臭氧浓度的检测方法

    2. 物理方法

    物理方法分析臭氧现在在国际上最流行的是紫外线吸收法。它是利用臭氧对254nm波长的紫外线特征吸收的特性，依据比尔—郎伯（Beer-Lambert）定律制造出的分析仪器，只要选择合适长度的吸收池，就可以检测0.002mg/m3～5%（vol）浓度的臭氧。其线形在4～5个数量级内都很好。该法已被我国作为环境空气中测定臭氧的标准方法（GB1/T1154348）。

    紫外线吸收法不但可以适用于检测气体中臭氧浓度，也可以检测水中溶存的臭氧浓度。

    紫外线吸收法的仪器在美国、的国、瑞士、日本都有产品。我国北京分析仪器厂于1985年引进了美国莫尼特（MONITORLABS）公司的ML-8810型紫外吸收式臭氧分析器，用于环境检测，1992年以后又陆续扩展量程到100ppm、1000ppm。北京超能自控实验技术研究所在1999年开发了ZX-01系列紫外线吸收式臭氧分析器，其测量范围从0～10ppm（用于环境检测）、0～100ppm、0～1000ppm、0～10000ppm到0～25000ppm。

    2.1 紫外线吸收法原理

    辐射被某种气体或液体吸收是受朗伯-比尔（LambertBeer）定律控制的：

    I=Ioe–klc

    式中：Io——入射光束的强度；

                 I——光束穿透样品（气体或液体）后的强度；

                 l——通过样品光程的长度；

                 c——样品内吸收物质的浓度；

                 k——吸收物质对该光线波长的比吸收系数。

    此种检测需要对物质在已知波长下k值的精确了解。

    2.2 臭氧检测

    臭氧吸收短波紫外区（200～300nm）哈特雷波段紫外光，在253.7nm处具有最大吸收（图1）。在此波长，吸收系数值的范围从303.9到313.2cm-1•mol-1•L（273K和760mmHg），研究者证实了该值为302.4cm-1•mol-1•L。

    图1 短波紫外区（200～300nm）内臭氧的吸收系数

    2.3 布朗-吕伯

    布朗-吕伯分析仪（前联邦德国汉堡）的工作原理如图2所示。水银灯的辐射经聚光镜聚焦形成平行光束透过测皿照射到光线接收器上，一部分辐射光线被分光镜折射到参比检测用的另一光线接收器上，光强用一可变光栏调节到同一水平。两只光线接受器接在桥式电路内，测皿吸收的光引起桥式电路的不平衡，一只伺服电机供恢复平衡用，其校正动作范围与光吸收相符。该仪器内装有自动零点补偿。当测量空气中臭氧时，通过一只电磁阀将惰性气引入测皿，当检测水中臭氧时，将标准溶液注入测皿。

 
3. 物理化学方法

    3.1 靛蓝二磺酸钠（简称IDS）分光光度法

    其原理是含臭氧的气体在有多孔玻板的吸收管中通过兰色的IDS溶液，生成的溶液用分光广度计在610nm处测量，通过计算得出臭氧浓度。这种方法操作比较复杂，用于检测环境中臭氧浓度或作为基准用来标定物理方法仪器（低浓度）。

    IDS法也被定为国家标准用来测定环境中的臭氧浓度（GB/T15437）。

    3.2 化学发光法

    该法是利用台过量的乙烯（或NO）与臭氧发生化学发光，用光电倍增管接受发光光强来计算出臭氧的浓度。此法在上世纪七、八十年代很盛行，曾经被美国ERP列为环境检测标准方法之一。现已被紫外法所取代。