп, которые излучают ультрафиолет. Атомы кислорода выделяются и в ходе некоторых химических реакций. Озон образуется в малых количествах при электролизе подкисленной воды, при медленном окислении на воздухе влажного белого фосфора, при разложении соединений с высоким содержанием кислорода (KMnO4, K2Cr2O7 и др.), при действии на воду фтора или на пероксид бария концентрированной серной кислоты. Атомы кислорода всегда присутствуют в пламени, поэтому если направить струю сжатого воздуха поперек пламени кислородной горелки, в воздухе обнаружится характерный запах озона.
Реакция 3O2 → 2O3 сильно эндотермичная: для получения 1 моль озона надо затратить 142 кДж. Обратная реакция идет с выделением энергии и осуществляется очень легко. Соответственно озон неустойчив. В отсутствие примесей газообразный озон медленно разлагается при температуре 70° С и быстро – выше 100° С. Скорость разложения озона значительно увеличивается в присутствии катализаторов. Ими могут быть и газы (например, оксид азота, хлор), и многие твердые вещества (даже стенки сосуда). Поэтому чистый озон получить трудно, а работать с ним опасно из-за возможности взрыва.

Не удивительно, что в течение многих десятилетий после открытия озона неизвестны были даже основные его физические константы: долго никому не удавалось получить чистый озон. Как писал в своем учебнике Основы химии Д.И.Менделеев, «при всех способах приготовления газообразного озона содержание его в кислороде всегда незначительно, обыкновенно лишь несколько десятых долей процента, редко 2%, и только при очень пониженной температуре оно достигает 20%». Лишь в 1880 французские ученые Ж.Готфейль и П.Шаппюи получали озон из чистого кислорода при температуре минус 23° С. Оказалось, что в толстом слое озон имеет красивую синюю окраску. Когда охлажденный озонированный кислород медленно сжали, газ стал темно-синим, а после быстрого сброса давления температура еще более понизилась и образовались капли жидкого озона темно-фиолетового цвета. Если же газ не охлаждали или сжимали быстро, то озон мгновенно, с желтой вспышкой, переходил в кислород.

Позднее разработали удобный метод синтеза озона. Если подвергнуть электролизу концентрированный раствор хлорной, фосфорной или серной кислоты с охлаждаемым анодом из платины или из оксида свинца(IV), то выделяющийся на аноде газ будет содержать до 50% озона. Были уточнены и физические константы озона. Он сжижается намного легче кислорода – при температуре –112° С (кислород – при –183° С). При –192,7° С озон затвердевает. Твердый озон имеет сине-черный цвет.

Опыты с озоном опасны. Газообразный озон способен взрываться, если его концентрация в воздухе превысит 9%. Еще легче взрываются жидкий и твердый озон, особенно при контакте с окисляющимися веществами. Озон можно хранить при низких температурах в виде растворов во фторированных углеводородах (фреонах). Такие растворы имеют голубой цвет.

Химические свойства озона.

Для озона характерна чрезвычайно высокая реакционная способность. Озон – один из сильнейших окислителей и уступает в этом отношении только фтору и фториду кислорода OF2. Действующее начало озона как окислителя – атомарный кислород, который образуется при распаде молекулы озона. Поэтому, выступая в качестве окислителя, молекула озона, как правило, «использует» только один атом кислорода, а два других выделяются в виде свободного кислорода, например, 2KI + O3 + H2O → I2 + 2KOH + O2. Так же происходит окисление многих других соединений. Однако бывают и исключения, когда молекула озона использует для окисления все три имеющиеся у нее атома кислорода, например, 3SO2 + O3 → 3SO3; Na2S + O3 → Na2SO3.

Очень важное отличие озона от кислорода в том, что озон проявляет окислительные свойства уже при комнатной температуре. Например, PbS и Pb(OH)2 в обычных условиях не реагируют с кислородом, тогда как в присутствии озона сульфид превращается в PbSO4, а гидроксид – в PbO2. Если в сосуд с озоном налить концентрированный раствор аммиака, появится белый дым – это озон окислил аммиак с образованием нитрита аммония NH4NO2. Особенно характерна для озона способность «чернить» серебряные изделия с образованием AgO и Ag2O3.

Присоединив один электрон и превратившись в отрицательный ион О3–, молекула озона становится более стабильной. Содержащие такие анионы «озонокислые соли» или озониды были известны давно – их образуют все щелочные металлы, кроме лития, причем устойчивость озонидов растет от натрия к цезию. Известны и некоторые озониды щелочноземельных металлов, например, Са(О3)2. Если направить на поверхность твердой сухой щелочи струю газообразного озона, то образуется оранжево-красная корка, содержащая озониды, например, 4КОН + 4О3 → 4КО3 + О2 + 2Н2О. При этом твердая щелочь эффективно связывает воду, что предохраняет озонид от немедленного гидролиза. Однако при избытке воды озониды бурно разлагаются: 4КО3+ 2Н2О → 4КОН + 5О2. Разложение идет и при хранении: 2КО3 → 2КО2 + О2. Озониды хорошо растворимы в жидком аммиаке, что позволило выделить их в чистом виде и изучить их свойства.

Органические, вещества, с которыми озон соприкасается, он обычно разрушает. Так, озон, в отличие от хлора, способен расщеплять бензольное кольцо. При работе с озоном нельзя использовать резиновые трубки и шланги – они моментально «прохудятся». Реакции озона с органическими соединениями идут с выделением большого количества энергии. Например, эфир, спирт, вата, смоченная скипидаром, метан и многие другие вещества самовоспламеняются при соприкосновении с озонированным воздухом, а смешение озона с этиленом приводит к сильному взрыву.

Применение озона.

Озон не всегда «сжигает» органические вещества; в ряде случаев удается провести специфические реакции с сильно разбавленным озоном. Например, при озонировании олеиновой кислоты (она в больших количествах содержится в растительных маслах) образуется азелаиновая кислота НООС(СН2)7СООН, которую используют для получения высококачественных смазочных масел, синтетических волокон и пластификаторов для пластмасс. Аналогично получают адипиновую кислоту, которую используют при синтезе найлона. В 1855 Шенбейн открыл реакцию с озоном непредельных соединений, содержащих двойные связи С=С, но только в 1925 немецкий химик Х.Штаудингер установил механизм этой реакции. Молекула озона присоединяется к двойной связи с образованием озонида – на этот раз органического, причем на место одной из связей С=С встает атом кислорода, а на место другой – группировка –О–О–. Хотя некоторые органические озониды выделены в чистом виде (например, озонид этилена), эту реакцию обычно проводят в разбавленном растворе, так как в свободном виде озониды – очень неустойчивые взрывчатые вещества. Реакция озонирования непредельных соединений пользуется у химиков-органиков большим почетом; задачи с этой реакцией часто предлагают даже на школьных олимпиадах. Дело в том, что при разложении озонида водой образуются две молекулы альдегида или кетона, которые легко идентифицировать и далее установить строение исходного непредельного соединения. Таким образом химики еще в начале 20 века установили строение многих важных органических соединений, в том числе природных, содержащих связи С=С.

Важная область применения озона – обеззараживание питьевой воды. Обычно воду хлорируют. Однако некоторые примеси в воде под действием хлора превращаются соединения с очень непpиятым запахом. Поэтому уже давно предложено заменить хлор озоном. Озонированная вода не приобретает постороннего запаха или вкуса; при полном окислении озоном многих органических соединений образуются только углекислый газ и вода. Очищают озоном и сточные воды. Продукты окисления озоном даже таких загрязнителей как фенолы, цианиды, повеpхностно-активные вещества, сульфиты, хлоpамины, представляют собой безвредные соединения без цвета и запаха. Избыток же озона довольно быстро распадается с образованием кислорода. Однако озонирование воды обходится дороже, чем хлорирование; кроме того, озон нельзя перевозить, и он должен производиться на месте использования.

Озон в атмосфере.

Озона в атмосфере Земли немного – 4 млрд. тонн, т.е. в среднем всего 1 мг/м3. Концентрация озона растет с удалением от поверхности Земли и достигает максимума в стратосфере, на высоте 20–25 км – это и есть «озоновый слой». Если весь озон из атмосферы собрать у поверхности Земли при нормальном давлении, получится слой толщиной всего около 2–3 мм. И вот такие малые количества озона в воздухе фактически обеспечивают жизнь на Земле. Озон создает «защитный экран», не пропускающий к поверхности Земли жесткие ультрафиолетовые солнечные лучи, губительные для всего живого.

В последние десятилетия большое внимание уделяется появлению так называемых «озоновых дыр» – областях со значительно уменьшенным содержанием стратосферного озона. Через такой «прохудившийся» щит до поверхности Земли доходит более жесткое ультрафиолетовое излучение Солнца. Поэтому ученые давно следят за озоном в атмосфере. В 1930 английский геофизик С.Чепмен для объяснения постоянной концентрации озона в стратосфере предложил схему из четырех реакций (эти реакции получили название цикла Чепмена, в них М означает любой атом или молекулу, которые уносят избыточную энергию):

О2 → 2О
О + О + М → О2 + М
О + О3 → 2О2
О3 → О2 + О.

Первая и четвертая реакции этого цикла – фотохимические, они идут под действием солнечной радиации. Для распада молекулы кислорода на атомы требуется излучение с длиной волны менее 242 нм, тогда как озон распадается при поглощении света в области 240–320 нм (последняя реакция как раз и защищает нас от жесткого ультрафиолета, так как кислород в этой спектральной области не поглощает). Остальные две реакции термические, т.е. идут без действия света. Очень важно, что третья реакция, приводящая к исчезновению озона, имеет энергию активации; это означает, что скорость такой реакции может увеличиваться под действием катализаторов. Как выяснилось, основной катализатор распада озона – оксид азота NO. Он образуется в верхних слоях атмосферы из азота и кислорода под действием наиболее жесткой солнечной радиации. Попадая в озоносферу, он вступает в цикл из двух реакций O3 + NO → NO2 + O2, NO2 + O → NO + O2, в результате которой его содержание в атмосфере не меняется, а стационарная концентрация озона снижается. Существуют и другие циклы, приводящие к снижению содержания озона в стратосфере, например, с участием хлора:

Cl + O3 → ClO + O2
ClO + O → Cl + O2.

Разрушают озон также пыль и газы, которые в большом количестве попадают в атмосферу при извержении вулканов. В последнее время возникло предположение, что озон также эффективно разрушает водород, выделяющийся из земной коры. Совокупность всех реакций образования и распада озона приводит к тому, что среднее время жизни молекулы озона в стратосфере составляет около трех часов.

Предполагают, что помимо природных, существуют и искусственные факторы, влияющие на озоновый слой. Хорошо известный пример – фреоны, которые являются источниками атомов хлора. Фреоны – это углеводороды, в которых атомы водорода замещены атомами фтора и хлора. Их используют в холодильной технике и для заполнения аэрозольных баллончиков. В конечном счете фреоны попадают в воздух и медленно поднимаются с потоками воздуха все выше и выше, достигая, наконец, озонового слоя. Разлагаясь под действием солнечной радиации, фреоны сами начинают каталитически разлагать озон. Пока не известно в точности, в какой степени именно фреоны повинны в «озоновых дырах», и, тем не менее, уже давно принимают меры по ограничению их применения.

Как показывают расчеты, через 60–70 лет концентрация озона в стратосфере может уменьшиться на 25%. И одновременно увеличится концентрации озона в приземном слое – тропосфере, что тоже плохо, так как озон и продукты его превращений в воздухе ядовиты. Основной источник озона в тропосфере – перенос с массами воздуха стратосферного озона в нижние слои. Ежегодно в приземный слой озона поступает примерно 1,6 млрд. тонн. Время жизни молекулы озона в нижней части атмосферы значительно выше – более 100 суток, поскольку в приземном слое меньше интенсивность ультрафиолетового солнечного излучения, разрушающего озон. Обычно озона в тропосфере очень мало: в чистом свежем воздухе его концентрация составляет в среднем всего 0,016 мкг/л. Концентрация озона в воздухе зависит не только от высоты, но и от местности. Так, над океанами озона всегда больше, чем над сушей, так как там озон распадается медленнее. Измерения в Сочи показали, что воздух у морского побережья содержит на 20% больше озона, чем в лесу в 2 км от берега.

Современные люди вдыхают значительно больше озона, чем их предки. Основная причина этого – увеличение количества метана и оксидов азота в воздухе. Так, содержание метана в атмосфере постоянно растет, начиная с середины 19 века, когда началось использование природного газа. В загрязненной оксидами азота атмосфере метан вступает в сложную цепочку превращений с участием кислорода и паров воды, итог которой можно выразить уравнением CH4 + 4O2 → HCHO + H2O + 2O3. В роли метана могут выступать и другие углеводороды, например, содержащиеся в выхлопных газах автомобилей при неполном сгорании бензина. В результате в воздухе крупных городов за последние десятилетия концентрация озона выросла в десятки раз.

Всегда считалось, что во время грозы концентрация озона в воздухе резко увеличивается, так как молнии способствуют превращению кислорода в озон. На самом деле увеличение незначительно, причем оно происходит не во время грозы, а за несколько часов до нее. Во время же грозы и в течение нескольких часов после нее концентрация озона снижается. Объясняется это тем, что перед грозой происходит сильное вертикальное перемешивание воздушных масс, так что дополнительное количество озона поступает из верхних слоев. Кроме того, перед грозой увеличивается напряженность электрического поля, и создаются условия для образования коронного разряда на остриях различных предметов, например, кончиков ветвей. Это также способствует образованию озона. А затем при развитии грозового облака под ним возникают мощные восходящие потоки воздуха, которые и снижают содержание озона непосредственно под облаком.
Интересен вопрос о содержании озона в воздухе хвойных лесов. Например, в Курсе неорганической химии Г.Реми можно прочитать, что «озонированный воздух хвойных лесов» – выдумка. Так ли это? Ни одно растение озон, конечно, не выделяет. Но растения, особенно хвойные, выделяют в воздух множество летучих органических соединений, в том числе ненасыщенных углеводородов класса терпенов (их много в скипидаре). Так, в жаркий день сосна выделяет в час 16 мкг терпенов на каждый грамм сухой массы хвои. Терпены выделяют не только хвойные, но и некоторые лиственные деревья, среди которых – тополь и эвкалипт. А некоторые тропические деревья способны выделить в час 45 мкг терпенов на 1 г сухой массы листьев. В результате в сутки один гектар хвойного леса может выделить до 4 кг органических веществ, лиственного – около 2 кг. Покрытая лесом площадь Земли составляет миллионы гектаров, и все они выделяют в год сотни тысяч тонн различных углеводородов, в том числе и терпенов. А углеводороды, как это было показано на примере метана, под действием солнечной радиации и в присутствии других примесей способствуют образованию озона. Как показали опыты, терпены в подходящих условиях действительно очень активно включаются в цикл атмосферных фотохимических реакций с образованием озона. Так что озон в хвойном лесу – вовсе не выдумка, а экспериментальный факт.

Озон и здоровье.

Как приятно прогуляться после грозы! Воздух чист и свеж, его бодрящие струи, кажется, без всяких усилий сами втекают в легкие. «Озоном пахнет, – часто говорят в таких случаях. – Очень полезно для здоровья». Так ли это?

Когда-то озон безусловно считали полезным для здоровья. Но если его концентрация превышает определенный порог, он может вызывать массу неприятных последствий. В зависимости от концентрации и времени вдыхания озон вызывает изменения в легких, раздражение слизистых глаз и носа, головную боль, головокружение, снижение кровяного давления; озон уменьшает сопротивляемость организма бактериальным инфекциям дыхательных путей. Предельно допустимая его концентрация в воздухе составляет всего 0,1 мкг/л, а это означает, что озон намного опаснее хлора! Если несколько часов провести в помещении при концентрации озона всего лишь 0,4 мкг/л, могут появиться загрудинные боли, кашель, бессонница, снижается острота зрения. Если долго дышать озоном при концентрации больше 2 мкг/л, последствия могут быть более тяжелыми – вплоть до оцепенения и упадка сердечной деятельности. При содержании озона 8–9 мкг/л через несколько часов происходит отек легких, что чревато смертельным исходом. А ведь такие ничтожные количества вещества обычно с трудом поддаются анализу обычными химическими методами. К счастью, человек чувствует присутствие озона уже при очень малых его концентрациях – примерно 1 мкг/л, при которых иодкрахмальная бумажка еще и не собирается синеть. Одним людям запах озона в малых концентрациях напоминает запах хлора, другим – сернистого газа, третьим – чеснока.

Ядовит не только сам озон. С его участием в воздухе образуется, например, пероксиацетилнитрат (ПАН) СН3–СО–ООNО2 – вещество, оказывающее сильнейшее раздражающее, в том числе слезоточивое, действие, затрудняющее дыхание, а в более высоких концентрациях вызывающее паралич сердца. ПАН – один из компонентов образующегося летом в загрязненном воздухе так называемого фотохимического смога (это слово образовано от английского smoke – дым и fog – туман). Концентрация озона в смоге может достигать 2 мкг/л, что в 20 раз больше предельно допустимой. Следует также учесть, что совместное действие озона и оксидов азота в воздухе в десятки раз сильнее, чем каждого вещества порознь. Не удивительно, что последствия возникновения такого смога в больших городах могут быть катастрофическими, особенно если воздух над городом не продувается «сквозняками» и образуется застойная зона. Так, в Лондоне в 1952 от смога в течение нескольких дней погибло более 4000 человек. А смог в Нью-Йорке в 1963 убил 350 человек. Аналогичные истории были в Токио, других крупных городах. Страдают от атмосферного озона не только люди. Американские исследователи показали, например, что в областях с повышенным содержанием озона в воздухе время службы автомобильных шин и других изделий из резины значительно уменьшается.
Как уменьшить содержание озона в приземном слое? Снизить поступление в атмосферу метана вряд ли реалистично. Остается другой путь – уменьшить выбросы оксидов азота, без которых цикл реакций, приводящих к озону, идти не может. Путь это тоже непростой, так как оксиды азота выбрасываются не только автомобилями, но и (главным образом) тепловыми электростанциями.

Источники озона – не только на улице. Он образуется в рентгеновских кабинетах, в кабинетах физиотерапии (его источник – ртутно-кварцевые лампы), при работе копировальной техники (ксероксов), лазерных принтеров (здесь причина его образования – высоковольтный разряд). Озон – неизбежный спутник производства пергидроля, аргоно-дуговой сварки. Для уменьшения вредного действия озона необходимо оборудование вытяжки у ультрафиолетовых ламп, хорошее проветривание помещения.

И все же вряд ли правильно считать озон безусловно вредным для здоровья. Все зависит от его концентрации. Как показали исследования, свежий воздух очень слабо светится в темноте; причина свечения – реакции окисления с участием озона. Свечение наблюдали и при встряхивании воды в колбе, в которую был предварительно напущен озонированный кислород. Это свечение всегда связано с присутствием в воздухе или воде небольших количеств органических примесей. При смешении свежего воздуха с выдыхаемым человеком интенсивность свечения повышалась в десятки раз! И это не удивительно: в выдыхаемом воздухе обнаружены микропримеси этилена, бензола, уксусного альдегида, формальдегида, ацетона, муравьиной кислоты. Они-то и «высвечиваются» озоном. В то же время «несвежий», т.е. полностью лишенный озона, хотя и очень чистый, воздух свечения не вызывает, а человек его ощущает как «затхлый». Такой воздух можно сравнить с дистиллированной водой: она очень чистая, практически не содержит примесей, а пить ее вредно. Так что полное отсутствие в воздухе озона, по-видимому, тоже неблагоприятно для человека, так как увеличивает содержание в нем микроорганизмов, приводит к накоплению вредных веществ и неприятных запахов, которые озон разрушает. Таким образом, становится понятной необходимость регулярного и длительного проветривания помещений, даже если в нем нет людей: ведь попавший в комнату озон долго в ней не задерживается – частично он распадается, а в значительной степени оседает (адсорбируется) на стенках и других поверхностях. Сколько должно быть озона в помещении, пока сказать трудно. Однако в минимальных концентрациях озон, вероятно, необходим и полезен.

Илья Леенсон

Озонатор воздуха – это препарат, который вырабатывает озон с помощью изменения молекулы кислорода О2 на О3 . Трехсоставный кислород назван озоном из-за его особого аромата свежести и дождя (озон в переводе с греческого означает «пахнущий»). Его свойства достаточно богаты, а исследование этого вещества началось с XIX века. За период этих исследований стали известны крайне интересные подробности, горячо обсуждаются свойства озонатора, которые стали использовать в качестве дезинфектора помещений.

Озон в природе

Всем известен приятный запах воздуха, который ощущается перед сильной грозой, когда соединения озона потоками сильного ветра частично опускаются в нижние слои атмосферы.

В лесу у реки, возле водопада, после дождя все чувствуют приятную свежесть, источник которой также является озон. Он появляется в воздухе во время разряда молнии, как источника энергии, образуя реакцию с кислородом. Озон появляется также под действием иных ультрафиолетовых лучей, которые вступают в реакцию с воздухом – например, под действием солнца.

Свойства озона уникальны. Находясь в верхних слоях атмосферы и в стратосфере, он защищает воздух от чрезмерного количества ультрафиолетовых лучей и космической радиации, губительной для здоровья человека и растительного мира .

Озон обладает высокой окисляющей способностью и при многих реакциях выделяет свободные радикалы кислорода – это позволяет обогащенному озоном воздуху обладать обеззараживающими свойствами. Но поэтому он и вреден: высокая окисляющая способность этого элемента делает озон высокотоксичным и опасным для организма. Так, если человек вдыхает высокие концентрации озона, то первым делом раздражаются его органы дыхания. Затем, при длительном воздействии на организм, происходит качественное изменение микроэлементов в составе крови человека и в первую очередь холестерина.

Под воздействием озона образуются нерастворимые формы холестерина, которые приводят к развитию атеросклероза . Вдыхание газа озона приводит также к тому, что подвергшиеся длительному воздействию его высоких концентраций особи мужского пола – как человеческие, так и животные – теряют способность к размножению из-за пагубного воздействия озона на половые клетки. Все это приводит к бесплодию.

В природе опасных доз озона для здоровья человека не концентрируется и его количество даже в самый дождливый день не превышает допустимую норму. Напротив, природный озон обогащает воздух кислородом, увеличивая его процентное соотношение, очищает его от вредных элементов. Этот газ безвреден и крайне полезен для организма при его естественной концентрации.

Но чем опасен озон для человека? Из-за его искусственного неконтролируемого добывания, в России озону присвоена первая, самая высокая категория опасности среди вредных веществ. Согласно закону, концентрация озона не должна превышать установленные нормы его содержания в воздухе до 0,16 мг/м³. Человеческое обоняние способно услышать озон в очень малых концентрациях – начиная с 0.01 мг/м³.
Обладая мощным бактериостатическим, противогрибковым и противоплесневым эффектом озон стал применяться искусственно, и разработка препаратов, вырабатывающих озон, встала на поток.

Открытые чудесные свойства озона и его добыча искусственным путем еще в XIX веке были направлены учеными в первую очередь на очищение воды. И сегодня вся Европа очищает свою водопроводную воду именно с помощью озонаторов. Со временем сфера его применения расширилась, так как стали известны новые сферы, где озон может принести пользу. Так, уже в Первую мировую войну озон применялся в роли антисептика при гнойных ранах, различных инфекциях и даже при туберкулезе .

Для добычи искусственного озона используют озонаторы, которые генерируют его с помощью электрического разряда. Его можно получить как из воздуха, так и из чистого кислорода. Добывание озона из кислорода используется не только в медицине, но и в косметологии.

Свойства искусственного озона позволяют применять его в качестве окисляющего реагента, им отбеливает бумагу, стерилизуют медицинские инструменты, используют в лабораторных условиях для получения целого ряда веществ. Озоном очищают масла, используют в качестве дезинфектора воды, воздуха, продуктов, предметов быта, одежды и проч. В медицине также используется озонирование растворов, которые применяются затем в медицинской практике как в инъекциях, так и наружно.

Повсеместное применение бытовых озонаторов стало комфортным решением в деле борьбы в загрязненных помещениях с грибком, плесенью и иными микроорганизмами, а также обработка одежды и предметов быта . В отличие от хлорирования обработка среды с помощью озона не вырабатывает токсины, однако вред озона таков, что даже незначительное превышение максимально возможной концентрации этого вещества становится крайне опасным для здоровья и может привести к преждевременной смерти. Поэтому при обработке помещений после вирусной и бактериальной инфекции, а также в других целях при использовании озонаторов следует тщательно соблюдать технику безопасности.

Если природный озон образуется при действии солнечных лучей на воздух и кислород в нем, то искусственные приборы чаще всего работают на электрическом разряде, который происходит в замкнутом пространстве. В зависимости от основного назначения прибора бывает медицинский, промышленный и бытовой озонатор. Предназначение каждого из них рассмотрим подробно.

Применение медицинского озонатора

Авторы озонотерапии убеждены, что большинство современных болезней формируется из-за нехватки в клетках кислорода, что является причиной ослабления иммунитета. Они нашли способ, как обогатить их своевременным питанием.

Для того чтобы выжить, здоровым клеткам необходим кислород в достаточном количестве, который питает их и обеспечивает существование . При неправильном образе жизни, когда отсутствует или блокируется нормальное поступление кислорода в клетки тканей – при малоподвижном образе жизни, неправильном питании, плохой экологии – развивается анаэробная инфекция. Анаэробы – это те микробы и вирусы, которые развиваются в условиях недостатка кислорода и могут существовать только в клетках и тканях, не насыщенных в достаточном количестве кислородом. Таким образом, попав в благоприятную среду, микроорганизмы начинают активно размножаться, что приводит к быстро развивающемуся поражению тканей. В клетках же в это время происходят необратимые процессы – они мутируют и погибают.

Истории наших читателей

Владимир
61 год

По версии лауреата Нобелевской премии доктора Варбурга, развитие рака может быть связано именно с таким нарушением дыхания клеток, при котором происходит их ферментация сахаром, вызванная анаэробными процессами.

По мнению некоторых исследователей, применение озонотерапии способствует заживлению даже очень сложных ран – в том числе после анаэробной инфекции, а также борьбе с онкологией.

Озонотерапия – физиотерапевтическое использование озона с помощью специальных приборов медицинского назначения – озонаторов. Приборы используются как дезинфицирующие средства. Их используют наружно, внутривенно, внутримышечно. При введении под кожу или в суставы его используют в чистом виде, но так как газ озон крайне токсичен, при других видах контакта с кровью его смешивают в физрастворами.

Медицинские озонаторы используют исключительно концентрированный кислород, добывая озон для лечебных целей. Специфическим лечебным свойством озона является его бактерицидное действие, которое действует на вирус всех групп герпеса, гепатита, СПИДа.

Но нужный эффект достигается только очень высокой концентрацией озона, которая для человека может стать опасной и даже существенно навредить – окислительная способность этого газа наносит организму непоправимый вред, а сверхсильный бактерицидный эффект способен привести к фатальному исходу. Поэтому концентрация и методы этой практики формулируются только опытными специалистами.

Применение промышленных озонаторов

Являясь в природе вторым по мощности после фтора окислителем, газ озон применяется не только в медицине, но и в промышленности.

Способность этого прибора обеззараживать широко используется, чтобы чистить воздух от микроорганизмов, содержать в чистоте оборудование и помещения. Такой озонатор отличается от бытового только своими размерами и мощностью . В зависимости от метража и уровня дезинфекции должны применяться определенные модели озонаторов.

Озонатор применяется, чтобы убрать неприятный запах и обогатить воздух кислородом. Он позволяет обеззаразить склады для продуктов питания и сами продукты, так как убивает плесень и бактерии. Это хорошая альтернатива обработке хлором, который достаточно ядовит и непригоден во многих отраслях пищевой промышленности. К тому же контактная влажная уборка намного более трудоемка и затратна, чем установка озонатора.

Применение озонатора способствует лучшему сохранению пищевых продуктов и увеличению срока их хранения за счет обеззараживающего эффекта и уничтожения тех организмов, которые вызывают гниение и порчу. Обрабатывание озоном в таких случаях дает легкий эффект консервации на ягоды, фрукты, овощи.

Еще одним немаловажным свойством озонатора является его способность уничтожать посторонние запахи. Результатом обработки этим препаратом всегда служит эффект дезодорации помещения с запахом свежего воздуха, как после дождя .

Высокая чувствительность к озону всевозможных грызунов позволяет без лишних затрат прогнать их из обрабатываемого помещения. Заслышав запах озона, они спешно бегут из зоны поражения, а те, что не убегают – погибают.

Озон используют для обработки холодильников: обеззараживают и также избавляют их от посторонних запахов. При обработке озонатором холодильника около часа достигается дезинфекция не только основной камеры, но и поддонов, решеток, крюков и прочих элементов. Это позволяет избегать частых размораживаний и обходиться без влажной механической дезинфекции небезопасным хлором, который выделяет при нанесении токсические соединения. При этом продукты, которые содержатся в камерах, можно также подвергнуть дезинфекции: например, мясные продукты увеличат свой срок годности после такой обработки и улучшится их качество.

Для увеличения срока годности продуктов также используется озонированная вода, получаемая с помощью воздействия озонатора на воду с определенной мощностью и периодичностью.

Применение бытового озонатора

В условиях малопроветриваемых, непроветриваемых помещений, где живут люди, а также в помещениях с кондиционерами и отопительными приборами существует проблема дефицита кислорода. В этих случаях на помощь приходит озонатор, который способен обогатить воздух кислородом при правильном применении. Озонаторы для дома набирают популярность, особенно когда дело касается проблемы пандемий гриппа. Дело в том, что этот прибор способен значительно упрощать жизнь простых людей в условиях плохой экологии и частых вирусных инфекций.

Озонатор уничтожает вирусы и обеззараживает предметы быта, если регулярно обрабатывать озоном комнаты, то воздух будет чистым и неопасным . К тому же помещение приобретет приятный свежий аромат. Озонатором очищают воду, продукты, решают с его помощью проблемы загрязнения стен плесенью. Неприятные запахи от табака, обуви, полотенец, занавесок и других предметов быта, загрязненных человеческой деятельностью, также устраняются с помощью этого волшебного прибора.

Озонированию можно подвергнуть все и вся – это зависит от фантазии, смекалки и желания получить полезный результат. Озонированной водой можно промывать раны, чтобы они быстрей зажили, обогащать лечебные мази, крема и прочие средства ухода за кожей, чтобы они приобрели повышенные заживляющие и регенерирующие свойства. Если выбрать озонатор с повышенной мощностью, то можно достичь более высоких концентраций озона, что позволит убивать бактерии и другие микроорганизмы наиболее быстро и тщательно. Это становится наиболее актуально, если дома находится больной человек – такая профилактика избавит от заражения и ускорит выздоровление, так как чистый воздух – это немаловажное лекарство. Также озон во время обеззараживания помещения не выделяет канцерогенных веществ, что выгодно отличает его от других, более распространенных способов дезинфекции. Распадаясь, озон превращается в молекулу кислорода, оксид углерода и другие компоненты чистого воздуха.

При озонировании воды происходит дезинфекция ее состава и нейтрализация многих вредных элементов – нефтепродуктов, пестицидов, гербицидов, моющих средств, канцерогенов . Тяжелые металлы после озонирования оседают на дно и достаточно слить воду без этого осадка, чтобы полностью избавиться от нежелательных компонентов. При этом естественный полезный состав не нарушается, а наоборот, обогащается кислородом. Такая очистка намного эффективнее фильтров, которые пропускают многие молекулы, и иных способов очищения.

Являясь сильным окислителем, озон убивает все микроорганизмы, содержащиеся в воде, не затрагивая при этом уровень pH воды и содержание минералов. Единственное, что необходимо сделать после озонирования – это подождать немного времени, чтобы дать озону распасться на безопасные соединения. Спустя минимум полчаса, а лучше через час, следует аккуратно перелить озонированную воду в чистую емкость, оставив самый нижний слой воды с осадком.

Осадок также остается на стенках емкости, в которой происходило озонирование. На глаз осадки могут быть малозаметны, однако их лучше не использовать в пищу . После всех манипуляций озонированную воду можно употреблять в сыром виде – она становится полезной для организма. В ней полностью отсутствуют органические вещества, которые отвечают за порчу воды, поэтому сроки хранения такой воды увеличиваются.

В отличие от промышленного озонатора бытовой озонатор не вырабатывает слишком высоких доз озона, что делает его сравнительно безопасным средством. Однако даже в концентрации до 5% в воздухе газ озон может оказать нежелательные воздействия и следует быть осторожным в его использовании.

Меры предосторожности

Озон в высокой концентрации крайне опасен для организма и из безобидного помощника в борьбе за здоровый образ жизни превращается в убийцу. Нельзя дышать озоном в момент, когда работает озонатор и следует тщательно соблюдать меры безопасности: выходить из обрабатываемого помещения, проветривать его после обработки. Окислительная способность озона, помимо пользы, несет с собой и огромный вред: вместе с болезнетворными бактериями и вирусами он способен уничтожить и полезные микроорганизмы, а также причинить вред слизистой и коже.

Попадание высоких концентраций озона в легкие могут спровоцировать серьезные заболевания. Поэтому принесет ли озонатор своему владельцу вред или пользу – целиком зависит от способа эксплуатации и взвешенному осторожному подходу. Необходимо хорошенько проветривать помещение после озонирования и только после этого приступать к его эксплуатации.

Озон в воздухе быстро распадается, превращаясь в кислород и насыщая им помещение . Поэтому при соблюдении необходимых мер безопасности вреда для организма можно полностью избежать. Для этого после озонирования и проветривания следует понюхать запах в комнате – если свежий аромат не достаточно сильный и не превышает концентрации выше, чем в естественных условиях – в горах, лесным утром или после сильной грозы – то опасаться нечего и можно наслаждаться чистым и свежим воздухом.