Analýza ovzduší: Metody měření ozonu

Ozon je velmi silné oxidační činidlo a dezinfekční prostředek, efektivně se používá k úpravě pitné vody, vody ve veřejných bazénech a ničení choroboplodných zárodků. Ozon se také používá při bělení, například při výrobě papíru, textilu a keramiky. V potravinářství se používá k dekontaminaci potravin nebo potravinářského zařízení a povrchů. Kromě toho se v nízkých koncentracích používá také během ozonoterapie. Z těchto důvodů je naprosto zásadní jeho rychlá a spolehlivá analýza.

Historie objevu a využití ozonu

Existence ozonu si vědci začali všímat již okolo roku 1775, kdy v souvislosti s pozorováním blesků nebo studiem elektrických zařízení zaznamenali jeho přítomnost jako charakteristický odér. Ozon, jakožto chemickou látku, objevil švýcarsko-německý fyzik Christian Friedrich Schönbein (1799 - 1868), a to až v roce 1840 při experimentech s pomalou oxidací bílého fosforu při elektrolýze vody. Byl objeven jako vedlejší produkt aktivity elektrického náboje při prováděné elektrolýze. Schönbein zaznamenal jeho přítomnost ve vzduchu po bouřkách, a nazval ho proto ozon dle ozo, řeckého výrazu pro vůni. Po tomto vědci se také nazývá vůbec první, v minulosti hojně používaná metoda stanovení ozonu: Schönbeinova metoda (vystavení testovacího papírku napuštěného směsí jodidu draselného a škrobu ovzduší na několik hodin).

V 19. století se stal přízemní ozon předmětem početných měření v mnoha světových lokalitách, kdy se potvrdila jeho existence a zkoumala se jeho funkce v atmosféře. Jen v rozmezí let 1840 - 1879 bylo na téma ozonu publikováno 550 vědeckých článků a 14 knih. Brzy byl rozpoznán jeho vysoký oxidační potenciál, možnost jeho užití k bělení látek i schopnost odstraňovat zápach. Také byly popsány účinky této látky na lidský organismus: dusivé, slzotvorné a následně smrtelné.

Metody Měření Ozonu

Chemické Metody

Mezi nejvíce propracované a užívané chemické metody patří jodometrická titrace. Má velkou výhodu v přesném absolutním stanovení množství ozonu (v kyslíku), nedovoluje ovšem provádět kontinuální stanovení.

Fotochemická Metoda

Ve většině publikovaných prací z poslední doby v oblasti výroby ozonu a jeho kvantitativního stanovování se používá fotochemická metoda absorpce záření v ultrafialové oblasti (při použití rtuťové výbojky jako zdroje UV záření). Největší výhodou této metody je stanovení množství ozonu kontinuálně a této vlastnosti se dá výhodně použít při automatické regulaci produkce ozonu ozonizátorem podle okamžité potřeby.

Čtěte také: Liberecký kraj a kvalita ovzduší

Obě uvedené metody se dají bez jakýchkoli dalších dodatků použít pouze v případě stanovení ozonu vyráběného z kyslíku, neboť v případě výroby ozonu ze vzduchu je nezbytné uvažovat kromě absorpce UV záření v ozonu ještě absorpci v dalších molekulách, zejména v N2, N2O a NO.

Infračervená Spektroskopie s Fourierovou Transformací (FT-IR)

Další moderní možností stanovení ozonu on-line (kontinuálně), ale i jednorázově (např. při elektrickém výboji) je infračervená spektroskopie s Fourierovou transformací: FT-IR. Obrovskou výhodou této spektroskopické techniky je kvantitativní rozsah stanovení ozonu od velmi nízkých koncentrací pod 0,1 ppm až po koncentrace relativně vysoké (procenta). Další výhodou je souběžné on-line stanovení i dalších plynů ve směsi s ozonem (např. právě oxidů dusíku, které ozon může tzv. „vyrábět“ z dusíku v použitém vzduchu).

Ozon je nelineární, triatomická molekula s permanentním dipólovým momentem a jako taková se v infračerveném spektru chová podobně jako např. H2O. Ve střední infračervené oblasti (mid-IR) se nejvýraznější pás ozonu nachází okolo 1055 cm-1 a je spojen právě s asymetrickou vibrací. Fundamentální vibrace ozonu (asymmetric stretch) okolo 1055 cm-1 jsou tedy nejvhodnější pro vyhodnocení kvantitativních dat - tvorbu kalibrační křivky.

Využití ozonu a potřeba jeho analýzy

V souvislosti s výskytem onemocnění covidu-19 se zásadně zvýšila potřeba dekontaminace prostor. Jednou z variant bylo využití dekontaminace pomocí ozonizace prostředí s požadavkem na dekontaminaci povrchů. Na základě těchto požadavků vznikl projekt s názvem „Možnosti využití ozónu pro dekontaminaci ovzduší a povrchů nejen složkami IZS ČR“. Hlavními řešenými oblastmi byla volba optimální metody pro detekci ozónu, vytvoření postupů pro stanovení jeho koncentrace v reálných podmínkách, použitelnost ozónu pro dekontaminaci povrchů a jeho vliv na degradaci materiálů. Ozón (O3) má vysoký oxidační potenciál a díky tomu je často využíván k oxidaci širokého spektra látek, které znečišťují vodu a vzduch.

Hlavními cíli projektu bylo vytvoření metodiky pro stanovení koncentrace ozónu, přenosného detektoru a studium vlivu ozónu na degradaci povrchů materiálů a reakci na živý organismus.

Čtěte také: Elektromotory a znečištění: Překvapivé výsledky

Centrální laboratoř imisí (CLI)

Centrální laboratoř imisí (CLI) byla založena v rámci Úseku kvality ovzduší pro účely sledování kvality ovzduší chemickou analýzou škodlivin v plynné fázi i ve složkách ovzduší - dešťové srážky, aerosolové částice. Naši zaměstnanci jsou speciálně školeni pro práci v laboratořích v rámci Imisního monitoringu a mnohdy figurují jako poradci dalším institucím i státům, např. při vzniku a vývoji lokálních imisních sítí. CLI je součástí IM, který je od roku 2005 zkušební laboratoří č. L 1460 akreditovaná dle normy ČSN EN ISO/IES 17025 Českým institutem pro akreditaci (ČIA) pro zkoušky a odběry uvedené v Příloze Osvědčení o akreditaci.

Kalibrační laboratoř imisí (KLI)

Kalibrační laboratoř imisí (KLI) zajišťuje metrologickou návaznost měření nízkých (imisních) koncentrací plynných chemických látek v ovzduší na národní úrovni. Je přidruženou laboratoří Českého metrologického institutu (ČMI). V roce 2000 získala akreditaci Českého institutu pro akreditaci (ČIA) v oboru měření koncentrací plynů pro kalibrace měřidel oxidu siřičitého, oxidů dusíku, oxidu uhelnatého a ozonu, a od roku 2002 také benzenu, toluenu a xylenů v ovzduší. Pro kalibraci troposférického ozonu je KLI v současné době centrem pro střední a východní Evropu.

Základním úkolem Kalibrační laboratoře imisí (KLI) je provádění kalibrací měřidel a kalibračních zdrojů pro měření znečištění v ovzduší. Laboratoř je akreditována pro kalibraci SO2 a NO-NOX v rozsahu do 500 nmol·mol-1, CO do 20 µmol·mol-1, O3 do 1000 nmol·mol-1 a BTX do 12 nmol·mol-1, identifikována je číslem 2284.

Český hydrometeorologický ústav (ČHMÚ)

Český hydrometeorologický ústav (ČHMÚ) je pověřený Ministerstvem životního prostředí vést Národní referenční laboratoř pro měření kvality vnějšího ovzduší (NRL). Z hlediska externích subjektů je důležitá informace, že NRL má vůči EU zodpovídat za kvalitu měření kvality vnějšího ovzduší. Proto jsou ve spolupráci ISKO a IM v ČHMÚ pravidelně shromažďovány informace o kvalitě měřicích sítí dodavatelů dat do ISKO a tyto informace následně přezkoumávány.

Oddělení kvality ovzduší Českého hydrometeorologického ústavu v Ústí nad Labem je renomovaným pracovištěm, které se specializuje na monitorování, analýzu a hodnocení kvality ovzduší. Provozuje Státní imisní síť, zahrnující automatizované i manuální měřicí stanice v Karlovarském, Libereckém a Ústeckém kraji.

Čtěte také: Zlepšení ovzduší Dolní Domaslavice

tags: #analytika #ovzduší #ozon #metody #měření

Oblíbené příspěvky:

• Kulinářské dobrodružství v přírodě
• Udržitelná domácnost bez odpadu? Inspirujte se v Krajské knihovně Zlín!
• Život v dodávce na Zélandu
• Ekologické řešení pro udržitelnost
• Účinný čistič odpadů Krtek: Jak správně používat?