當水中所含有機物與空氣接觸時，由於需氧微生物的作用而分解，使之無機化或氣體化時所需消耗的氧量，即為生化需氧量。以毫克／升表示.

化學需氧量為分解水中某種污染的物質時，所需要的氧氣多寡。需氧量越高表示水質愈差，可做為水質好壞的一種指標。測量廢水中有機物的化學可反應度，以強氧化劑的耗氧量來測量，需約二小時.

在水中浮游分散、粒子大小在1 μ m(0.001mm)至100 μ m 之間的物質稱為懸浮固體物，若SS值偏高，水會混濁、變髒，光的供給量會變少，會當成海底生物的直接傷害.

方法概要

　　水樣在 20℃ 恆溫培養箱中暗處培養 5 天後，測定水樣中好氧性微生物在此期間氧化水中物質所消耗之溶氧（Dissolved Oxygen，簡稱DO），即可求得5天之生化需氧量（Biochemical Oxygen Demand，簡稱BOD5）。

適用範圍

　　本方法適用於地面水、地下水及放流水中之生化需氧量檢測。

干擾

1. 酸性或鹼性之水樣會造成誤差，應使用氫氧化鈉或硫酸調整之。
2. 水樣中若含餘氯會消耗溶氧而造成誤差，可以使用亞硫酸鈉排除干擾。
3. 水樣中若含氰離子、六價鉻離子及重金屬等均會造成干擾，必須經過適當處理，否則不適宜生化需氧量之測定。
4. 水樣中溶氧若過飽和會造成誤差。可將水溫調至 20 ℃，再通入空氣或充分搖動以去除干擾。
5. 水樣中無機物質如硫化物及亞鐵之氧化作用會消耗溶氧而造成誤差；此外，水樣中還原態氮之氧化作用亦會消耗溶氧而造成誤差，但可使用硝化抑制劑以避免氧化作用。
6. 水樣中若含肉眼可見之生物，應去除之。

設備

1. BOD瓶：60 mL 或更大容量之玻璃瓶（以 300 mL 具玻璃塞及喇叭狀口之 BOD 瓶為佳）。於使用前應以清潔劑洗淨﹐然後以蒸餾水淋洗乾淨並晾乾。在培養期間應以水封方式隔絕空氣，其方式為添加蒸餾水於已加蓋玻璃塞之 BOD 瓶喇叭狀口。水封後應以紙、塑膠類杯狀物或薄金屬套覆蓋 BOD 瓶之喇叭狀口，以減少培養期間水分蒸發。（注意：為減少誤差，宜使用經校正體積且編碼相同之 BOD 瓶及瓶蓋。若瓶蓋無編碼，可自行刻記。）
2. 恆溫培養箱：溫度可控制在 20 ±1 ℃，並可避光以預防 BOD 瓶中藻類行光合作用而導致水樣之溶氧增加。
3. 溶氧測定裝置（參照水中溶氧檢測方法 - 疊氮化物修正法）。

試劑

1. 磷酸鹽緩衝溶液：溶解 8.5 g 磷酸二氫鉀（KH2PO4）、21.75 g 磷酸氫二鉀（K2HPO4）、33.4 g 磷酸氫二鈉（Na2HPO4．7H2O）及 1.7 g 氯化銨於約 500 mL 蒸餾水中，再以蒸餾水稀釋至 1 L，此時 pH 值應為 7.2。本溶液或以下所述溶液中，若有生物滋長跡象時即應捨棄。
2. 硫酸鎂溶液：溶解 22.5 g 硫酸鎂（MgSO4．7H2O）於蒸餾水中，並稀釋至 1 L。
3. 氯化鈣溶液：溶解 27.5 g 氯化鈣於蒸餾水中，並稀釋至 1 L。
4. 氯化鐵溶液：溶解 0.25 g 氯化鐵（FeCl3．6H2O）於蒸餾水中，並稀釋至 1 L。
5. 硫酸溶液，1 N：緩緩加 28 mL 濃硫酸於攪拌之蒸餾水中，並稀釋至 1 L（注意：配製過程中會產生大量熱）。
6. 氫氧化鈉溶液，1 N：溶解 40 g 氫氧化鈉於蒸餾水中，並稀釋至 1 L。
7. 亞硫酸鈉溶液，約 0.025 N：溶解 1.575 g 亞硫酸鈉（Na2SO3）於 1 L 蒸餾水中。此溶液不穩定，須於使用當日配製。
8. 硝化抑制劑：加 3 mg 之 2﹣氯﹣6﹣（三氯甲基）砒啶【2-Chloro-6-(trichloromethyl)pyridine﹐簡稱TCMP】於 300 mL BOD瓶內，然後蓋上瓶蓋，或加適量之 TCMP 於稀釋水中，使其最終濃度為 10 mg / L。純的 TCMP 溶解速率可能很慢，也可能浮在樣品表面。有些市售之TCMP較易溶於水樣，但其純度可能不是 100 ％，需調整其用量。
9. 葡萄糖-麩胺酸標準溶液：溶解 0.1500 g 經 103 ℃ 烘乾 1 小時之葡萄糖及麩胺酸於蒸餾水中，並稀釋至 1 L。此溶液應於使用前配製。
10. 氯化銨溶液：溶解 1.15 g 氯化銨於約 500 mL 蒸餾水中，以氫氧化鈉溶液調整 pH 值至 7.2，並用蒸餾水稀釋至 1 L。此溶液濃度為 0.3 mgN / mL。
11. 碘化鉀溶液：溶解 10 g 碘化鉀於 100 mL 蒸餾水中。
12. 稀釋水：水樣稀釋用。可使用去礦物質水、蒸餾水、經去氯後之自來水或天然水製備，製備方法參見步驟-(一)。

採樣及保存

　　水樣在採集後迄分析之保存期間內，可能會因微生物分解有機物質而降低BOD值。水樣若在採樣後 2 小時內開始分析，可不需冷藏，若因採樣地點遠離檢驗室而無法在 2 小時內開始分析，則水樣應冷藏於 4 ℃ 暗處，並儘可能在 6 小時內分析，但無論如何，水樣應於採樣後 48 小時內進行分析。分析前應將水樣回溫至 20 ±3 ℃。

步驟

（一）稀釋水之製備
　　取適量體積的水（參見五、試劑（十二）所述）於適當容器中，每 1 L 水中，加入磷酸鹽緩衝溶液、硫酸鎂溶液、氯化鈣溶液及氯化鐵溶液各 1 mL。所製備之稀釋水於使用前調整至 20 ±3 ℃，搖晃或通入經過濾且不含有機物質之空氣，使其溶氧達飽和；或亦可將製備之稀釋水置於具棉花塞蓋之瓶內，保存足夠時間，使其溶氧達飽和狀態。製備稀釋水時，應使用乾淨玻璃器皿，以確保稀釋水品質。

（二）稀釋水之貯存
　　水樣稀釋用的水（參見五、試劑（十二）所述）可以一直貯存至使用，只要其所製備之稀釋水空白值符合七、步驟（八）所規定之品質管制範圍，此貯存可以改善某些水源之品質，但對某些水源則可能因微生物滋長而導致品質退化。水源於加入營養鹽、礦物質和緩衝溶液後最好不要貯存超過 24 小時，除非稀釋水空白值一直能符合七、步驟（八）所規定之品質管制範圍。若稀釋水空白值超出品質管制範圍，應純化改良之或改用其他來源之水。

（三）葡萄糖 - 麩胺酸標準溶液之查核
　　BOD 之測定係屬一種生物檢定，因此，當毒性物質存在或使用於植菌之菌種不良時，均對 BOD 之測定結果有很大影響，例如蒸餾水經常會被銅污染或某些廢污水來源之菌種活性較弱，若使用此水源或菌種，均會導致較低之 BOD 測定結果。所以必須藉由測定葡萄糖 - 麩胺酸標準溶液之 BOD 值，以檢查稀釋水品質、菌種有效性及分析技術。測定葡萄糖 - 麩胺酸標準溶液之 2 ％ 稀釋液在 20 ℃ 培養 5 天之 BOD 值，查核其是否符合本檢測方法精密度與準確度之要求（BOD 值 198 ±30.5 mg / L）。

（四）植菌

1.菌種來源
使用於植菌之菌種必須含有對水樣中生物可分解性有機物質具氧化能力之微生物。家庭污水、廢水生物處理廠未經加氯或其他方式消毒之放流水及排放口之表面廢污水均含有理想的微生物，某些未經處理之工業廢水、消毒過之廢水、高溫廢水或極端 pH 值之廢水中之微生物均不足。理想菌種來源為廢水生物處理系統內之混合液或其放流水，若無法取得，可採用家庭污水為菌種來源，使用前須先在室溫下靜置使其澄清，靜置時間應在 1 小時以上，但最長不超過 36 小時，取用時應取上層液。若使用廢水生物處理系統內之混合液或其放流水時，採集後應加入硝化抑制劑。
某些水樣可能含有無法由家庭污水來源之菌種以正常速率分解之有機物質，此時應使用廢水生物處理系統內之混合液或其未經消毒之放流水作為菌種來源。若無生物處理設備，則取用放流口下方 3 至 8 公里處之水。若此菌種來源亦無法取得時，可以在實驗室內自行培養。實驗室內自行培養菌種時，以土壤懸浮物、活性污泥或市售菌種作為初始菌種，於經沈澱之家庭污水連續曝氣培養，並且每日增加少量污水添加量。然後以此菌種測定葡萄糖 - 麩胺酸標準溶液之 BOD 值，直至測值隨時間增加達到一穩定值且在 198 ±30.5 mg / L 範圍內，此即表示菌種培養成功。

2.植菌控制
所謂植菌控制即是將菌種液當成水樣測定其 BOD 值，從植菌控制之測值與菌種稀釋濃度計算菌種之溶氧攝取量，理想狀況下，做不同之菌種稀釋濃度且最大稀釋濃度要導致至少 50 ％ 之溶氧消耗。經培養 5 天後，將溶氧消耗量大於 2 mg / L 且殘餘溶氧在 1 mg / L 以上之植菌控制，以溶氧消耗量（mg / L）對應菌種體積（mL）作圖，可呈現直線關係，其斜率表示每 1 mL 菌種之溶氧消耗量，而截距則為稀釋水之溶氧消耗量，其必須小於 0.1 mg / L。或者，亦可將培養 5 天後，溶氧消耗量大於 2 mg / L 且殘餘溶氧在 1 mg / L 以上之植菌控制，將溶氧消耗量（mg / L）除以菌種體積（mL）並求其平均值。加入每一 BOD 瓶中菌種所導致之溶氧消耗量應介於 0.6 至 1.0 mg / L 範圍內，但所加入菌種量應調整至使葡萄糖-麩胺酸標準溶液之 BOD 值落在 198 ±30.5 mg / L 範圍內。水樣之總溶氧消耗量扣除菌種之溶氧消耗量才為水樣之實際溶氧消耗量。

（五）水樣前處理

1.含腐蝕性鹼（pH ＞ 8.5）或酸（pH ＜ 6.0）之水樣：以 1 N 硫酸或氫氧化鈉溶液將水樣之 pH 值調為 6.5 至 7.5，加入體積不可超過樣品體積之 0.5 ％。

2.含餘氯之水樣：水樣應儘可能在加氯消毒前採集，以避免水樣中含有餘氯。若水樣含有餘氯，可添加亞硫酸鈉（Na2SO3）溶液去除之。亞硫酸鈉溶液之使用體積可由下述試驗結果來決定：在每 1000 mL 中性水樣中加入 10 mL 1 + 1 醋酸溶液（或 1 + 50 硫酸溶液）及 10 mL 碘化鉀溶液，混合均勻後，以 0.025 N 亞硫酸鈉溶液滴定，當碘和澱粉指示劑所形成之藍色複合物消失時，即為滴定終點。亞硫酸鈉溶液之滴定體積，即為水樣除氯所需之亞硫酸鈉溶液用量。以亞硫酸鈉溶液除氯後 10 至 20 分鐘，須檢查水樣是否仍含有餘氯。（注意：過量之亞硫酸鈉溶液會形成需氧量，並會慢慢地與經氯化水樣中可能存在之有機氯胺化合物起反應）。

3.含毒性物質之水樣：某些工業廢水如電鍍廢水含有毒金屬，此類水樣需經過特殊處理。

4.含過飽和溶氧之水樣：低溫或發生光合作用之水樣，其在20 ℃ 之溶氧可能會大於 9 mg / L，可將水溫調至 20 ℃，再通入空氣或充分搖動以驅出過飽和之溶氧。

5.調整水樣溫度：水樣於稀釋前，應調溫至 20 ±1 ℃。

6.抑制硝化：可能需要添加硝化抑制劑之水樣包括經生物處理之放流水、以生物處理廠放流水植菌之水樣及河川水等。硝化抑制劑之使用量應記錄於檢驗報告中。

（六）水樣稀釋技術
　　原則上，稀釋後之水樣，經培養 5 天後，殘餘溶氧在 1 mg / L 以上，且溶氧消耗量大於 2 mg / L 時可靠性最大。依經驗以稀釋水將水樣稀釋成數種不同濃度，使殘餘溶氧及溶氧消耗量合於上述範圍。一般可由水樣測得之 COD 值來推算其 BOD 值及稀釋濃度。通常各種水樣之稀釋濃度為：嚴重污染之工業廢水 0.0 至 1.0 ％；未經處理及經沈澱之廢水 1 至 5 ％；生物處理過之放流水 5 至 25 ％；受污染之河川水 25 至 100 ％。水樣之稀釋方法有兩種，可先用量筒稀釋後，再裝入 BOD 瓶，或直接在 BOD 瓶中稀釋。

　　當以量筒稀釋水樣且必須植種時，可直接將菌種加入稀釋水或於稀釋水樣前將菌種加入量筒中，植種於量筒中可避免因增加水樣之稀釋濃度而降低菌種 / 水樣之比值；當直接在 BOD 瓶中稀釋水樣且必須植種時，可直接將菌種加入稀釋水或直接加入 BOD 瓶中。稀釋後，BOD 瓶中水樣體積若超過 67 ％，稀釋後水樣中之營養鹽可能不足而影響菌種活性，此時，於 BOD 瓶中直接以 1 mL / L （0.33 mL / 300 - mL BOD 瓶）比例加入營養鹽、礦物質與緩衝溶液。

　　1.以量筒稀釋水樣：若以疊氮化物修正法測定水樣之溶氧時，應以虹吸管小心吸取稀釋水（必要時稀釋水須植菌）於容量 1 至 2 L 之量筒中，裝填至半滿，並應避免氣泡進入。加入適當體積之已混合均勻水樣後，再加入稀釋水至刻度，小心攪拌均勻，並避免氣泡進入。以虹吸管吸取混合液，分別置於兩個 BOD 瓶中。先測定其中一瓶之初始溶氧，另一瓶則於水封後置於 20 ℃ 恆溫培養箱中培養 5 天，再測其溶氧。

　　2.直接在 BOD 瓶中稀釋水樣：以移液管取適當體積之已混合均勻水樣，分別置於兩個 BOD 瓶中，添加適量之菌種於個別 BOD 瓶中或稀釋水中，再以稀釋水（必要時稀釋水須植菌）填滿 BOD 瓶，如此，當塞入瓶蓋時，即可將所有空氣排出，而無氣泡殘留於 BOD 瓶內。當水樣之稀釋比率大於 1：100 時，水樣應先以量瓶作初步稀釋，然後再以 BOD 瓶作最後稀釋。若以疊氮化物修正法測定水樣之溶氧，則進行水樣稀釋時，須裝兩個 BOD 瓶，取其中一瓶測定初始溶氧，另一瓶則於水封後置於 20 ℃ 之恆溫培養箱中培養 5 天，再測其溶氧。

（七）初始溶氧之測定
　　若水樣含會迅速與溶氧反應之物質，則於稀釋水填滿 BOD 瓶後，應立即測定初始溶氧。若測定之初始溶氧未明顯地迅速下降，則水樣稀釋與測定初始溶氧之期間長短即非重要因素，但仍不應超過 30 分鐘。

（八）稀釋水空白
　　以稀釋水為空白試樣，以檢查未經植菌之稀釋水品質及 BOD 瓶之清潔。在檢驗每批水樣時應同時培養一瓶未經植菌之稀釋水。於培養前及培養後（20 ℃，5 天）測定溶氧，其溶氧消耗量不應超過 0.2 mg / L，最好在 0.1 mg / L 以下。

（九）培養
　　將稀釋後水樣、重複分析水樣、植菌控制、稀釋水空白及葡萄糖-麩胺酸標準溶液等樣品水封後，置於 20 ±1 ℃ 之恆溫培養箱內培養 5 天。

（十）最終溶氧之測定
　　將稀釋後水樣、重複分析水樣、植菌控制、稀釋水空白及葡萄糖 - 麩胺酸標準溶液在 20 ±1 ℃ 之恆溫培養箱培養 5 天後，測定其溶氧。

結果處理

　　經 5 天培養後，將溶氧消耗量大於 2 mg / L 且殘餘溶氧在 1 mg / L 以上之水樣，依是否植菌，選擇公式並計算生化需氧量。
1. 無植菌水樣之生化需氧量
　　BOD5（mg / L）=（D1-D2） / P
2. 植菌水樣之生化需氧量
　　BOD5（mg / L）=【（D1-D2）-（B1-B2）×f】 / P
　　D1：稀釋後水樣之初始溶氧（mg / L）
　　D2：稀釋後水樣經 20 ℃ 恆溫培養箱培養 5 天之溶氧（mg / L）
　　P=【水樣體積（mL）】 / 【稀釋後水樣之最終體積（mL）】
　　B1：植菌控制之初始溶氧（mg / L）
　　B2：植菌控制在 20 ℃ 恆溫培養箱培養 5 天之溶氧（mg / L）
　　f：添加於稀釋後水樣之菌種與添加於植菌控制之菌種兩者之比值
　　f=【稀釋後水樣中之菌種百分比（﹪）】 / 【植菌控制中之菌種百分比（﹪）】
　　若菌種直接添加於樣品或植菌控制之 BOD 瓶中
　　f=【稀釋後水樣中之菌種體積】 / 【植菌控制中之菌種體積】
　　若水樣有多個稀釋濃度符合溶氧消耗量大於 2 mg / L 且殘餘溶氧在 1 mg / L 以上，且較高稀釋濃度之水樣不含毒性跡象和明顯異常情況，在合理範圍內以平均值出具報告。

品質管制

1. 管制極限：鑑於影響實驗室間比對測試的因素極多，BOD 之測試結果出入亦大，宜以實驗室間比測結果之標準偏差作為單一實驗室之管制極限。但亦可由每一實驗室各自建立自己的管制極限，其方法為每一實驗室在數週或數月內至少分析 25 個葡萄糖-麩胺酸標準溶液，計算其平均值及標準偏差，取平均值 ±3 倍標準偏差作為該實驗室日後測定葡萄糖 - 麩胺酸標準溶液之管制極限。將這些單一實驗室測試之管制極限與實驗室間比測之管制極限作比較，若其管制極限超出 198 ±30.5 mg / L 的範圍外時，應重估該管制極限，並研究問題所在。假如葡萄糖-麩胺酸標準溶液之 BOD 值超過管制極限範圍，則應捨棄使用該菌種及稀釋水所得之全部測定結果。
2. 空白樣品、查核樣品、及樣品須同時測定。
3. 基質與濃度相似之每批樣品或每 10 個樣品至少須執行 1 個查核樣品分析。
4. 基質與濃度相似之每批樣品或每 10 個樣品至少須執行 1 個重複分析。
5. 相關品質管制文件中應記錄保存時間及保存溫度。

精密度與準確度

（一）國內單一實驗室測定查核樣品之結果如下表所示：

資料來源：行政院環境保護署環境檢驗所例行檢驗之資料。

• 該統計值請參考十、精密度與準確度（三）。

（二）單一實驗室測定查核樣品之結果如下表所示：

資料來源：同本文之參考資料。

• 該統計值請參考十、精密度與準確度（三）。

（三）實驗室間比測：
在一系列的比測中，每次邀請 2 至 112 間實驗室（包括許多檢驗員及許多菌種來源），測定葡萄糖與麩胺酸 1 ： 1 混合之合成水樣在培養 5 天後之 BOD 值，合成水樣之濃度範圍為 3.3 至 231 mg / L。所得之平均值X及標準偏差 S 之回歸方程式如下：
X﹦0.658 ×添加濃度（mg / L）+ 0.280 mg / L
S﹦0.100 ×添加濃度（mg / L）+ 0.547 mg / L
以 300 mg / L 葡萄糖-麩胺酸標準溶液經培養 5 天為例，代入上式其 BOD 之平均值X為 198 mg / L，標準偏差 S 為 30.5 mg / L。（資料來源：同本文之參考資料）

參考資料

1. American Public Health Association， American Water Works Association & Water Pollution Control Federation. Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater，20th ED.，Method 5210B，pp.5-3～5-6.APHA， Washington，D.C.，USA. 1998.

Ozone

臭氧是太陽所放射出的紫外線對氧分子(O₂)作用而產生了微量的臭氧(O₃)，及閃電雷擊之電離作用將氧分子(O₂)之鏈鍵擊潰形成氧原子(O)。

由一個氧分子(O₂)和氧原子(O)結合成三氧原子的物質：

氧分子(O2)+ 氧原子(O)→ 臭氧(O3)

過量的臭氧能殺死細菌。

臭氧｛O₃｝味道有如收割稻草時的獨特氣味，重量約為空氣的1.5~1.7倍，為不燃性氣體。

主要的性質如下： 分子記號： O₃分 子 量： 48 沸 點： -112℃ 比 重： 2.141(20oC時) 臨界溫度： -12℃ 臨界壓力： 54.6氣壓 熔 點： -193℃

臭氧層是分布在離地面20~30km的大氣層中，它最大的功能是吸收紫外線，保護曝露在紫外線照射下的人類與動植物。空氣中的臭氧量為0.01~0.04ppm，因臭氧具有極強淨化殺菌之作用，使得自然界中的細菌霉菌，無法異常繁殖因而保持平衡狀態。

臭氧分解速度會因熱、光、水份、pH值而不同，也會因金屬氧化物與其他觸媒等作用，而加快分解速度。

當活躍的菌碰上臭氧時，臭氧的致死濃度會使它立刻失去活力，臭氧在分解的時候產生的自由基過程，是一連串的反應動作，一個反應產物又可接連另一個反應產物，且不一定有固定的反應式相當複雜。

1. 臭氧在大氣中(常溫)之半衰期為三十秒，會隨溫度不同而有所改變。
2. 臭氧在水中之半衰期為二十分鐘，，當水中pH值高時分解速度變快，pH值低時較緩慢。
3. 臭氧溶解於水中會因受水分子作用，急速分解具有極強氧化力，殺菌、脫臭、漂白等作用。
4. 臭氧水中分解前，或分解後都能與附著物發生反應。
5. 臭氧分解反應後，最重要的分離產物是氫氧離子﹝HO^-﹞。
6. 氫氧離子的氧化能量為-2.8V，氧化能力比臭氧本身氧化能量還高。
7. 臭氧在酸性溶液中有-2.7V，在鹼性溶液中有-1.24V。
8. 臭氧與有害物質分解後,會還原成氧氣，不會再造成二次公害。

臭氧的發現

西元1785年時，德國人Van Marum在雷雨後之清新空氣中，從所含的草鮮味而發現臭氧的存在，至1840年才由Schonbein，以希臘字"OZONE"命名之。

大自然臭氧與環境臭氧

臭氧其實它的味道並非是很臭，而是由三個單氧（O）經變化後結合在一齊形成O3，正確的中文名應該叫做『重疊原子氧』（Triatomic oxygen)。 臭氧在宇宙中有二種，一種是『大自然臭氧』，一種是『環境臭氧』。

大自然臭氧

它是存在於太空之大氣層（約在37到74公里）它是由大氣中的氧分子受到太陽紫外線長期照射的作用而形成臭氧，再漂浮到大氣層同溫層的邊緣形成臭氧層，保護著地球，免受太陽的紫外線侵犯，且空氣中的臭氧量為0.01~0.04ppm，因臭氧具有極強淨化殺菌之作用，使得自然界中的細菌霉菌，無法異常繁殖因而保持平衡狀態.。 但如今大量汽機車及工業廢氣，大量往大氣層上升破壞大自然臭氧層，使大自然的臭氧層漸稀薄而破洞，使整顆地球表面上的生物受到太陽的紫外線侵襲，使整個地球的表面溫度在最近的五十年內平均溫度上昇2°C（溫室效應），使地球上的環境磁場由平均磁場0.5高絲（Gaus）降到0.45高絲（Gaus）。

環境臭氧

是經過化學變化後所產生的臭氧，如工業廢氣、汽機車所排放的廢氣，均含有大量的臭氧，這種臭氧是較活躍，且不穩定的氣體，對人體有相當程度的害處。

在強烈的光線照射下 氧氣O2 和二氧化氮NO2會反應產生臭氧。(尤其在空氣污染嚴重的都市）因為氧氣和氮氣不容易在室溫下產生反應，一般情形下二氧化氮NO2含量都很低。但是在高溫的引擎內 氧氣和氮氣會產生反應

N2(氣體) + O2(氣體) ─ 熱 → 2NO(氣體)

引擎內的一氧化氮排出後很快和空氣中的氧氣形成二氧化氮。

2NO(g)+O2(g)→2NO2(g)

而二氧化氮在強光下則會產生分解

NO2(g) ─ 強光 → NO(g)+O(g)

這種反應產生的氧原子O便會很容易和氧氣O2 形成臭氧。

O(g)+O2(g) →O3(g)

所以，在烈日下 當交通阻塞時汽車產生的二氧化氮夠多時，則很容易產生較多的環境臭氧。過多的環境臭氧對於生物都是不好的。當環境臭氧的比例超過十億分之125 (125ppb)，則會開始對人體健康有影響。環境臭氧也會使得橡膠或塑膠等聚合物產品產生永久性的惡化。

雖然地面上有過多的環境臭氧是不好的，呼吸臭氧對人體不好，但是在大氣層高處（同溫層15-55公里高）的自然臭氧卻是地表生物生存很重要的關鍵因素。因為自然臭氧可以吸收太陽輻射中大量的紫外線。氧氣也會強烈吸收波長短於2400埃的紫外線，但是2400-2900埃間的紫外線卻無法被氧氣所吸收，而需要自然臭氧來完成使命。否則地表很多的生物將在強烈紫外光的照射下死亡。

同溫層中臭氧是因氧氣在強烈紫外光照射下形成的。

O2(g) ─ 紫外光 → 2O(g) (波長短於2400埃的紫外光)

於是氧原子很快和氧氣形成臭氧。

O(g)+O2(g) → O3(g) 放熱反應

結合以上兩反應，於是每三個氧分子可以形成兩個臭氧，且將紫外光轉換成熱（紅外光）。 當自然臭氧吸收紫外線時又會分解成氧氣與氧原子

臭氧脫臭

臭氧脫臭的構造在於其電氣分解的秘密。臭氧的構成原子─氧原子(Ｏ)帶有負電，氧分子(Ｏ₂)帶有正電，臭氧則是帶有負電。若找帶有正電的結合對象，臭氧即會氧化，這種作用與造成極大脫臭效果的電氣分解有關。亦即，惡臭的臭味多帶有正電，而臭氧與其結合（離子結合）後，會反應成為其它物質。即可達到脫臭效果，這種作用與殺菌相同，藉由氧化分解後達到脫臭效果，並非利用臭氧獨特的氣味來掩蓋惡臭，而是將臭味根源物質加以分解。

例如：甲烷（放屁的臭氣以及甲烷氣體）與臭氧的反應式：

EX：CH4(甲烷)＋O3(臭氧)→CO (一氧化碳)＋2H2O(水分)CO(一氧化碳)＋O3(臭氧)→CO2(二氧化碳)＋O2 (氧)

甲烷與臭氧結合後，變成二氧化碳及氧二種無臭，無毒穩定化學物質。

人工臭氧生成方式比較

臭氧產生的方式包括：紫外線法、電解法、無聲放電法、尖端放電…等數種方式。

紫外線法

濃度低，消耗電力大。燈管不能直射眼睛或皮膚，燈管壽命約3000~4000小時。

電解法

耗電力大。成本高、尚未符合經濟效益。無聲放電法：分為平板放電、管狀放電、利用石英管玻璃、耐熱玻璃、陶瓷、不鏽鋼等誘電體，當直流高壓高頻電流通過時，與接地電極便會產生放電電暈現象。而即分解反應，從3O2 成為2O3，得到臭氧，為目前一般在經濟考量下，普遍所選用之方式，但一般而言此種產生臭氧之方式受限於產生器本身之使用壽命較短且於臭氧產生同時溫度會上升，影響臭氧正常輸出。

尖端放電法

大自然閃電原理相同方式產生自然臭氧，並克服上項各式產生缺點，產生器壽命長且經濟省電，為最新一代臭氧產生裝置。

臭氧的應用與研究

• 臭氧之應用

• 臭氧之研究
  • 國外有關臭氧研究之概況 　

1. 目前國際臭氧研究所設在加拿大渥太華，大致分為臭氧科學及臭氧醫學兩大類，並行研究 。
2. 美國將臭養科學用於飲水殺菌及廢水處理，將臭氧醫學用於細胞活化及抑制癌症成長（聯合報載），易另闢太空臭氧學，再太空艙及潛水艇內設置臭氧機以淨化密閉內空氣，調整工作人員身心。
3. 蘇俄除典型應用外，將臭氧醫學用於運動訓練上26日後運動員運動量增加59.7%。
4. 日本將臭氧科學應用於環境衛生、勞工衛生、食品衛生及生產過程改善並於東京市區內， 裝置大型臭氧產生機，使東經污染能控制於6度以下（日本都市污染指標為8度）。

與其他化學藥劑之比較

這要看是將臭氧用在何處。大致上的優點如下：

1. 臭氧可以殺死的微生物總類比氯還要多。（特別是抗氯力強的梨型蟲胞囊，只有使用臭氧才能殺死）
2. 殺菌速率比氯快，因而可以降低接觸時間，減少反應槽體積，增大處理量。
3. 臭氧在完成氧化、消毒後，臭氧會自行還原成氧氣。而氯仍會殘留於水中，需要後續處理才能消除之。
4. 臭氧不會產生有致癌風險的消毒副產物。而氯消毒會產生氯胺類、三鹵甲烷類之消毒副產物。而法規對於自來水、廢水的消毒副產物管制將越趨嚴格，臭氧將會取代大部分的氯。
5. 臭氧無法儲存，必須現場製造立刻使用。因此不像氯氣有發生運輸洩漏的風險，也沒有儲存問題。
6. 臭氧機只要買一次，就可以持續製造臭氧。而加氯系統，則需要持續購買氯。

臭氧有害嗎

1. O₃常溫下為一不累積且可自然分解之氣體，不如一般現有之芳香劑或樟腦丸屬人工化學合成物質，於空氣中揮發後並不會自然分解，吸入人體可能會造成殘留，長期使用下累積於體內造成傷害。
2. O_3是一種活性的氣體，它的活潑性與溫度習習相關。在常溫下（18℃-30℃），O₃約在30秒內就會還原成O₂，而溫度愈高O₃的還原速度則愈快（更活潑）；反之溫度愈低時，O₃的還原速度則變慢（不活潑），當溫度低於6℃以下時，則O₃幾乎不還原。
3. 至於O₃可能對呼吸器官造成傷害，其實是因為長期處於O₃濃度較高之環境下。首先應先由其對人的黏膜組織影響開始說起；當我們有眼睛感到乾澀、喉嚨及嗅覺不適時，若擔心對人體造成傷害，只要將機器關閉或調低濃度，或者暫時離開該空間待其還原後再進入即可，如此並不會對您有所傷害反而有助於皮膚及黏膜表面的組織新陳代謝。
4. 一般對於O₃有負面報導的事件，多發生於美加地區，其最重要的原因是因其緯度關係，其普遍溫度多於低於常溫（18℃-30℃）以下，O₃的活性降低，造成殘留於空氣中的機率變高(見說明2)，一旦經人吸入體內後O₃在人體中，因體溫之因素，讓O₃大量還原，而有濃度過量的情形產生，進而可能對人體造成傷害。
5. 台灣地屬亞熱帶氣候，溫度適中，頗適合O₃進行正常的還原反應，較難有殘留現象發生。

常用臭氧資料

• 臭氧在空氣中的濃度單位是ppm或mg/m³；臭氧在水中的濃度單位是ppm或mg/L。

• 換算方法：在空氣中時1ppm＝2 mg/m³；在水中時，1ppm＝1mg/L。

• 臭氧在大氣中達到一定的濃度時就會造成環境污染。在居住環境，臭氧濃度超過0.15mg/m³時就構成空氣污染；在作業場所，臭氧濃度超過0.2mg/m³時就構成污染。

• 空氣中的臭氧濃度達到0.01-0.02mg/m3時，人即可嗅知。

• 臭氧發生器的規格是按照臭氧產生的重量單位劃分的。臭氧產量的單位是mg/h或g/h（毫克/小時、克/小時），即臭氧發生器工作1小時能夠產生多少重量單位的臭氧。

• 在對食品廠、藥廠、化妝品廠的生產車間消毒時，在車間潔淨度不超過30萬級時，空氣中的臭氧濃度達到10-20mg/m³即可，並且要密閉作用30分鐘的時間；如果同時需要對車間內已有的設備和物品消毒，臭氧濃度需要達到20-30mg/m³；如果是對10萬級、萬級、局部百級潔淨度的車間消毒時，臭氧濃度須達到30-100mg/m³。在對包裝材料進行臭氧薰蒸消毒時，消毒室/櫃內空氣中的臭氧濃度一般在50-200mg/m³之間；在對生魚片、蝦仁等水產品進行臭氧水浸泡消毒時，水中臭氧濃度一般在0.8-1.0ppm之間。

• 常溫常壓混合條件下，瓶裝純淨水用臭氧消毒時，通常1m³/h水需使用3g臭氧，並且水中臭氧濃度需達到或超過0.3mg/L；對瓶裝礦泉水臭氧消毒時，通常1m³/h水需使用6g臭氧，並且水中臭氧濃度需達到或超過0.5mg/L。

• 泳池水用臭氧消毒時，按全池水迴圈一次時每小時的水流量確定投放臭氧量，通常是1m3/h水使用1-2g臭氧，然後再投加少量的消毒藥劑。當1m3/h泳池水使用臭氧4g或以上時，池水不再需要投加消毒藥劑，並且池水會變得清澈透藍。

• 水產養殖用水臭氧消毒時，通常是按將池水的一半迴圈一次時，每小時的水流量來確定臭氧使用量的。淡水通常是1m³/h水使用1g臭氧，如果是海水臭氧量可提高到1.5-2g。育苗階段時，臭氧使用量可適當降低。但不論臭氧使用量是多少，在加入過臭氧的水流回養殖池之前，水中的臭氧含量必須降低到0.05mg/L以下。

臭氧的殺菌力為氯的 3000 倍，消毒力為甲酚原液的 30 倍。細菌以蛋白質、RNA、DNA為主要成分，由多醣類、蛋白質、脂質等構成。病毒則是由蛋白質、RNA、DNA所構成。要使細菌或病毒死亡以及不活性化，必須損傷其成分或加以破壞、分解。臭氧能滲透到細菌或病毒中，使其變成酵素。而RNA、溶霉菌等物質會被分解，DNA則於受損後被擊潰。

效果

　　臭氧設備雖然殺菌效果很好，但由於價格昂貴，僅能用於非密封式貯水桶之貯水滅菌，每天只要以臭氧曝氣15分鐘，就能確保貯水桶中的水質合於標準。再者，由於臭氧殘效性短，且無法用於管線及供水點端滅菌，使用範圍有限。

在水中的應用

1. 飲用水的殺菌去除有毒物質：臭氧的殺菌力極強，僅需0.2ppm即可將水中的雜質、細菌分解，不殘留雜物，同時可去除鐵、錳、氯等有無機物。
2. 防止食物腐敗：魚、肉等在解凍時，若無適當處理，容易造成細菌滋生繁殖，此時，若將解凍的魚、肉等放入臭氧水中，一方面抑制細菌繁殖、另一方可清洗殺菌並保鮮。
3. 衣物清洗殺菌漂白：臭氧加入水中可漂白衣物外表的髒污及不小心染到的色料、食物等減少洗衣粉的用量，降低污染。
4. 水族箱、養魚池的殺菌：適量的臭氧加入水中，可清除水中的細菌、異味、防止魚飼料腐壞導致傳染病發生。此外，臭氧與有害物質進行分解後，能轉換回氧氣，增加水中溶氧量，增加魚的生命力及繁殖力。

於牙醫的應用

　　自從有人將臭氧治療應用於牙醫上，臭氧在牙科上的應用就成為其表現其效能的一個重要管道。

　　根據德國牙醫師Fritz Kramer 表示，臭氧被製成臭氧水，可以有效應用於下列幾種用途：

1. 是一種有效的殺菌劑。
2. 能控制流血。
3. 可以清洗口腔的骨質和軟細性組織。
4. 快速的治療局部需氧區域。
5. 利用增溫的方法，加速新陳代謝。

　　Kramer博士指出，臭氧水能被應用下列幾個不同的地方：

1. 嘴巴的漱洗（例如齒齦炎、牙周病、黴菌口炎、口腔炎)
2. 使用噴霧法來淨化署患疾病的地區，和口腔黏膜，蛀牙洞，和一般齒科手術。
3. 使用臭氧水噴流法淨化蛀牙洞，或用於根管治療。