Озон, фізико-хімічні властивості, застосування. Як озоносфера впливає на наше життя у масштабах планети

МОСКВА, 16 вер — РІА Новини.Міжнародний день охорони озонового шару, тонкого "щита", що захищає все живе на Землі від згубного ультрафіолетового випромінювання Сонця, відзначається у понеділок, 16 вересня — цього дня 1987 року було підписано знаменитий Монреальський протокол.

У нормальних умовах озон, або O3, - блідо-блакитний газ, який у міру охолодження перетворюється на темно-синю рідину, а потім і в синювато-чорні кристали. Усього на озон в атмосфері планети припадає близько 0,6 частини на мільйон за обсягом: це означає, наприклад, що в кожному кубометрі атмосфери всього 0,6 сантиметра кубічного озону. Для порівняння, вуглекислого газу в атмосфері вже близько 400 частин на мільйон, тобто більше двох склянок на той же кубометр повітря.

Насправді таку невелику концентрацію озону можна назвати благом для Землі: цей газ, який на висоті 15-30 кілометрів утворює рятівний озоновий шар, в безпосередній близькості від людини набагато менш "благородний". Озон за російською класифікацією відноситься до речовин найвищого, першого класу небезпеки - це дуже сильний окислювач, який вкрай токсичний для людини.

Розібратися в різних властивостяхнепростого озону РІА Новини допомагав старший науковий співробітник лабораторії каталізу та газової електрохімії хімічного факультету МДУ імені Ломоносова Вадим Самойлович.

Озоновий щит

"Це досить добре вивчений газ, практично все вивчено - всього ніколи не буває, але основне все (відомо) ... У озону багато всяких застосувань. Але і не забувайте, що, взагалі кажучи, життя виникло завдяки озоновому шару - це, напевно, головний момент", - каже Самойлович.

У стратосфері озон утворюється з кисню внаслідок фото хімічних реакцій- Такі реакції починаються під впливом сонячного випромінювання. Там концентрація озону вже вища — близько 8 мілілітрів на кубічний метр. Руйнується газ при "зустрічі" з деякими сполуками, наприклад, атомарним хлором і бромом - саме ці речовини входять до складу небезпечних хлорфторвуглеців, більш відомих як фреони. До появи Монреальського протоколу вони використовувалися, зокрема, у холодильній промисловості та як пропеленти у газових балончиках.

У 2012 році, коли Монреальський протокол відзначав 25-річчя, експерти Програми ООН з навколишнього середовища (UNEP) назвали захист озонового шару однією з чотирьох ключових. екологічних проблем, у вирішенні якої людству вдалося досягти значних успіхів. Тоді ж у UNEP зазначали, що вміст озону в стратосфері перестав знижуватися з 1998 року, і, за прогнозами вчених, до 2050-2075 років може повернутися до рівнів, що фіксувалися до 1980 року.

Озоновий зміг

У 30 кілометрах від поверхні Землі озон "поводиться" добре, але в тропосфері, приземному шарі, він виявляється небезпечним забруднювачем. За даними UNEP, концентрація тропосферного озону в Північній півкулі за останні 100 років зросла майже втричі, що, до того ж, робить його третім за значимістю "антропогенним" парниковим газом.

Тут озон теж не викидається в атмосферу, а утворюється під дією сонячного випромінювання в повітрі, яке вже забруднено "попередниками" озону — оксидами азоту, летючими вуглеводнями та деякими іншими сполуками. У містах, де озон є одним з основних компонентів смогу, у його появі побічно "винні" головним чином викиди автотранспорту.

Страждають від приземного озону не лише люди та клімат. За оцінками фахівців UNEP, зниження концентрації тропосферного озону може допомогти зберегти близько 25 мільйонів тонн рису, пшениці, сої та кукурудзи, які щороку втрачаються через це токсичний для рослин газу.

Саме через те, що приземний озон вже зовсім не такий корисний, фахівці метеослужб та екологічного моніторингу постійно ведуть спостереження за його концентраціями у повітрі великих міст, у тому числі й Москви.

Озон корисний

"Одна з дуже цікавих властивостей озону - бактерицидна. Він за бактерицидністю практично перший серед усіх таких речовин, хлору, перекису марганцю, окису хлору", - зазначає Вадим Самойлович.

Та сама екстремальна природа озону, що робить його дуже сильним окислювачем, пояснює сфери застосування цього газу. Озон використовується для стерилізації та дезінфекції приміщень, одягу, інструментів і, звичайно, очищення води — як питної, так і промислової та навіть стічної.

Крім того, наголошує експерт, озон у багатьох країнах використовується як замінник хлору в установках для відбілювання целюлози.

"Хлор (при реакції) з органікою дає відповідно хлорорганіку, яка набагато отруйніша, ніж просто хлор. великому рахунку, уникнути цього (появи отруйних відходів - ред.) можна або різко зменшивши концентрацію хлору, або просто усунувши його. Один із варіантів - заміна хлору на озон", - пояснив Самойлович.

Озонувати можна й повітря, і це теж дає цікаві результати — так, за словами Самойловича, в Іванові фахівці ВНДІ охорони праці та їхні колеги провели цілу серію досліджень, під час яких "у прядильних цехах у звичайні вентиляції повітропроводи додавали деяку кількість озону". Через війну, поширеність респіраторних захворювань зменшувалася, а продуктивність праці, навпаки, зростала. Озонування повітря на складах харчової продукції може підвищувати її безпеку, і такі досліди в інших країнах теж є.

Озон токсичний

Підступ з використанням озону все той же - його токсичність. У Росії її гранично допустима концентрація (ГДК) по озону в атмосферному повітрі становить 0,16 міліграма на кубічний метр, а повітрі робочої зони — 0,1 міліграма. Тому, зазначає Самойлович, те саме озонування потребує постійного моніторингу, що дуже ускладнює справу.

"Це все-таки техніка досить складна. Вилити відро якогось там бактерициду - це простіше набагато, вилив і все, а тут слідкувати треба, якась підготовка має бути", - каже вчений.

Озон шкодить організму людини повільно, але серйозно – при тривалому знаходженні у забрудненому озоновому повітрі зростає ризик серцево-судинних захворювань та хвороб дихальних шляхів. Вступаючи в реакцію з холестерином, він утворює нерозчинні сполуки, що призводить до розвитку атеросклерозу.

"При концентраціях вище за гранично допустимі можуть виникати головний біль, подразнення слизових, кашель, запаморочення, загальна втома, занепад серцевої діяльності. Токсичний приземний озон призводить до появи або загострення хвороб органів дихання, у групі ризику перебувають діти, люди похилого віку, астматики", — наголошується на сайті Центральної аерологічної обсерваторії (ЦАО) Росгідромета.

Озон вибухонебезпечний

Озон шкідливо не лише вдихати — сірники теж варто сховати подалі, бо цей газ дуже вибухонебезпечний. Традиційно "порогом" небезпечної концентрації газоподібного озону вважається 300-350 мілілітрів на літр повітря, хоча деякі вчені працюють і з вищими рівнями, каже Самойлович. А ось рідкий озон - та сама синя рідина, що темніє в міру охолодження - вибухає мимоволі.

Саме це заважає використовувати рідкий озон як окислювач у ракетному паливі — такі ідеї з'явилися незабаром після початку космічної ери.

"Наша лабораторія в університеті виникла якраз на такій ідеї. У кожного палива ракетного є своя теплотворна здатність у реакції, тобто скільки тепла виділяється, коли воно згоряє, і звідси наскільки потужною буде ракета. Так ось відомо, що найпотужніший варіант — рідкий водень змішувати з рідким озоном... Але є один мінус. Рідкий озон вибухає, причому вибухає спонтанно, тобто без жодних видимих ​​причин", - каже представник МДУ.

За його словами, і радянські, і американські лабораторії витратили "величезну кількість сил і часу на те, щоб зробити це якоюсь безпечною (справою) — з'ясувалося, що зробити це неможливо". Самойлович згадує, що одного разу колегам із США вдалося отримати особливо чистий озон, який "начебто" не вибухав, "вже все били в літаври", але потім вибухнув весь завод, і роботи було припинено.

"У нас були випадки, коли, скажімо, колба з рідким озоном стоїть, стоїть, рідкий азот підливають туди, а потім - чи азот там википів, чи то що - приходиш, а там половини установки немає, все рознесло в пил. він вибухнув - хто його знає", - зазначає вчений.

ОЗОН O3 (від грец. ozon-пахнучий) - алотропна модифікація кисню, яка може існувати у всіх трьох агрегатних станах. Озон - нестабільна сполука, і навіть за кімнатної температури повільно розкладається на молекулярний кисень, проте озон перестав бути радикалом.

Фізичні властивості

Молекулярна вага = 47,9982 г/моль. Газоподібний озон має щільність 2,144 10-3 г/см3 при тиску 1 атм і 29°.

Озон – речовина особлива. Він украй нестабільний і при підвищенні концентрації легко диспропорціонує за загальною схемою: 2О3 -> 3О2.

Озон за нормальних умов - газ із різким запахом. При дуже низьких концентраціях запах озону відчувається як приємна свіжість, але зі збільшенням концентрації стає неприємним. Запах замерзлої білизни - запах озону. До нього легко звикнути.

Основна його кількість зосереджена в так званому озонному поясі на висоті 15-30 км. У поверхні землі концентрація озону значно менша і абсолютно безпечна для живих істот; Існує навіть думка, що повна його відсутність також негативно позначається на працездатності людини.

При концентраціях близько 10 ГДК озон відчувається дуже добре, але за кілька хвилин відчуття зникає практично повністю. Це необхідно мати на увазі під час роботи з ним.

Проте озон забезпечує збереження життя Землі, т.к. озоновий шар затримує найбільш згубну для живих організмів і рослин частину ультрафіолетового випромінювання Сонця з довжиною хвилі менше 300 нм, поряд з СО2 поглинає ик-випромінювання Землі, перешкоджаючи її охолодженню.

Озон сильніший за кисень розчинний у воді. У воді озон розкладається значно швидше, ніж у газовій фазі, причому винятково великий вплив на швидкість розкладання має домішок, особливо іонів металів.

Рис1. Розкладання озону в різних видахводи при температурі 20°С (1 - бідистилят; 2 - дистилят; 3 - вода "з-під крана"; 4 - фільтрована озерна вода)

Озон добре адсорбується силікагелем та алюмогелем. При парціальному тиску озону, наприклад, 20 мм рт. ст., і при 0 С силікагель поглинає близько 0,19% озону за вагою. При низьких температурах адсорбція помітно слабшає. В адсорбованому стані озон дуже стійкий. Потенціал іонізації озону дорівнює 12,8 еВ.

Хімічні властивості озону

Вони відрізняються двома головними рисами - нестійкістю та окислювальною здатністю. Примішаний до повітря в малих концентраціях, він розкладається порівняно повільно, але при підвищенні температури розкладання його прискорюється і при температурі понад 100° стає дуже швидким.

Присутність у повітрі NO2, Cl, а також каталітична дія оксидів металів – срібла, міді, заліза, марганцю – прискорюють розкладання озону. Озон має такі сильні окислювальні властивості, оскільки один з атомів кисню дуже легко відщеплюється від його молекули. Легко перетворюється на кисень.

Озон окислює за нормальної температури більшість металів. Кислі водні розчини озону досить стійкі, у лужних розчинах озон швидко руйнується. Метали змінної валентності (Mn, Co, Fe та ін), багато оксидів, перекису та гідроксиду ефективно руйнують озон. Більшість металевих поверхонь покривається плівкою оксиду у найвищому валентному стані металу (наприклад, PbO2, AgO або Ag2O3, HgO).

Озон окислює всі метали, крім золота і металів платинової групи, реагує з більшістю інших елементів, розкладає галогеноводороды (крім HF), переводить нижчі оксиди у вищі тощо.

Він не окислює золото, платину, іридій, сплав 75% Fe + 25% Cr. Чорний сірчистий свинець PbS він звертає в білий сірчанокислий PbSO4, миш'яковистий ангідрид Аs2O3 - в миш'яковий As2O5 і т.д.

Реакція озону з іонами металів змінної валентності (Мn, Сr і Со) Останніми рокамизнаходить практичне застосування для синтезу напівпродуктів для барвників, вітаміну РР (ізонікотинова кислота) та ін. При цьому іони Сr3+ переходять у Сr6+ і окислюють метилпіридин тільки по метальних групах. За відсутності солей металів руйнується переважно ароматичне ядро.

Озон реагує і з багатьма газами, які є в атмосфері. Сірководень H2S при з'єднанні з озоном виділяє вільну сірку, сірчистий ангідрид SO2 перетворюється на сірчаний SO3; закис азоту N2O - в окис NO, оксид азоту NO швидко окислюється до NO2, своєю чергою NO2 також реагує з озоном, причому в кінцевому рахунку утворюється N2O5; аміак NH3 - в азотноаміачну сіль NH4NO3.

Одна з найважливіших реакцій озону з неорганічними речовинами- Розкладання ним йодистого калію. Ця реакція широко використовується для визначення кількісного озону.

Озон реагує часом і з твердими речовинами, утворюючи озоніди. Виділено озоніди лужних металів, лужноземельних металів: стронцію, барію, причому температура їх стабілізації зростає у зазначеному ряду; Са(O3) 2 стабільний при 238 К, (O3) 2 при 273 К. Озоніди розкладаються з утворенням надперекису, наприклад NaO3 -> NaO2 + 1/2O2. Різні озоніди утворюються також при реакціях озону з органічними сполуками.

Озон окислює численні органічні речовини, насичені, ненасичені та циклічні вуглеводні. Опубліковано багато робіт з дослідження складу продуктів реакції озону з різними ароматичними вуглеводнями: бензолом, ксилолами, нафталіном, фенантреном, антраценом, бензантраценом, дифеніламіном, хіноліном, акриловою кислотою та ін. Він знебарвлює індиго і багато інших органічних барвників, відбілювання тканин.

Швидкість реакції озону з подвійним зв'язком С=С у 100 000 разів вище, ніж швидкість реакції озону з одинарним зв'язком З-С. Тому від озону в першу чергу страждають каучуки та гуми. Озон реагує з подвійним зв'язком із утворенням проміжного комплексу:

Ця реакція йде досить швидко вже за температур нижче 0°С. У разі граничних сполук озон є ініціатором звичайної реакції окислення:

Цікавою є взаємодія озону з деякими органічними барвниками, які сильно флюоресцують за наявності озону в повітрі. Такі, наприклад, ейхрозин, рибофлавін і люмінол (триамінофталгідразид), і особливо, родамін-В і, подібний до нього родамін-С.

Високі окисні властивості озону, руйнуючі органічні речовини і окислювальні метали (особливо залізо) до нерозчинної форми, здатність розкладати розчинні у воді газоподібні сполуки, насичувати водні розчини киснем, низька стійкість озону у воді та самоліквідація його небезпечних для людини властивостей - все це робить озон найбільш привабливою речовиною для підготовки господарської води та обробки різних стоків.

Синтез озону

Озон утворюється в газовому середовищі, що містить кисень, якщо виникнуть умови, за яких кисень дисоціює на атоми. Це можливо у всіх формах електричного розряду: тліючому, дуговому, іскровому, коронному, поверхневому, бар'єрному, безелектродному тощо. Основною причиною дисоціації є зіткнення молекулярного кисню з електронами, що прискорені в електричному полі.

Крім розряду дисоціацію кисню викликають УФ-випромінювання з діної хвилі менше 240 нм та різні частинки високої енергії: альфа-, бета-, гамма - частки, рентгенівське промінняі т.п. Озон одержують також при електролізі води.

Практично у всіх джерелах освіти озону існує група реакцій, у яких озон розкладається. Вони заважають утворенню озону, але реально існують, і їх потрібно враховувати. Сюди входить термічне розкладання в об'ємі та на стінках реактора, його реакції з радикалами та збудженими частинками, реакції з добавками та домішками, які можуть контактувати з киснем та озоном.

Повний механізм складається із значної кількості реакцій. Реальні установки, на якому б принципі вони не працювали, показують високі енергетичні витрати на вироблення озону. ККД генератора озону залежить від того, на яку - повну або активну - потужність розраховується одиниця маси озону, що утворився.

Бар'єрний розряд

Під бар'єрним розрядом розуміють розряд, що виникає між двома діелектриками або діелектриком та металом. Через те, що електричний ланцюг розірваний діелектриком, живлення здійснюється лише змінним струмом. Вперше озонатор, близький до сучасних, було запропоновано 1897 р. Сіменсом.

При невеликих потужностях озонатор можна не охолоджувати, так як тепло, що виділяється, виноситься з потоком кисню і озону. У промислових виробництвах озон також синтезують у дугових озонаторах (плазмотрони), у генераторах озону тліючого (лазери) та поверхневого розряду.

Фотохімічний спосіб

Основна частка виробленого Землі озону у природі утворюється фотохімічним способом. У практичній діяльності фотохімічні методи синтезу грають меншу роль, ніж синтези в бар'єрному розряді. Головна сфера їх використання - отримання середніх та малих концентрацій озону. Такі концентрації озону потрібні, наприклад, при випробуванні гумотехнічних виробів на стійкість до розтріскування під дією озону. На практиці для виробництва озону даним методом застосовуються ртутні та ексімерні ксенонові лампи.

Електролітичний метод синтезу

Перша згадка про утворення озону в електролітичних процесах відноситься до 1907 р. Однак досі механізм його утворення залишається незрозумілим.

Зазвичай як електроліт застосовують водні розчини хлорної або сірчаної кислоти, електроди виготовляють з платини. Використання кислот, мічених О18, показало, що вони не віддають свого кисню під час утворення озону. Тому брутто-схема повинна враховувати лише розкладання води:

Н2О + O2 -> O3 + 2Н + + e-

з можливим проміжним утворенням іонів чи радикалів.

Утворення озону під дією іонізуючого випромінювання

Озон утворюється у низці процесів, що супроводжуються збудженням молекули кисню або світлом, або електричним полем. При опроміненні кисню іонізуючою радіацією можуть виникати збуджені молекули, і спостерігається утворення озону. Утворення озону під дією іонізуючого випромінювання досі не було використано для синтезу озону.

Освіта озону у НВЧ-полі

При пропущенні струменя кисню через НВЧ-поле спостерігалося утворення озону. Цей процес мало вивчений, хоча генератори, що ґрунтуються на цьому явищі, часто використовуються в лабораторній практиці.

Застосування озону в побуті та вплив його на людину

Озонування води, повітря та інших речовин

Озонована вода не містить токсичних галогенметанів – типових домішок стерилізації води хлором. Процес озонування проводять у барботажних ваннах чи змішувачах, у яких очищена від суспензій вода змішується з озонованим повітрям чи киснем. Недолік процесу – швидке руйнування О3 у воді (період напіврозпаду 15-30 хвилин).

Озонування застосовують також у харчовій промисловості для стерилізації холодильників, складів, усунення неприємного запаху; у медичній практиці - для знезараження відкритих ранта лікування деяких хронічних захворювань (трофічні виразки, грибкові захворювання), озонування венозної крові, фізіологічних розчинів.

Сучасні озонатори, в яких озон отримують за допомогою електричного розряду в повітрі або в кисні, складаються з генераторів озону та джерел живлення і є складовою озонаторних установок, що включають, крім озонаторів, допоміжні пристрої.

В даний час озон є газом, що використовується в так званих озонових технологіях: очищення та підготовка питної води, очищення стічних вод (побутових та промислових стоків), відходів газів та ін.

Залежно від технології використання озону продуктивність озонатора може становити від часток грама до десятків кілограмів озону на годину. Спеціальні озонатори застосовуються для газової стерилізації медичного інструментарію та дрібного обладнання. Стерилізація здійснюється в штучно зволоженому озонокисневому середовищі, що заповнює стерилізаційну камеру. Цикл стерилізації складається із стадії заміщення повітря в стерилізаційній камері зволоженою озонокисневою сумішшю, стадії стерилізаційної витримки та стадії заміщення озонокисневої суміші в камері мікробіологічно очищеним повітрям.

Озонатори, які застосовуються в медицині для озонотерапії, мають широкий діапазон регулювання концентрації озонокисневої суміші. Гарантована точність концентрації озонокисневої суміші, що виробляється, контролюється системою автоматики озонатора і автоматично підтримується.

Біологічна дія озону

Біологічна дія озону залежить від способу його застосування, дози та концентрації. Багато його ефектів у різних діапазонах концентрацій виявляються різною мірою. В основі лікувальної дії озонотерапії лежить застосування озонокисневих сумішей. Високий окислювально-відновний потенціал озону обумовлює його системну (відновлення кисневого гомеостазу) та локальну (виражену дезінфікуючу) лікувальну дію.

Вперше озон як антисептичний засіб був використаний А. Wolff у 1915 р. для лікування інфікованих ран. В останні роки озонотерапію успішно застосовують практично у всіх галузях медицини: у невідкладній та гнійній хірургії, загальній та інфекційній терапії, гінекології, урології, гастроентерології, дерматології, косметології та ін. Використання озону обумовлено його унікальним спектром впливу на організм, у т.ч. імуномодулюючим, протизапальним, бактерицидним, противірусним, фунгіцидним та ін.

Однак не можна і заперечувати, що методи використання озону в медицині, незважаючи на явні переваги за багатьма біологічними показниками, широкого застосування досі не отримали. Згідно з літературними даними, високі концентрації озону є абсолютно бактерицидними практично для всіх штамів мікроорганізмів. Тому озон використовується у клінічній практиці як універсальний антисептик при санації інфекційно-запальних осередків різної етіології та локалізації.

У літературі зустрічаються дані про підвищену ефективність антисептичних препаратів після їхнього озонування при лікуванні гострих гнійних хірургічних захворювань.

Висновки щодо побутового використання озону

Насамперед, потрібно беззастережно підтвердити факт застосування озону в практиці лікування у багатьох галузях медицини, як терапевтичного та знезаражувального засобу, проте говорити про широке його застосування поки що не доводиться.

Озон сприймається людиною з найменшими побічними алергічними проявами. І навіть якщо в літературі можна знайти згадку про індивідуальну непереносимість O3, то ці випадки ніяк не можуть бути порівнянними, наприклад, з хлоровмісними та іншими галогенопохідними антибактеріальними препаратами.

Озон – трихатомний кисень і найбільш екологічний. Кому не знайомий його запах "свіжості" - у літні спекотні дні після грози?! Постійна присутність їх у земної атмосфері відчуває у собі будь-який живий організм.

Огляд складено за матеріалами Інтернету.

Озон – це газ природного походження, який, перебуваючи у стратосфері, оберігає населення планети від негативного впливу ультрафіолетових променів. У медицині цю речовину часто використовують для стимуляції кровотворення та підвищення імунітету. У той же час при природному утворенні озону в тропосфері внаслідок взаємодії прямих сонячних променів та вихлопних газів його вплив на людський організм протилежний. Вдихання повітря з підвищеною концентрацією газу може призвести не тільки до загострення алергічних реакцій, а й до розвитку неврологічних порушень.

Характеристики озону

Озон є газ, що складається з трьох атомів кисню. У природі він утворюється внаслідок прямих променів сонця на атомарний кисень.

Залежно від форми і температури колір озону може змінюватись від світло-блакитного до темно-синього. З'єднання молекул у цьому газі дуже нестійке – через кілька хвилин після утворення речовина розпадається на атоми кисню.

Озон є сильним окислювачем, завдяки чому часто використовується у промисловості, ракетобудуванні, медицині. У разі виробництва цей газ присутній при зварювальних роботах, процедурах електролізу води, виготовленні пероксиду водню.

Відповідаючи на питання отруйний озон чи ні, фахівці дають ствердну відповідь. Цей газ відноситься до найвищого класу токсичності, якому відповідають багато бойових отруйних речовин, у тому числі синильна кислота.

Вплив газу на людину

У ході численних досліджень вчені дійшли висновку, що вплив озону на організм людини залежить від того, скільки газу проникає в легені разом з повітрям. Всесвітньою організацією охорони здоров'я було встановлено такі гранично допустимі концентрації озону:

• у житловій зоні – до 30 мкг/м 3 ;
• у промисловій зоні – не більше 100 мкг/м3.

Одноразове максимальне дозування речовини не повинно перевищувати 0,16 мг/м 3 .

Негативний вплив

Негативний вплив озону на організм часто спостерігається у людей, яким доводиться стикатися з цим газом у виробничих умовах: фахівцям ракетобудівної галузі, працівникам, які використовують озонатори та ультрафіолетові лампи.

Тривалий та регулярний вплив озону на людину призводить до таких наслідків:

• подразнення органів дихальної системи;
• розвиток астми;
• пригнічення дихальної функції;
• підвищення ризику алергічних реакцій;
• збільшення можливості розвитку чоловічої безплідності;
• зниження імунітету;
• зростання канцерогенних клітин.

Найактивніше озон впливає на чотири групи людей: дітей, осіб з підвищеною чутливістю, спортсменів, які проводять тренування поза приміщеннями, та людей похилого віку. Крім того, до зони ризику входять пацієнти з хронічними патологіями дихальної та серцево-судинної систем.

В результаті контакту у виробничих умовах з рідким озоном, кристалізація якого настає при температурі -200 градусів Цельсія, можливе настання глибокого обмороження.

Позитивний вплив

Максимальна кількість озону знаходиться у стратосферному шарі повітряної оболонки планети. Озоновий пласт, що знаходиться там, сприяє поглинанню найшкідливішої частини ультрафіолетових променів сонячного спектру.

У ретельно вивірених дозуваннях медичний озон або киснево-озонова суміш має на організм людини сприятливий вплив, завдяки чому часто використовується з лікувальною метою.

Під контролем лікаря використання цієї речовини дозволяє досягти наступних результатів:

Історії наших читачів

Володимир
61 рік

• усунути кисневу недостатність;
• посилити окислювально-відновні процеси, що протікають в організмі;
• знизити наслідки інтоксикації за рахунок виведення токсинів;
• усунути больовий синдром;
• покращити кровотік та забезпечити постачання кров'ю всіх органів;
• відновити правильне функціонування печінки при її різних захворюваннях, у тому числі гепатиті.

Крім цього, використання у медичній практиці озонотерапії дозволяє покращити загальний стан пацієнта: стабілізувати сон, зменшити нервозність, підвищити імунітет, усунути хронічну втому.

Завдяки здатності до окислення інших хімічних елементів озон часто використовується як засіб для дезінфекції. Ця речовина дозволяє ефективно боротися з грибками, вірусами та бактеріями.

Застосування озонаторів

Описані позитивні властивості, що надаються озоном, призвели до виробництва та використання в промислових та побутових умовах озонаторів – пристроїв, що продукують тривалентний кисень.

Використання таких приладів у промисловості дозволяє здійснити такі заходи:

• продезінфікувати повітря у приміщенні;
• знищити плісняву та грибки;
• знезаразити воду та каналізаційні стоки;

У медичних закладах озонатори використовуються для дезінфекції приміщень, стерилізації інструментарію та витратних матеріалів.

Використання озонаторів поширене й у домашніх умовах. Такі прилади часто застосовуються для збагачення повітря киснем, дезінфекції води та усунення вірусів та бактерій з посуду або предметів побуту, які використовуються людиною з інфекційним захворюванням.

При використанні озонатора в побуті необхідно дотримуватись усіх умов, вказаних виробником приладу. Категорично заборонено перебувати в приміщенні при включеному пристрої, а також відразу ж вживати очищену за його допомогою воду.

Симптоматика отруєння

Проникнення високої концентрації озону в організм людини через органи дихання або тривалу взаємодію з цією речовиною здатне викликати важку інтоксикацію. Симптоми отруєння озоном можуть проявитися як різко при одноразовому вдиханні великої кількості цієї речовини, так і виявлятися поступово при хронічній інтоксикації внаслідок недотримання умов праці або правил використання побутових озонаторів.

Першими виявляються ознаки отруєння з боку дихальної системи:

• першіння та печіння у горлі;
• утруднене дихання, задишка;
• неможливість зробити глибокий вдих;
• поява частого та переривчастого дихання;
• біль у загрудинній ділянці.

При дії газу на очі може спостерігатися їх сльозогінність, виникнення різі, почервоніння слизової оболонки, розширення судин. У деяких випадках відбувається погіршення чи повна втратазору.

При систематичному контакті озон може проводити організм людини так:

• відбуваються структурні перетворення бронхів;
• розвиваються та загострюються різні захворювання дихальних шляхів: пневмонії, бронхіти, астми, емфіземи;
• зниження обсягу дихання призводить до нападів задухи та повного припинення дихальної функції.

Крім впливу на органи дихання, хронічне отруєння озоном спричиняє патологічні процеси у функціонуванні інших систем організму:

• розвиток неврологічних порушень – зниження рівня концентрації та уваги, поява головного болю, порушення координації рухів;
• загострення хронічних захворювань;
• порушення згортання крові, розвиток анемій, виникнення кровотеч;
• загострення алергічних реакцій;
• порушення в організмі окисних процесів, в результаті якого відбувається поширення вільних радикалів та руйнування здорових клітин;
• розвиток атеросклерозу;
• погіршення секреторної функціональності шлунка

Перша допомога при отруєнні озоном

Гостре отруєння озоном може призвести до тяжких наслідків, аж до смертельного наслідку, тому при виникненні підозри на інтоксикацію потерпілому має бути негайно надано долікарську допомогу. До приїзду фахівців необхідно здійснити такі заходи:

1. Винести потерпілого із зони ураження токсичною речовиною або забезпечити приплив у приміщення свіжого повітря.
2. Розстебнути тісний одяг, надати людині напівсидяче становище, не допускаючи закидання голови.
3. У разі припинення самостійного дихання та зупинки серця провести реанімаційні заходи – штучне дихання з рота до рота та непрямий масаж серця.

При контакті озону з очима необхідно зробити промивання великою кількістю проточної води.

У разі впливу на людину рідкого озону в жодному разі не можна намагатися видалити з постраждалого одяг у місці його зіткнення з тілом. До приїзду фахівців варто промивати уражену ділянку великою кількістю води.

Окрім надання постраждалому першої допомоги, необхідно негайно доставити його до лікувального закладу або викликати карету швидкої допомоги, оскільки подальші заходи щодо інтоксикації можуть бути проведені лише кваліфікованим медичним персоналом.

Лікування отруєння

Для усунення отруєння озоном в умовах медичного стаціонару вживаються такі заходи:

• виконують лужні інгаляції для усунення подразнення верхніх дихальних шляхів;
• призначають лікарські препарати для припинення кашлю та відновлення функцій дихання;
• при гострій дихальній недостатності пацієнта підключають до апарату штучної вентиляції легень;
• при ураженні очей призначаються судинозвужувальні та знезаражувальні препарати;
• у разі тяжкого отруєння проводиться терапія щодо нормалізації функцій серцево-судинної системи;
• здійснюється антиоксидантна терапія.

Наслідки

Тривале вплив озону на організм людини за неправильних умов праці чи порушенні правил використання озонатора призводить до хронічного отруєння. Цей стан часто спричиняє розвиток таких наслідків:

• Утворення пухлин. Причина цього явища полягає в канцерогенній дії озону, внаслідок якого відбувається пошкодження геному клітин та розвиток їхньої мутації.
• Розвиток чоловічої безплідності. При систематичному вдиханні озону відбувається порушення сперматогенезу, внаслідок якого втрачається можливість продовження роду.
• Неврологічні патології. У людини відбувається порушення уваги, погіршення сну, загальна слабкість, регулярне виникнення головного болю.

Профілактика

Щоб уникнути отруєння озоном, фахівці рекомендують дотримуватися наступних рекомендацій:

• Відмовитися від занять спортом поза приміщеннями у спеку, особливо влітку. Бажано виконувати фізичні вправи в приміщеннях або на місцевості, віддаленій від великих промислових підприємств та широких автомобільних доріг, у ранкові та вечірні години.
• У спеку необхідно якомога рідше перебувати поза приміщеннями, особливо в місцевості з підвищеною загазованістю.
• При контакті з озоном у промислових умовах приміщення має бути обладнане витяжною вентиляцією. Крім цього, під час виробничого процесу необхідно використовувати пристрої захисту, а також спеціальні датчики, що відображають рівень газу в приміщенні. Час безпосереднього контакту з озоном має бути максимально скороченим.

При виборі побутового озонатора важливо звернути увагу на його технічні характеристики та відповідний сертифікат. Придбання несертифікованого приладу може призвести до виникнення інтоксикації тривалентним киснем. Перед використанням приладу необхідно ознайомитися з правилами його експлуатації та запобіжними засобами.

Інтоксикація озоном – досить тяжкий стан, який потребує негайного втручання медичних працівників. Тому варто пам'ятати, що при роботі з цим газом або застосуванні побутових озонаторів варто дотримуватися техніки безпеки, а за найменшої підозри на отруєння – звертатися до лікувального закладу.

Вперше вчені дізналися про існування невідомого ним газу, коли почали експериментувати із електростатичними машинами. Сталася це у 17 столітті. Але почали вивчати новий газ лише наприкінці наступного сторіччя. У 1785 році голландський фізик Мартін ван Марум отримав озон, пропускаючи через кисень електричні іскри. Назва ж озон з'явилося лише 1840; його вигадав швейцарський хімік Крістіан Шенбейн, провівши його від грецького ozon - пахне. за хімічного складуцей газ не відрізнявся від кисню, але був значно агресивнішим. Так, він миттєво окислював безбарвний йодид калію із виділенням бурого йоду; цю реакцію Шенбейн використовував визначення озону за рівнем посиніння паперу, просоченої розчином іодиду калію і крохмалю. Навіть малоактивні при кімнатній температурі ртуть та срібло у присутності озону окислюються.

Виявилося, що молекули озону, як і кисню, складаються лише з атомів кисню, тільки з двох, та якщо з трьох. Кисень О2 та озон О3 – єдиний приклад утворення одним хімічним елементом двох газоподібних (за звичайних умов) простих речовин. У молекулі О3 атоми розташовані під кутом, тому ці молекули є полярними. Виходить озон у результаті «прилипання» до молекул О2 вільних атомів кисню, які утворюються з молекул кисню під дією електричних розрядів, ультрафіолетових променів, гамма-квантів, швидких електронів та інших часток високої енергії. Озоном завжди пахне біля електричних машин, що працюють, у яких «іскрять» щітки, біля бактерицидних ртутно-кварцових ламп, які випромінюють ультрафіолет. Атоми кисню виділяються і під час деяких хімічних реакцій. Озон утворюється в малих кількостях при електролізі підкисленої води, при повільному окисленні повітря вологого білого фосфору, при розкладанні сполук з високим вмістом кисню (KMnO4, K2Cr2O7 та ін.), при дії на воду фтору або на пероксид барію концентрованої сірчаної кислоти. Атоми кисню завжди присутні в полум'ї, тому якщо спрямувати струмінь стисненого повітря поперек полум'я кисневого пальника, у повітрі виявиться характерний запах озону.
Реакція 3O2 → 2O3 дуже ендотермічна: для отримання 1 моль озону треба витратити 142 кДж. Зворотна реакція йде з виділенням енергії та здійснюється дуже легко. Відповідно озон нестійкий. У відсутність домішок газоподібний озон повільно розкладається при температурі 70 ° С і швидко - вище 100 ° С. Швидкість розкладання озону значно збільшується у присутності каталізаторів. Ними можуть бути і гази (наприклад, оксид азоту, хлор), і багато твердих речовин (навіть стінки судини). Тому чистий озон отримати важко, а працювати з ним небезпечно через можливість вибуху.

Не дивно, що багато десятиліть після відкриття озону невідомі навіть основні його фізичні константи: довго нікому не вдавалося отримати чистий озон. Як писав у своєму підручнику Основи хімії Д.І.Менделєєв, «при всіх способах приготування газоподібного озону вміст його в кисні завжди незначний, зазвичай лише кілька десятих часток відсотка, рідко 2%, і тільки при дуже зниженій температурі воно досягає 20%». Лише в 1880 французькі вчені Ж. Готтфейль і П. Шаппюї отримували озон із чистого кисню при температурі мінус 23 ° С. Виявилося, що в товстому шарі озон має гарне синє забарвлення. Коли охолоджений озонований кисень повільно стиснули, газ став темно-синім, а після швидкого скидання тиску температура ще більша знизилася і утворилися краплі рідкого озону темно-фіолетового кольору. Якщо ж газ не охолоджували або стискали швидко, то озон миттєво, з жовтим спалахом переходив у кисень.

Пізніше розробили зручний метод синтезу озону. Якщо піддати електролізу концентрований розчин хлорної, фосфорної або сірчаної кислоти з охолоджуваним анодом з платини або з оксиду свинцю (IV), то газ, що виділяється на аноді, міститиме до 50% озону. Було уточнено і фізичні константи озону. Він зріджується набагато легше кисню - при температурі -112 ° С (кисень - при -183 ° С). При -192,7 ° С озон твердне. Твердий озон має синьо-чорний колір.

Досліди із озоном небезпечні. Газоподібний озон здатний вибухати, якщо його концентрація у повітрі перевищить 9%. Ще легше вибухають рідкий і твердий озон, особливо при контакті з речовинами, що окислюються. Озон можна зберігати за низьких температур у вигляді розчинів у фторованих вуглеводнях (фреонах). Такі розчини мають блакитний колір.

Хімічні властивості озону.

Для озону характерна надзвичайно висока реакційна здатність. Озон – один із найсильніших окислювачів і поступається у цьому відношенні лише фтору та фториду кисню OF2. Чинний початок озону як окислювача – атомарний кисень, що утворюється під час розпаду молекули озону. Тому, виступаючи як окислювач, молекула озону, зазвичай, «використовує» лише одне атом кисню, а два інших виділяються як вільного кисню, наприклад, 2KI + O3 + H2O → I2 + 2KOH + O2. Також відбувається окислення багатьох інших сполук. Однак бувають і винятки, коли молекула озону використовує для окислення всі три атоми кисню, що є в неї, наприклад, 3SO2 + O3 → 3SO3; Na2S + O3 → Na2SO3.

Дуже важлива відмінність озону від кисню в тому, що озон виявляє окислювальні властивості вже за кімнатної температури. Наприклад, PbS і Pb(OH)2 у звичайних умовах не реагують з киснем, тоді як у присутності озону сульфід перетворюється на PbSO4, а гідроксид – на PbO2. Якщо в посудину з озоном налити концентрований розчин аміаку, з'явиться білий дим – озон окислив аміак з утворенням нітриту амонію NH4NO2. Особливо характерна для озону здатність «чорнити» срібні вироби з утворенням AgO та Ag2O3.

Приєднавши один електрон і перетворившись на негативний іон О3, молекула озону стає більш стабільною. «Озонокислі солі», що містять такі аніони, або озоніди були відомі давно – їх утворюють усі лужні металиКрім літію, причому стійкість озонідів зростає від натрію до цезію. Відомі деякі озоніди лужноземельних металів, наприклад, Са(О3)2. Якщо направити на поверхню твердого сухого лугу струмінь газоподібного озону, то утворюється оранжево-червона кірка, що містить озоніди, наприклад, 4КОН + 4О3 → 4КО3 + О2 + 2Н2О. При цьому твердий луг ефективно зв'язує воду, що оберігає озонид від негайного гідролізу. Однак при надлишку води озоніди бурхливо розкладаються: 4КО3 + 2Н2О → 4КОН + 5О2. Розкладання йде при зберіганні: 2КО3 → 2КО2 + О2. Озоніди добре розчиняються в рідкому аміаку, що дозволило виділити їх у чистому вигляді та вивчити їх властивості.

Органічні речовини, з якими озон стикається, він зазвичай руйнує. Так, озон, на відміну хлору, здатний розщеплювати бензольне кільце. Під час роботи з озоном не можна використовувати гумові трубки та шланги – вони миттєво «прохудяться». Реакції озону з органічними сполуками йдуть із великою кількістю енергії. Наприклад, ефір, спирт, вата, змочена скипидаром, метан та багато інших речовин самозаймисти при зіткненні з озонованим повітрям, а змішання озону з етиленом призводить до сильного вибуху.

Застосування озону.

Озон який завжди «спалює» органічні речовини; у ряді випадків вдається провести специфічні реакції із сильно розведеним озоном. Наприклад, при озонуванні олеїнової кислоти (вона в великих кількостяхміститься в рослинних оліях) утворюється азелаїнова кислота НООС(СН2)7СООН, яку використовують для отримання високоякісних мастил, синтетичних волокон і пластифікаторів для пластмас. Аналогічно одержують адипінову кислоту, яку використовують при синтезі найлону. У 1855 Шенбейн відкрив реакцію з озоном ненасичених сполук, що містять подвійні зв'язки С=С, але тільки в 1925 німецький хімік Х. Штаудінгер встановив механізм цієї реакції. Молекула озону приєднується до подвійного зв'язку з утворенням озоніду – цього разу органічного, причому на місце одного із зв'язків С=С встає атом кисню, а на місце іншого – угруповання –О–О–. Хоча деякі органічні озоніди виділені у чистому вигляді (наприклад, озонид етилену), цю реакцію зазвичай проводять у розведеному розчині, оскільки у вільному вигляді озоніди – дуже нестійкі вибухові речовини. Реакція озонування ненасичених сполук користується у хіміків-органіків великою шаною; Завдання з цією реакцією часто пропонують навіть на шкільних олімпіадах. Справа в тому, що при розкладанні озоніду водою утворюються дві молекули альдегіду або кетону, які легко ідентифікувати і далі встановити будову вихідної ненасиченої сполуки. Таким чином, хіміки ще на початку 20 століття встановили будову багатьох важливих органічних сполук, у тому числі природних, що містять зв'язки С=С.

Важлива сфера застосування озону – знезараження питної води. Зазвичай, воду хлорують. Однак деякі домішки у воді під дією хлору перетворюються сполуки з дуже неприємним запахом. Тому вже давно запропоновано замінити хлор озоном. Озонована вода не набуває стороннього запаху чи смаку; при повному окисленні озоном багатьох органічних сполук утворюються лише вуглекислий газ та вода. Очищають озоном та стічні води. Продукти окислення озоном навіть таких забруднювачів як феноли, ціаніди, поверхнево-активні речовини, сульфіти, хлорамини, є нешкідливими сполуками без кольору і запаху. Надлишок озону досить швидко розпадається з утворенням кисню. Однак озонування води обходиться дорожче, ніж хлорування; крім того, озон не можна перевозити, і він повинен проводитись на місці використання.

Озон у атмосфері.

Озона атмосфері Землі трохи – 4 млрд. тонн, тобто. у середньому всього 1 мг/м3. Концентрація озону зростає з віддаленням від Землі і досягає максимуму в стратосфері, на висоті 20-25 км - це і є «озоновий шар». Якщо весь озон з атмосфери зібрати біля Землі при нормальному тиску, вийде шар товщиною всього близько 2-3 мм. І ось такі малі кількості озону у повітрі фактично забезпечують життя на Землі. Озон створює «захисний екран», що не пропускає до поверхні Землі жорсткі ультрафіолетові сонячні промені, згубні для живого.

В останні десятиліття велика увага приділяється появі так званих «озонових дірок» – областях із значно зменшеним вмістом стратосферного озону. Через такий щит до поверхні Землі доходить більш жорстке ультрафіолетове випромінювання Сонця. Тому вчені давно стежать за озоном у атмосфері. У 1930 р. англійський геофізик С.Чепмен для пояснення постійної концентрації озону в стратосфері запропонував схему з чотирьох реакцій (ці реакції отримали назву циклу Чепмена, в них М означає будь-який атом або молекулу, які забирають надмірну енергію):

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

Перша та четверта реакції цього циклу – фотохімічні, вони йдуть під дією сонячної радіації. Для розпаду молекули кисню на атоми потрібно випромінювання з довжиною хвилі менше 242 нм, тоді як озон розпадається при поглинанні світла в області 240-320 нм (остання реакція якраз і захищає нас від жорсткого ультрафіолету, оскільки кисень у цій спектральній області не поглинає) . Інші дві реакції термічні, тобто. йдуть без дії світла. Дуже важливо, що третя реакція, що веде до зникнення озону, має енергію активації; це означає, що така реакція може збільшуватися під дією каталізаторів. Як з'ясувалося, основним каталізатором розпаду озону є оксид азоту NO. Він утворюється у верхніх шарах атмосфери з азоту та кисню під дією найжорсткішої сонячної радіації. Потрапляючи в озоносферу, він входить у цикл із двох реакцій O3 + NO → NO2 + O2, NO2 + O → NO + O2, у яких його вміст у атмосфері не змінюється, а стаціонарна концентрація озону знижується. Існують інші цикли, що призводять до зниження вмісту озону в стратосфері, наприклад, за участю хлору:

Cl + O3 → ClO + O2
ClO+O → Cl+O2.

Руйнують озон також пил та гази, які у великій кількості потрапляють в атмосферу при виверженні вулканів. Останнім часом виникло припущення, що озон також ефективно руйнує водень, що виділяється із земної кори. Сукупність всіх реакцій освіти та розпаду озону призводить до того, що середній час життя молекули озону у стратосфері становить близько трьох годин.

Припускають, що, крім природних, існують і штучні чинники, що впливають на озоновий шар. Відомий приклад – фреони, які є джерелами атомів хлору. Фреони – це вуглеводні, у яких атоми водню заміщені атомами фтору та хлору. Їх використовують у холодильній техніці та для заповнення аерозольних балончиків. У кінцевому підсумку фреони потрапляють у повітря і повільно піднімаються з потоками повітря дедалі вище, досягаючи, нарешті, озонового шару. Розкладаючись під впливом сонячної радіації, фреони самі починають каталітично розкладати озон. Поки не відомо в точності, якою мірою саме фреони винні в «озонових дірах», проте вже давно вживають заходів щодо обмеження їх застосування.

Як показують розрахунки, через 60–70 років концентрація озону у стратосфері може зменшитись на 25%. І одночасно збільшиться концентрація озону в приземному шарі - тропосфері, що теж погано, оскільки озон і продукти його перетворень у повітрі отруйні. Основне джерело озону у тропосфері – перенесення з масами повітря стратосферного озону у нижні шари. Щорічно до приземного шару озону надходить приблизно 1,6 млрд. тонн. Час життя молекули озону в нижній частині атмосфери значно вищий – понад 100 діб, оскільки у приземному шарі менша інтенсивність ультрафіолетового сонячного випромінювання, що руйнує озон. Зазвичай озону у тропосфері дуже мало: у чистому свіжому повітрі його концентрація становить у середньому всього 0,016 мкг/л. Концентрація озону у повітрі залежить тільки від висоти, а й від місцевості. Так, над океанами озону завжди більше, ніж над сушею, тому що там озон розпадається повільніше. Вимірювання в Сочі показали, що повітря біля морського узбережжя містить на 20% більше озону, ніж у лісі за 2 км від берега.

Сучасні люди вдихають значно більше озону, ніж їхні батьки. Основна причина цього – збільшення кількості метану та оксидів азоту в повітрі. Так, вміст метану в атмосфері постійно зростає, починаючи з середини 19 століття, коли почалося використання природного газу. У забрудненій оксидами азоту атмосфері метан входить у складний ланцюжок перетворень з участю кисню і водяної пари, результат якої можна виразити рівнянням CH4 + 4O2 → HCHO + H2O + 2O3. В ролі метану можуть виступати й інші вуглеводні, наприклад, що містяться у вихлопних газах автомобілів при неповному згорянні бензину. В результаті в повітрі великих міст за останні десятиліття концентрація озону зросла вдесятеро.

Завжди вважалося, що під час грози концентрація озону у повітрі різко збільшується, оскільки блискавки сприяють перетворенню кисню на озон. Насправді збільшення трохи, причому воно відбувається не під час грози, а за кілька годин до неї. Під час грози і протягом кількох годин після неї концентрація озону знижується. Пояснюється це тим, що перед грозою відбувається сильне вертикальне перемішування повітряних мас, тому додаткова кількість озону надходить з верхніх шарів. Крім того, перед грозою збільшується напруженість електричного поля, і створюються умови для утворення коронного розряду на вістрях різних предметів, наприклад кінчиків гілок. Це також сприяє утворенню озону. А потім при розвитку грозової хмари під нею виникають потужні висхідні потоки повітря, які і знижують вміст озону безпосередньо під хмарою.
Цікавим є питання про вміст озону в повітрі хвойних лісів. Наприклад, у Курсі неорганічної хімії Г.Ремі можна прочитати, що «озоноване повітря хвойних лісів» – вигадка. Чи так це? Жодна рослина озон, звісно, ​​не виділяє. Але рослини, особливо хвойні, виділяють у повітря безліч летких органічних сполук, у тому числі ненасичених вуглеводнів класу терпенів (їх багато у скипидарі). Так, у спекотний день сосна виділяє за годину 16 мкг терпенів на кожен грам сухої маси хвої. Терпени виділяють не тільки хвойні, а й деякі листяні дерева, серед яких – тополя та евкаліпт. А деякі тропічні дерева здатні виділити за годину 45 мкг терпенів на 1 г сухої маси листя. В результаті за добу один гектар хвойного лісу може виділити до 4 кг органічних речовин, листяного – близько 2 кг. Покрита лісом площа Землі становить мільйони гектарів, і всі вони виділяють на рік сотні тисяч тонн різних вуглеводнів, у тому числі й терпенів. А вуглеводні, як це було показано на прикладі метану, під дією сонячної радіації та у присутності інших домішок сприяють утворенню озону. Як показали досліди, терпеливі у відповідних умовах дійсно дуже активно включаються до циклу атмосферних фотохімічних реакцій з утворенням озону. Тож озон у хвойному лісі – зовсім не вигадка, а експериментальний факт.

Озон та здоров'я.

Як приємно прогулятись після грози! Повітря чисте і свіже, його бадьорі струмені, здається, без жодних зусиль самі втікають у легені. «Озоном пахне, – часто кажуть у таких випадках. – Дуже корисно здоров'ю». Чи так це?

Колись озон безумовно вважали за корисне для здоров'я. Але якщо його концентрація перевищує певний поріг, може викликати масу неприємних наслідків. Залежно від концентрації та часу вдихання озон викликає зміни у легенях, подразнення слизових очей та носа, головний біль, запаморочення, зниження кров'яного тиску; озон зменшує опірність організму бактеріальним інфекціям дихальних шляхів. Гранично допустима його концентрація в повітрі становить всього 0,1 мкг/л, а це означає, що озон набагато небезпечніший за хлор! Якщо кілька годин провести у приміщенні при концентрації озону лише 0,4 мкг/л, можуть з'явитися болі, кашель, безсоння, знижується гострота зору. Якщо довго дихати озоном при концентрації більше 2 мкг/л, наслідки можуть бути важчими – аж до заціпеніння та занепаду серцевої діяльності. При вмісті озону 8-9 мкг/л через кілька годин відбувається набряк легенів, що загрожує смертельним наслідком. Адже такі мізерні кількості речовини зазвичай важко піддаються аналізу звичайними хімічними методами. На щастя, людина відчуває присутність озону вже при дуже малих концентраціях – приблизно 1 мкг/л, при яких йодкрохмальний папірець ще й не збирається синіти. Одним людям запах озону у малих концентраціях нагадує запах хлору, іншим – сірчистого газу, третім – часнику.

Отруйний не лише сам озон. З його участю в повітрі утворюється, наприклад, пероксиацетилнітрат (ПАН) СН3-СО-ООNО2 - речовина, що надає сильне дратівливу, у тому числі сльозогінну, дію, що утруднює дихання, а в більш високих концентраціях викликає параліч серця. ПАН – один із компонентів утвореного влітку у забрудненому повітрі так званого фотохімічного смогу (це слово утворене від англійського smoke – дим та fog – туман). Концентрація озону може досягати 2 мкг/л, що у 20 разів більше гранично допустимої. Слід також врахувати, що спільна дія озону та оксидів азоту в повітрі в десятки разів сильніша, ніж кожна речовина нарізно. Не дивно, що наслідки виникнення такого смогу в великих містахможуть бути катастрофічними, особливо якщо повітря над містом не продувається протягами і утворюється застійна зона. Так, у Лондоні в 1952 році від смогу протягом декількох днів загинуло понад 4000 осіб. А зміг у Нью-Йорку у 1963 вбив 350 людей. Аналогічні історії були в Токіо, інших великих містах. Страждають від атмосферного озону не лише люди. Американські дослідники показали, наприклад, що в областях з підвищеним вмістом озону в повітрі час служби автомобільних шин та інших виробів із гуми значно зменшується.
Як зменшити вміст озону у приземному шарі? Зменшити надходження в атмосферу метану навряд чи реалістично. Залишається інший шлях - зменшити викиди оксидів азоту, без яких цикл реакцій, що призводять до озону, не може йти. Шлях це теж непростий, оскільки оксиди азоту викидаються як автомобілями, а й (головним чином) тепловими електростанціями.

Джерела озону – не лише на вулиці. Він утворюється в рентгенівських кабінетах, у кабінетах фізіотерапії (його джерело – ртутно-кварцові лампи), під час роботи копіювальної техніки (ксероксів), лазерних принтерів (тут причина його утворення – високовольтний розряд). Озон – неминучий супутник виробництва пергідролю, аргоно-дугового зварювання. Для зменшення шкідливої ​​дії озону необхідне обладнання витяжки ультрафіолетових ламп, хороше провітрювання приміщення.

І все-таки навряд чи правильно вважати озон безумовно шкідливим для здоров'я. Все залежить від його концентрації. Як показали дослідження, свіже повітря дуже слабко світиться у темряві; причина свічення - реакції окислення за участю озону. Світло спостерігали і при струшуванні води в колбі, в яку був попередньо напущений озонований кисень. Це світіння завжди пов'язане з присутністю у повітрі або воді невеликих кількостей органічних домішок. При змішуванні свіжого повітря з людиною, що видихається, інтенсивність світіння підвищувалася в десятки разів! І це не дивно: у повітрі, що видихається, виявлені мікродомішки етилену, бензолу, оцтового альдегіду, формальдегіду, ацетону, мурашиної кислоти. Вони й «висвічуються» озоном. У той самий час «несвіжий», тобто. повністю позбавлений озону, хоч і дуже чисте, повітря світіння не викликає, а людина його відчуває як «затхлий». Таке повітря можна порівняти з водою, що дистилює: вона дуже чиста, практично не містить домішок, а пити її шкідливо. Так що повна відсутність у повітрі озону, мабуть, теж несприятлива для людини, оскільки збільшує вміст у ньому мікроорганізмів, призводить до накопичення шкідливих речовин та неприємних запахів, які озон руйнує. Таким чином, стає зрозумілою необхідність регулярного і тривалого провітрювання приміщень, навіть якщо в ньому немає людей: озон, що потрапив до кімнати, довго в ній не затримується - частково він розпадається, а значною мірою осідає (адсорбується) на стінках та інших поверхнях. Скільки має бути озону в приміщенні, поки що сказати важко. Однак у мінімальних концентраціях озон, ймовірно, необхідний та корисний.

Ілля Леєнсон

Озонатор повітря – це препарат, який виробляє озон за допомогою зміни молекули кисню О2 на О3. Трискладовий кисень названий озоном через його особливий аромат свіжості та дощу (озон у перекладі з грецької означає «пахнучий»). Його властивості досить багаті, а дослідження цієї речовини почалося з ХІХ століття. За період цих досліджень стали відомі вкрай цікаві подробиці, гаряче обговорюються властивості озонатора, які стали використовувати як дезінфектор приміщень.

Озон у природі

Усім відомий приємний запах повітря, який відчувається перед сильною грозою, коли з'єднання озону потоками сильного вітру частково опускаються у нижні шари атмосфери.

У лісі біля річки, біля водоспаду, після дощу всі відчувають приємну свіжість, джерело якої також є озоном. Він у повітрі під час розряду блискавки, як джерела енергії, утворюючи реакцію з киснем. Озон утворюється також під впливом інших ультрафіолетових променів, які вступають у реакцію з повітрям – наприклад, під впливом сонця.

Властивості озону є унікальними. Перебуваючи у верхніх шарах атмосфери та в стратосфері, він захищає повітря від надмірної кількості ультрафіолетових променів та космічної радіації, згубної для здоров'я людини та рослинного світу.

Озон має високу окислювальну здатність і при багатьох реакціях виділяє вільні радикали кисню - це дозволяє збагаченому озоном повітрі мати знезаражувальні властивості. Але тому він і шкідливий: висока здатність окислюючого цього елемента робить озон високотоксичним і небезпечним для організму. Тож якщо людина вдихає високі концентрації озону, то насамперед дратуються його органи дихання. Потім при тривалому впливі на організм відбувається якісна зміна мікроелементів у складі крові людини і в першу чергу холестерину.

Під впливом озону утворюються нерозчинні форми холестерину, що призводять до розвитку атеросклерозу. Вдихання газу озону призводить також до того, що особи, що зазнали тривалого впливу його високих концентрацій, чоловічої статі – як людські, так і тварини – втрачають здатність до розмноження через згубний вплив озону на статеві клітини. Все це призводить до безпліддя.

У природі небезпечних доз озону для здоров'я людини не концентрується і його кількість навіть у дощовий день не перевищує допустиму норму. Навпаки, природний озон збагачує повітря киснем, збільшуючи його відсоткове співвідношення, очищає його від шкідливих елементів. Цей газ нешкідливий і корисний для організму при його природній концентрації.

Але чим небезпечний озон для людини? Через його штучне неконтрольоване добування, в Росії озону присвоєно першу, найвищу категорію небезпеки серед шкідливих речовин. Відповідно до закону, концентрація озону не повинна перевищувати встановлені норми його вмісту в повітрі до 0,16 мг/м³. Людський нюх здатний почути озон у дуже малих концентраціях – починаючи з 0.01 мг/м³.
Володіючи потужним бактеріостатичним, протигрибковим та протицвілевим ефектом озон став застосовуватися штучно, і розробка препаратів, що виробляють озон, стала на потік.

Відкриті чудові властивості озону та його видобуток штучним шляхом ще у ХІХ столітті були направлені вченими насамперед на очищення води. І сьогодні вся Європа очищає свою водопровідну воду за допомогою озонаторів. Згодом сфера його застосування розширилася, оскільки стали відомі нові сфери, де озон може принести користь. Так, уже в першу світову війнуозон застосовувався як антисептика при гнійних ранах, різних інфекціях і навіть при туберкульозі.

Для видобутку штучного озону використовують озонатори, які генерують його електричним розрядом. Його можна отримати як із повітря, так і з чистого кисню. Видобування озону з кисню використовується у медицині, а й у косметології.

Властивості штучного озону дозволяють застосовувати його як окислюючий реагент, їм відбілює папір, стерилізують медичні інструменти, використовують у лабораторних умовах для отримання цілого ряду речовин. Озоном очищають масла, використовують як дезінфектор води, повітря, продуктів, предметів побуту, одягу та ін. У медицині також використовується озонування розчинів, які потім застосовуються в медичній практиці як в ін'єкціях, так і зовнішньо.

Повсюдне застосування побутових озонаторів стало зручним рішенням у справі боротьби в забруднених приміщеннях з грибком, пліснявою та іншими мікроорганізмами, а також обробка одягу та предметів побуту. На відміну від хлорування, обробка середовища за допомогою озону не виробляє токсини, проте шкода озону така, що навіть незначне перевищення максимально можливої ​​концентрації цієї речовини стає вкрай небезпечним для здоров'я і може призвести до передчасної смерті. Тому при обробці приміщень після вірусної та бактеріальної інфекції, а також в інших цілях при використанні озонаторів слід ретельно дотримуватись техніки безпеки.

Якщо природний озон утворюється при дії сонячних променів на повітря та кисень у ньому, то штучні прилади найчастіше працюють на електричному розряді, що відбувається у замкнутому просторі. Залежно від основного призначення приладу буває медичний, промисловий та побутовий озонатор. Призначення кожного їх розглянемо докладно.

Застосування медичного озонатора

Автори озонотерапії переконані, що більшість сучасних хвороб формується через нестачу в клітинах кисню, що спричиняє ослаблення імунітету. Вони знайшли спосіб, як збагатити їх своєчасним харчуванням.

Для того щоб вижити, здоровим клітинам необхідний кисень у достатній кількості, який живить їх та забезпечує існування. При неправильному способі життя, коли відсутня або блокується нормальне надходження кисню до клітин тканин – при малорухливому способі життя, неправильному харчуванні, поганій екології – розвивається анаеробна інфекція. Анаероби – це ті мікроби та віруси, які розвиваються в умовах нестачі кисню і можуть існувати тільки в клітинах та тканинах, не насичених у достатній кількості киснем. Таким чином, потрапивши в сприятливе середовище, мікроорганізми починають активно розмножуватися, що призводить до поразки тканин, що швидко розвивається. У клітинах у цей час відбуваються незворотні процеси – вони мутують і гинуть.

Історії наших читачів

Володимир
61 рік

За версією лауреата Нобелівської премії доктора Варбурга, розвиток раку може бути пов'язаний саме з таким порушенням дихання клітин, при якому відбувається їх ферментація цукром, спричинена анаеробними процесами.

На думку деяких дослідників, застосування озонотерапії сприяє загоєнню навіть дуже складних ран- У тому числі після анаеробної інфекції, а також боротьбі з онкологією.

Озонотерапія – фізіотерапевтичне використання озону за допомогою спеціальних приладів медичного призначення – озонаторів. Прилади використовуються як дезінфекційні засоби. Їх використовують зовнішньо, внутрішньовенно, внутрішньом'язово. При введенні під шкіру або суглоби його використовують у чистому вигляді, але так як газ озон вкрай токсичний, при інших видах контакту з кров'ю його змішують у фізрозчинами.

Медичні озонатори використовують виключно концентрований кисень, видобуваючи озон для лікувальних цілей. Специфічною лікувальною властивістю озону є його бактерицидна дія, яка діє на вірус усіх груп герпесу, гепатиту, СНІДу.

Але потрібний ефект досягається тільки дуже високою концентрацією озону, яка для людини може стати небезпечною і навіть суттєво нашкодити – окислювальна здатність цього газу завдає організму непоправної шкоди, а надсильний бактерицидний ефект може призвести до фатального результату. Тому концентрація та методи цієї практики формулюються лише досвідченими фахівцями.

Застосування промислових озонаторів

Будучи у природі другим за потужністю після фтору окислювачем, газ озон застосовується у медицині, а й у промисловості.

Здатність цього приладу знезаражувати широко використовується, щоб чистити повітря від мікроорганізмів, утримувати в чистоті обладнання та приміщення. Такий озонатор відрізняється від побутового лише своїми розмірами та потужністю. Залежно від метражу та рівня дезінфекції повинні застосовуватися певні моделі озонаторів.

Озонатор застосовується, щоб усунути неприємний запах і збагатити повітря киснем. Він дозволяє знезаразити склади для продуктів харчування і самі продукти, оскільки вбиває плісняву та бактерії. Це хороша альтернатива обробці хлором, який досить отруйний та непридатний у багатьох галузях харчової промисловості. До того ж контактне вологе прибирання набагато більш трудомістке і затратне, ніж установка озонатора.

Застосування озонатора сприяє кращому збереженню харчових продуктів та збільшенню терміну їх зберігання за рахунок знезаражувального ефекту та знищення тих організмів, які викликають гниття та псування. Обробка озоном у разі дає легкий ефект консервації на ягоди, фрукти, овочі.

Ще однією важливою властивістю озонатора є його здатність знищувати сторонні запахи. Результатом обробки цим препаратом завжди є ефект дезодорації приміщення із запахом свіжого повітря, як після дощу.

Висока чутливість до озону всіляких гризунів дозволяє без зайвих витрат прогнати їх з приміщення, що обробляється. Почувши запах озону, вони швидко біжать із зони поразки, а ті, що не тікають – гинуть.

Озон використовують для обробки холодильників: знезаражують і позбавляють їх від сторонніх запахів. При обробці озонатором холодильника близько години досягається дезінфекція не тільки основної камери, а й піддонів, ґрат, гаків та інших елементів. Це дозволяє уникати частих розморожувань та обходитися без вологої механічної дезінфекції небезпечним хлором, який виділяє при нанесенні токсичні сполуки. При цьому продукти, які містяться в камерах, можна також піддати дезінфекції: наприклад, м'ясні продукти збільшать свій термін придатності після такої обробки та покращиться їх якість.

Для збільшення терміну придатності продуктів також використовується озонована вода, одержувана за допомогою дії озонатора на воду з певною потужністю та періодичністю.

Застосування побутового озонатора

В умовах малопровітрюваних, непровітрюваних приміщень, де мешкають люди, а також у приміщеннях з кондиціонерами та опалювальними приладами існує проблема дефіциту кисню. У цих випадках на допомогу приходить озонатор, здатний збагатити повітря киснем при правильному застосуванні. Озонатори для дому набирають популярності, особливо коли справа стосується проблеми пандемій грипу. Справа в тому, що цей прилад здатний значно спрощувати життя простих людейв умовах поганої екології та частих вірусних інфекцій.

Озонатор знищує віруси і знезаражує предмети побуту, якщо регулярно обробляти озоном кімнати, повітря буде чистим і безпечним. До того ж приміщення набуде приємного свіжого аромату. Озонатором очищають воду, продукти, вирішують за допомогою проблеми забруднення стін цвіллю. Неприємні запахи від тютюну, взуття, рушників, фіранок та інших предметів побуту, забруднених людською діяльністютакож усуваються за допомогою цього чарівного приладу.

Озонування можна піддати все і вся – це залежить від фантазії, кмітливості та бажання отримати корисний результат. Озонованою водою можна промивати рани, щоб вони швидше загоїлися, збагачувати лікувальні мазі, креми та інші засоби догляду за шкірою, щоб вони придбали підвищені загоювальні та регенеруючі властивості. Якщо вибрати озонатор з підвищеною потужністю, то можна досягти більш високих концентрацій озону, що дозволить вбивати бактерії та інші мікроорганізми якнайшвидше і ретельніше. Це стає найбільш актуально, якщо вдома знаходиться хвора людина – така профілактика позбавить зараження і прискорить одужання, оскільки чисте повітря – це важливі ліки. Також озон під час знезараження приміщення не виділяє канцерогенних речовин, що вигідно відрізняє його від інших більш поширених способів дезінфекції. Розпадаючи, озон перетворюється на молекулу кисню, оксид вуглецю та інші компоненти чистого повітря.

При озонуванні води відбувається дезінфекція її складу та нейтралізація багатьох шкідливих елементів – нафтопродуктів, пестицидів, гербіцидів, миючих засобів, канцерогенів. Тяжкі метали після озонування осідають на дно і достатньо злити воду без цього осаду, щоб повністю позбутися небажаних компонентів. При цьому природний корисний склад не порушується, а навпаки, збагачується киснем. Таке очищення набагато ефективніше фільтрів, які пропускають багато молекул, та інших способів очищення.

Будучи сильним окислювачем, озон вбиває всі мікроорганізми, що у воді, не торкаючись при цьому рівень pH води і вміст мінералів. Єдине, що необхідно зробити після озонування – це зачекати трохи часу, щоб дати озону розпастися безпечні сполуки. Через мінімум півгодини, а краще за годину, слід акуратно перелити озоновану воду в чисту ємність, залишивши нижній шар води з осадом.

Осад також залишається на стінках ємності, де відбувалося озонування. На око опади можуть бути малопомітними, проте їх краще не використовувати в їжу. Після всіх маніпуляцій озоновану воду можна вживати у сирому вигляді – вона стає корисною для організму. У ній повністю відсутні органічні речовини, які відповідають за псування води, тому термін зберігання такої води збільшується.

На відміну від промислового озонатора, побутовий озонатор не виробляє занадто високих доз озону, що робить його порівняно безпечним засобом. Однак навіть у концентрації до 5% у повітрі газ озон може мати небажані дії і слід бути обережним у його використанні.

Запобіжні заходи

Озон у високій концентрації вкрай небезпечний для організмуі з нешкідливого помічника у боротьбі за здоровий образжиття перетворюється на вбивцю. Не можна дихати озоном у момент, коли працює озонатор і слід ретельно дотримуватися заходів безпеки: виходити з приміщення, що обробляється, провітрювати його після обробки. Окисна здатність озону, крім користі, несе з собою і величезну шкоду: разом із хвороботворними бактеріями та вірусами він здатний знищити і корисні мікроорганізми, а також завдати шкоди слизовій та шкірі.

Попадання високих концентрацій озону у легені можуть спровокувати серйозні захворювання. Тому чи принесе озонатор своєму власнику шкоду чи користь – цілком залежить від способу експлуатації та зваженого обережного підходу. Необхідно добре провітрювати приміщення після озонування і тільки після цього приступати до його експлуатації.

Озон у повітрі швидко розпадається, перетворюючись на кисень і насичуючи їм приміщення. Тому за дотримання необхідних заходів безпеки шкоди для організму можна повністю уникнути. Для цього після озонування та провітрювання слід понюхати запах у кімнаті – якщо свіжий аромат недостатньо сильний і не перевищує концентрації вище, ніж у природних умовах – у горах, лісового ранку або після сильної грози – то побоюватися нічого і можна насолоджуватися чистим та свіжим повітрям.