Blue ocean

Sự hình thành Ozone: Ozone trong tự nhiên và Ozone nhân tạo

Ozone trong tự nhiên và Ozone nhân tạo

a. Ozone nhân tạo

     Ozone được tạo ra bằng nhiều cách tuy  nhiên phương pháp phổ biến hơn và thường dùng trong công nghiệp là tạo ra sự phóng điện hào quang (corona) trong môi trường có oxi (Hình 1). Năng lượng phóng điện (năng lượng các điện tử được gia tốc trong điện trường) phá hủy liên kết của phân tử oxi, tạo ra đơn nguyên tử oxi:
E (
e) + O2 -> 2O
Và sau đó đơn nguyên tử oxi kết hợp với phân tử oxi tạo ra phân tử ozone (O3):
O + O
2  -> O3

     Phóng điện corona được thực hiện nhờ lớp chắn điện môi đặt giữa hai điện cực là loại phóng điện êm, mềm (soft discharge, dielectric barrier discharge/DBD). Tia phóng điện corona lan tỏa rộng trong không gian chứa oxi giữa hai điện cực, tăng diện tiếp xúc với oxi và làm tăng hiệu suất tạo ozone.
 
b. Ozone tự nhiên (ozone trên tầng bình lưu, có lợi, bảo vệ sinh vật trên mặt đất)
     Trên cao, cách mặt đất cỡ 35 km là tầng bình lưu, nơi không khí (oxi) rất loãng, cường độ tia UV rất mạnh. Tia UV-C (bước sóng 100-240 nm, có năng lượng cao) phá hủy phân tử oxi O
2 và tạo ra O3 (Hình 2):
E (UV, bước sóng 100-240 nm) + O2  ->  2O  và sau đó O +O2 -> O3
     Cần lưu ý rằng tia UV bước sóng dài hơn (240-315 nm, năng lượng thấp hơn) lại phá hủy ozone tạo ra oxi: E (UV 240-315 nm) + 2O3 -> 3O2, trong quá trình đó ozone hấp thụ tia UV 240-315 nm, ngăn không cho tia UV này đâm xuống mặt đất (tia này gây hại cho sinh vật). Khi tầng ozone mất đi (lỗ thủng ozone) tia UV 240-315 nm sẽ dễ dàng đâm xuống mặt đất và gây hại do đó chúng ta cần bảo vệ tầng ozone. Như vậy, trên tầng bình lưu xảy ra hai quá trình ngược nhau: tạo ra ozone và tầng ozone (nhờ tia UV bước sóng ngắn) và ozone này hấp thụ tia UV (bước sóng dài) để tạo ra oxi.

c. Ozone khói trên mặt đất.
     Trên mặt đất, khí thải động cơ đốt trong chứa nhiều dạng oxit nitơ (NOX) lẫn bụi, các chất hữu cơ dễ bay hơi (VOC/volatile organic compound, xăng, dầu mỡ...). Dưới tác động của ánh nắng (tia cực tím UV), các chất đó tổng hợp thành rất nhiều hợp chất trong đó có ozone. Ozone tạo ra từ ống xả xe hơi gọi là ozone khói (smog ozone), ozone vô ích, không kiểm soát được và gây ô nhiễm môi trường không khí (Hình 3). Những thành phố lớn, nhiều xe (đặc biệt ở Mỹ), vào giờ cao điểm (12-15 giờ, khi cường độ tia UV trong ánh sáng Mặt Trời mạnh nhất trong ngày) nồng độ ozone khói có thể đạt mức 0,1 ppm, vượt ngưỡng cho phép.
0912534363