Sobre Volodya e o ozonizador

Recentemente, escrevi uma observação em meu canal sobre plantas de interior, de acordo com a NASA, que purifica o ar de solventes de formaldeído / amônia / vapor (benzeno, tricloroetileno, xileno e tolueno) . E imediatamente dos assinantes recebi uma pergunta sobre o ozônio no ar. Elaborei um rascunho da resposta, mas em alguns dias ele de repente "engordou" e pediu um hub Além disso, o ozônio antropogênico é, em certa medida, impressoras e copiadoras a laser, das quais existem milhares em escritórios e empresas ...

Portanto, hoje sob o katom, lemos sobre o ozônio troposférico (ou de superfície), métodos artesanais para determiná-lo no ar e, é claro, sobre plantas capazes de desativar esse ozônio (e não apenas ele). Como aumentar a produtividade com plantas de interior e proteger contra doenças pulmonares.

Do autor : Espero que o artigo seja lido por aqueles que, no meio do inverno, se envolvem no "amontoamento" de árvores da cidade, cortando dois terços do tronco e pensando em algo pelo menos ...



Background. Uma vez, um pesquisador quis usar o ozônio em sua pesquisa. Comprei um ozonizador para esse fim e instruí meu aluno de pós-graduação a montar e começar a gerar esse ozônio para os propósitos da economia nacional. Mas o estudante de pós-graduação não era um erro e solicitou um ozonizador também um dispositivo para monitorar o nível de ozônio no ar. Mas por que, eles perguntaram ao aluno de pós-graduação "afinal, o ozônio é bom". Mas ele permaneceu fiel a si mesmo "não há indicador de ozônio - não há trabalho". Dedicado aos corajosos, confiantes em seus jovens de conhecimento! E para quem não tem certeza - talvez o artigo ajude.

Para que serve o ozônio?

Antes de tudo, ele é bom, é claro, porque é o principal defensor da Terra da forte radiação ultravioleta do sol. Fino (cerca de 3 mm - aproximadamente SilverHorse "3 mm é a espessura reduzida da camada de ozônio, ou seja, a espessura dessa camada, se todo o ozônio na atmosfera da Terra estiver concentrado no nível do mar nos" = a uma temperatura de 273K / 0C e uma pressão de 10 ⁵ Pa / 1 atm - refinamento de tvl ) Uma camada desse gás na estratosfera filtra UV de 200 a 315 nm (pico de absorção 250 nm).

Devido à sua alta atividade oxidativa, o ozônio é usado em muitas indústrias e na medicina. Um exemplo é o tratamento da água, onde a passagem do ozônio pela água contaminada permite remover ferro e manganês (remoção e desmanganização do ferro):

2Fe ²⁺ + O ₃ + 5H ₂ O → 2Fe (OH) ₃ (precipitado) + O ₂ + 4H ⁺
2Mn ²⁺ + 2O ₃ + 4H ₂ O → 2MnO (OH) ₂ (precipitado) + 2O ₂ + 4H ⁺

O ozônio oxida o sulfeto de hidrogênio dissolvido na água em ácido sulfuroso:

3O ₃ + H ₂ S → H ₂ SO ₃ + _{3 O 2}

O ozônio neutraliza os cianetos nos bolos , convertendo-os em cianatos seguros (e geralmente em dióxido de carbono):

CN ^- + O ₃ → CNO ^- + O ₂

Este método pode ser usado em refinarias (= mineração de ouro e prata).

A ozonização é usada ativamente no tratamento da água (como substituto do cloro), porque o ozônio não forma compostos organoclorados perigosos e não permanece na água após o tratamento (aprox. - mas se houver brometos na água (como "bromo do exército"), o tratamento com ozônio pode levar a à formação de bromato cancerígeno). Onde existe uma quantidade suficiente de eletricidade - o ozônio é a "droga de escolha" para desinfetar a água. Não requer custos de transporte, para equipamentos especiais para armazenamento de gases perigosos, e não altera as qualidades organolépticas da água (sabor e cheiro).

O ozônio pode matar bactérias / fungos / insetos, que são usados ​​ativamente, por exemplo, para desinfecção de roupas em hospitais / desinfecção de salas de operações, para tratamento de piscinas e banhos (+ navios marítimos), para limpar o ar da produção de alimentos de esporos de leveduras e bolores, para eliminar patógenos de giardíase e criptosporidiose na água. Eventualmente, o ozônio destrói insetos no grão.

Um excelente agente oxidante, o ozônio pode muito bem ser usado para desodorizar salas / objetos após um incêndio, para branquear tecidos, madeira, papel (como substituto do cloro). O ozônio é usado na gravação de plásticos para aumentar a adesão de corantes e tintas. Uma aplicação interessante é a remoção de resíduos de pesticidas de frutas e vegetais.

Por que o ozônio é ruim?

E ruim, ele é o mesmo que ele é bom. Sua alta capacidade oxidante. Devido a isso, ocorre um envelhecimento acelerado dos polímeros, principalmente borrachas (borracha natural, borracha nitrílica e borracha de estireno-butadieno). Os produtos racham, perdem a elasticidade, etc. etc. Portanto, aditivos de "ozônio" (principalmente ceras que criam um filme protetor) são adicionados aos polímeros que operam em condições de altos níveis de ozônio. Na vida, as mangueiras de combustível no compartimento do motor podem ser um exemplo de "rachaduras de ozônio". O ozônio é formado ali devido à operação de componentes elétricos com faíscas (escovas, relés eletromecânicos, contatores etc.).

Assim como reprimir microorganismos e borrachas, o ozônio pode reprimir o tecido pulmonar humano.

Acredita-se tradicionalmente que "qualquer cheiro natural de frescura" é ozônio. Embora, para ser sincero, o cheiro de ozônio me lembre do cheiro de cloro, que está longe do conceito de "bom". Acredita-se que a frescura do ar perto do mar seja o mérito do ozônio. De fato - esse cheiro está associado ao bom e velho dimetilsulfóxido (medicamento Dimexidum, sim). Cheiros são geralmente matéria tão estranha, indescritível ...

Em geral, se o ozônio estratosférico é amigo e salvador da Terra, o ozônio que está na troposfera (ou seja, “troposférica” ou “superfície”) é veneno e poluente do ar.


O ozônio troposférico afeta principalmente os pulmões por inalação, embora sob certas condições também possa irritar a pele. Um "ataque de gás" pode resultar nos seguintes sintomas:

- Irritação do sistema respiratório: tosse, dor de garganta e / ou desconforto no peito. Pessoas que passam muito tempo na rua, cuja suscetibilidade a infecções respiratórias aumenta, também estão em risco.
- Atividade fisiológica diminuída dos pulmões, dificuldade em respirar fundo e vigorosamente. O ozônio faz com que os músculos das vias aéreas se contraiam, o que retém o ar nos alvéolos, resultando em sibilos e falta de ar
- Inflamação e danos na membrana mucosa dos pulmões. No caso de envenenamento por ozônio por vários dias, as células danificadas morrem da mesma maneira que a pele após o bronzeamento. Mas se esse tipo de inflamação é repetido por um longo período de tempo (meses, anos etc.), formam-se cicatrizes no tecido pulmonar, o que acaba levando à perda de uma certa parte da funcionalidade do pulmão.
- Exacerbação de doenças crônicas. Pessoas com doenças respiratórias crônicas como asma, doença pulmonar obstrutiva crônica, câncer de pulmão etc. são as mais vulneráveis ​​ao ozônio. Com o aumento do ozônio, os asmáticos aumentam o número de convulsões, tornando-se mais sensíveis a vários alérgenos no ar.

A figura abaixo mostra a interação do ozônio com o fluido respiratório e as células pulmonares.


Os efeitos agudos e crônicos para a saúde e o papel do ozônio na morbimortalidade estão resumidos em um documento da OMS. Estudos recentes mostram que a exposição diária a altos níveis de ozônio pode causar danos ao DNA dos operadores nos centros de cópias. Muitos autores prestam atenção especial ao risco de aumento do ozônio para crianças devido ao maior consumo de ar por quilograma de peso corporal. A EPA dos EUA (2017) afirma que a exposição prolongada a altas concentrações de ozônio leva a danos permanentes no tecido pulmonar. Como exemplo, o fato de um aumento na concentração máxima de ozônio por 1 h em 10 μg / m 3 levar a um aumento na mortalidade em 0,21%, excluindo outros poluentes do ar. O estudo mostrou que uma redução de um terço no ozônio urbano salvaria aproximadamente 4.000 vidas por ano. Aqui também há informações de que o ozônio troposférico sozinho causa aproximadamente 22.000 mortes prematuras por ano em 25 países da União Europeia.

Teoricamente, a maioria das pessoas pode detectar a presença de ~ 0,01 µmol / mol de ozônio no ar, graças a um odor pungente que se assemelha ao cheiro de cloro. Se o ar contiver de 0,1 a 1 μmol / mol de ozônio no ar, ocorrerão dores de cabeça, queimação nos olhos e irritação do trato respiratório.

Fontes de ozônio troposférico

Sob condições urbanas, o ozônio é formado com mais freqüência como resultado da reação entre compostos orgânicos voláteis e óxidos de nitrogênio na presença da luz solar ultravioleta (reação fotoquímica). A matéria orgânica volátil (VOC em inglês) é qualquer substância orgânica que ferve a baixa temperatura e, portanto, evapora facilmente de uma forma líquida ou sólida e entra no ambiente. Isso inclui formaldeído, butano, benzeno, cloreto de metileno, estireno, limoneno, etc. etc. Milhares deles. Acredita-se que os precursores do ozônio troposférico sejam CO (monóxido de carbono), matéria orgânica volátil e óxidos de nitrogênio (NOx). Os principais fornecedores de precursores são escapamentos de automóveis, emissões industriais e solventes químicos (+ fumantes). Embora os precursores do ozônio ocorram frequentemente em áreas urbanas, o vento pode transportar NOx por centenas de quilômetros e adicionar ozônio mesmo em áreas bastante remotas do extremo norte.

O ozônio troposférico começa quando o monóxido de carbono ou orgânicos voláteis são oxidados com um radical hidroxil. No caso do CO, é obtido um aduto radical instável * HOCO, que forma um radical peróxido em reação ao oxigênio atmosférico, e os hidrocarbonetos voláteis produzem imediatamente compostos peroxo.

HO * + CO = * NOSO
* HOCO + O2 = HO2 * + CO ₂
R * + O2 = RO2 *

Então, os radicais peróxidos começarão a reagir com o óxido nítrico NO c, a formação do óxido nítrico NO ₂ e o bom e velho radical hidroxila a partir do qual tudo começou.

MAS ₂ * + NÃO = * OH + NO ₂
RO ₂ * + NÃO = NO ₂ + RO *

Bem, depois disso, o NO ₂ já obtido sob a influência do ultravioleta remanescente após passar pela camada estratosférica de ozônio decairá de volta para NO e oxigênio atômico O.

NO ₂ + hv = NO + O, λ <400 nm

E o oxigênio atômico se transformará em ozônio.

O + O ₂ = O ₃

E assim em círculo muitas e muitas vezes.


O composto limitante nessas reações é o NO ₂ . Se o NO predominar em vez do NO ₂ , os radicais peroxo do HO ₂ * reagirão um com o outro e formarão peróxidos em vez de ozônio.

O mecanismo descrito é, de fato, um mecanismo para a formação de fumaça fotoquímica . Este flagelo é formado como resultado da oxidação fotoquímica de compostos emitidos por escapamentos de automóveis e emissões de empresas industriais. Portanto, os níveis mais altos de poluição do ar com ozônio são observados em dias ensolarados, pela manhã.

Além do ozônio "fotoquímico", contatos de faísca, escovas de motor elétrico, ou seja, todos os objetos nos quais existe um arco elétrico (incluindo soldadores, com sua soldagem a arco) ou alta tensão. Devido à alta voltagem, os “geradores de ozônio” incluem purificadores de ar iônicos, coletores de pó eletrostáticos, impressoras a laser, máquinas copiadoras e multifuncionais. Embora se acredite que a maior contribuição ainda seja dada pelo ar externo entrando na sala através de janelas / portas, ventilação e rachaduras nas paredes. A proporção de concentração de ozônio dentro / fora das instalações pode variar de 0,1 a 0,7, dependendo da troca de ar e dos materiais utilizados nas paredes. Além disso, é interessante que os moradores de casas sem sistemas de ventilação centralizados correm maior risco de acumular ozônio do que aqueles que têm essa ventilação.

O que fazer

O que fazer Primeiro, faça papéis indicadores sobre o ozônio e monitore periodicamente seu conteúdo na sala. Os papéis são feitos de maneira bem simples, basta encontrar iodeto de potássio (por exemplo, aqui ) e amido (milho, batata, etc.). Em 100 ml de água destilada, dissolva uma colher de chá de amido (~ 5 g). É melhor fazer isso em um copo de 250 ml ou em outro recipiente cilíndrico adequado que possa ser aquecido. Em seguida, aqueça o líquido em um copo com agitação constante de graus a 80-90. A pasta de amido começa a engrossar, adicionamos um quarto de colher de chá de iodeto de potássio (~ 1 g) lá, misture bem e esfrie. Em seguida, espalhámos uma massa em forma de pasta nos dois lados de uma tira (por exemplo, 20x70 mm de tamanho) de papel de filtro ("borrão") e deixamos secar no escuro por um dia. Embalamos o papel seco em uma bolsa fechada e nos escondemos em uma jarra escura para proteger da luz solar.

Agora, sobre como usar nossos indicadores. Antes de usar o papel, verifique se existe um dispositivo para medir a umidade (por exemplo, um higrômetro chinês barato ou um psicrômetro VIT analógico doméstico, que pode ser encontrado nas lojas). Se a umidade é algo para medir - pegamos tiras caseiras. Antes de usar, é aconselhável borrifá-los com água destilada de um frasco de spray e pendurá-los em vários locais da sala. O papel pode ser envelhecido (exposto) por 8 horas ou mais. Para observar as indicações do indicador de papel, é necessário borrifá-lo com água a cada vez. Estime a mudança de cor.

Então o chamado A escala de Schonbein. É nomeado após Christian Friedrich Schönbein , que realmente chamou esse composto químico de ozônio oxigênio. E ao longo do caminho, ele descobriu uma maneira de identificar um novo gás, deslocando o iodo do iodeto de potássio.

2KI + O3 + H2O = 2KOH + O2 + I2

Hoje, esse método é usado nos chamados. "Documentos Schönbein" (de fato, papel comum de amido de iodo). O princípio de funcionamento desse indicador é baseado no fato de que o ozônio oxida o íon iodeto em iodo livre, enquanto o iodo já reage com amido e confere uma cor azul-violeta, dependendo da concentração de ozônio (quanto mais escura a cor, mais ozônio está presente). Para uma avaliação precisa, essa escala é usada (a imagem é clicável).


Determinamos o número de Schönbein em uma escala de cores, considere se você precisa de um valor médio (para vários pedaços de papel) e converte o valor na concentração de ozônio (partes por bilhão, 1 ppb = 1 mm³ / m³) usando o nomograma abaixo (a imagem é clicável). Ele leva em consideração a correção da umidade relativa.


A tabela a seguir pode ser usada como orientação indicativa para as concentrações de ozônio:



Quando o ozônio é medido, é hora de pensar no que fazer com ele agora. A melhor opção é mover-se para algum lugar geograficamente (para o país, por exemplo). Isso se deve ao fato de ser o ar externo a principal fonte de ozônio em ambientes fechados. Dependendo da taxa de troca de ar / decaimento do ozônio, sua concentração na sala pode ser de aproximadamente 30 a 70% da concentração no ar externo (desde que não haja fontes antropogênicas de ozônio, como purificadores de ar, impressoras a laser ou copiadoras).

Nota da chaleira em impressoras / copiadoras:


Se não for possível alterar sua localização - resta lutar com o ozônio. Tecnologicamente, hoje são conhecidos métodos ativos e passivos para remover o ozônio em uma sala. Ativo - é uma corrida forçada de ar na sala através de filtros de carvão ativado. Passivo - é o uso de revestimentos especializados nas paredes / teto que podem reduzir o teor de ozônio no ar. Hoje é um tópico aberto na vanguarda da ciência. Os materiais inorgânicos são mais frequentemente utilizados para esse fim, por exemplo, tintas / rebocos à base de argila, pedras para revestimento de argila e calcário, ladrilhos de teto à base de perlita, folhas de drywall sem reforçar as paredes de papel, etc. Esses métodos geralmente são associados a altos custos financeiros e de energia e nem sempre têm eficiência suficiente (especialmente em grandes megacidades).

Não há consenso sobre a meia-vida do ozônio, o que não é surpreendente, pois este parâmetro dependerá da temperatura, umidade, material da parede etc. Por exemplo, em uma câmara selada com um ventilador que mistura constantemente o gás, a meia-vida é de cerca de um dia em temperatura ambiente. Segundo alguns relatos, em condições atmosféricas, a meia-vida do ozônio pode ser de trinta minutos a duas horas.

Sobre nossos amiguinhos

Bem, a opção mais promissora, ecológica e barata é usar plantas. O ozônio pode ser removido por plantas que produzem monoterpenos. Absorve ativamente o ozônio e os diterpenóides secretados pelos estômatos das plantas. Um exemplo são as folhas de tabaco, que secretam diterpenol cis-abienol. Quando o ozônio é absorvido pelos estômatos da folha, o mecanismo de oxidação começa com a ativação de vários sistemas antioxidantes das plantas (sistemas enzimáticos etc.), que juntos reduzem o estresse oxidativo e permitem que as plantas sobrevivam a altos níveis de ozônio no ar. Se você olhar para as plantas de interior disponíveis, as seguintes plantas são campeãs na purificação do ar pelo ozônio:

- Chlorophytum crested(Chlorophytum comosum, “planta de aranha”, “spray de champanhe”)
- Sansevieria de três pistas (Sansevieria trifasciata, “língua da sogra”)



Portanto, se você passou muito tempo em locais onde o equipamento de escritório está lotado ou ficou sob a fotoquímica no verão, certifique-se de manter as tiras iodocramicas com a escala Scheinbein e pelo menos uma planta mencionada acima.

Nota sobre outros tipos de poluição

Em uma publicação dedicada a plantas que absorvem compostos orgânicos voláteis (que, lembro-me, são os precursores do ozônio de superfície), não disse nada sobre como as plantas fazem isso. E isso seria necessário.


A área total da superfície das folhas das plantas que crescem na Terra, de acordo com estimativas aproximadas, é de até 4 × 10 ⁸ km ² . Além disso, existem cerca de 10 ²⁶ células bacterianas na folhagem . As folhas das plantas são capazes de adsorver ou absorver poluentes do ar, e os micróbios na superfície e / ou folhas (endófitas) são capazes de decompor ou converter poluentes em moléculas não-tóxicas. A imagem abaixo mostra como as folhas podem neutralizar óxidos de enxofre, nitrogênio e formaldeído e convertê-las em orgânicos simples, aminoácidos ou proteínas.

Por exemplo, na 217 gramínea analisados e espécies de árvores para a eficiência de absorção de NO ₂. Verificou-se que as plantas lenhosas mais eficazes são Eucalyptus viminalis, Populus nigra, Magnolia kob u e Robinia pseudoacacia, e entre as gramíneas Erechtites hieracifolia, Crassocephalum crepidioides e Nicotiana tabacum.

Orgânicos complexos (como benzeno) são oxidados nas posições orto ou meta e convertidos em polifenóis úteis (para pessoas).


Além de orgânicos voláteis, as folhas certamente retêm partículas sólidas (incluindo PM2.5). Além disso, as características físicas das folhas (formato das folhas, número de pêlos e estômatos) afetam principalmente o acúmulo. Por exemplo, as agulhas de Pinus sylvestris podem acumular até 18 000 partículas minerais por mm ^{2 de} agulhas. Nas plantas de interior, a prioridade pertence à hera (família Hedera), que pode capturar até 17.000 partículas por mm ² .


Curiosamente, as plantas com folhas em forma de agulhas são mais ativas em relação às nanopartículas de PM2,5. Talvez isso se deva ao grande número de agulhas em comparação com o número de folhas planas e, além disso, a presença de uma camada de cera cobrindo a folha e desempenhando o papel de um adesivo para colar partículas sólidas desempenha um papel muito importante. Além disso, todas as plantas com um alto grau de "pilosidade" foliar (Catalpa speciosa, Broussonetia papyrifera e Ulmus pumila, veja o artigo na Nature) podem ter boa capacidade de retardo em relação a aerossóis sólidos . Todas as referências à fixação de partículas sólidas referem-se principalmente às folhas das plantas e não se sabe se os micróbios podem quebrar as partículas acumuladas nas folhas para posterior utilização no metabolismo das plantas. Este é um tópico separado e inexplorado até o momento.

Apesar das muitas abordagens puramente técnicas para purificação do ar (adsorventes, oxidação catalítica, quimisorção e catálise), há uma busca constante por um aumento na eficiência e, ao mesmo tempo, uma diminuição no custo da purificação do ar. E cada vez mais pesquisadores concordam que as florestas são mais adequadas para essa tarefa (surpreendentemente, sim? :)). Portanto, o trabalho destinado a estudar a biorremediação (= usar organismos para a acumulação, decomposição ou conversão de substâncias perigosas em menos tóxicas ou não tóxicas) está sendo financiado ativamente, e aqui a fitorremediação (usando plantas como biofiltros) já é proeminente nos países desenvolvidos .

Em vez de uma conclusão

Observando a deterioração gradual da situação ambiental nas grandes cidades (principalmente por via aérea) e a subsequente corrida de condicionadores de ar / máscaras / filtros HEPA, fiquei espantado com a forma como uma pessoa faz tudo para tornar sua vida mais complicada. E ele escolhe não a solução mais simples, mas a mais difícil de resolver o problema. O mesmo acontece com a poluição do ar. Parece que há muito se sabe que limpa melhor o ar - plantas, por que reinventar a roda. Mas não, eles cortam e derrubam florestas e árvores dentro das cidades, em prol dos canteiros de obras de shopping centers (vazios na época). Na Bielorrússia, os desembarques de bloqueio de neve foram cortados pela primeira vez perto das principais rodovias, para literalmente uma dúzia de anos depois, gritando das arquibancadas "é necessário plantar cinturões de proteção da floresta". Agora, as árvores são ativamente cortadas no centro da cidade ou "coroadas", para que então um bloco vazio permaneça a alguns metros de altura. Penso que essa bacanal também não durará muito e terminará ingloriamente (como todos os empreendimentos de uma irmandade burocrática analfabeta). Bem, lembrarei mais uma vez aos leitores que hoje a principal tendência na purificação do ar não é o ar-condicionado novo, mas as plantas vivas. Interior, floresta. Familiar e amado por nós desde a infância. Escreverei periodicamente sobre eles no meu canal de telegrama . Assine se estiver interessado!

Disclaimer : Olhei para a discussão dos ozonizadores chineses nos comentários e decidi lembrar a todos novamente. OZONE - O OXIDIZADOR MAIS FORTE! OZONE - VENENO! Trabalhar com ele requer cuidados especiais, e ele não se interrompe instantaneamente! Pense dez vezes antes de usar um ozonizador poderoso em seu apartamento. Os pulmões queimam rapidamente :(