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Gas O3 e relativo sensore

Introduzione all'ozono

L'ozono, o ozono O3, è una molecola elementare altamente reattiva con formula O3, composta da tre atomi di ossigeno. Questo gas esplosivo di colore azzurro pallido ha un odore pungente caratteristico, spesso descritto come odore acre, che è sorprendentemente gradevole nella sua forma pura a basse concentrazioni. L'ozono è presente in due strati primari dell'atmosfera terrestre. Nella stratosfera forma lo strato di ozono, uno scudo protettivo creato quando le radiazioni ultraviolette (UV) solari interagiscono con l'aria, in particolare con l'ossigeno molecolare, per produrre ozono. A livello del suolo, tuttavia, l'ozono diventa un potente pericolo respiratorio e inquinante, comunemente noto come ozono troposferico, che influisce sulla qualità dell'aria.

Come si forma l'ozono troposferico

L'ozono troposferico è il risultato di complesse reazioni chimiche tra gli ossidi di azoto (NOx) e i composti organici volatili (COV) sotto l'effetto della luce solare. Questi precursori, rilasciati dalle centrali elettriche, dalle emissioni dei veicoli e dai materiali organici, favoriscono la formazione dell'ozono. Nelle giornate calde e soleggiate nelle aree urbane, quando le temperature più basse lasciano il posto al caldo, i livelli di ozono raggiungono il picco, spesso nel pomeriggio e nelle prime ore serali, causando gli effetti nocivi dell'ozono, come sottolineato dall'Agenzia per la protezione dell'ambiente.

L'ozono nell'uso industriale e consumer

L'ozono, compreso l'ozono liquido e l'aria ozonizzata, funge da potente agente antimicrobico nelle applicazioni industriali e in quelle di consumo legate all'igiene. Viene utilizzato nella produzione di acqua in bottiglia, nel trattamento della carne e nella conservazione degli alimenti deperibili. A livello commerciale, l'ozono viene generato esponendo l'ossigeno presente nell'aria a scariche elettriche ad alta tensione o alla luce UV, un processo che rende l'ozono efficace per questi scopi.

Rischi per la salute derivanti dall'esposizione all'ozono

I saldatori e altre persone esposte ad alti livelli di ozono, monitorati da sensori di ozono e sistemi di monitoraggio con tempi di risposta rapidi, corrono rischi significativi per la salute. L'ozono inalato può danneggiare le mucose e i tessuti respiratori, causando problemi a breve termine come irritazione agli occhi, fastidio alla gola e al torace, febbre da fumi metallici e riduzione della funzionalità polmonare. L'esposizione a lungo termine amplifica gli effetti dannosi, tra cui asma, polmonite, cancro e ripercussioni sul sistema nervoso centrale. Spesso vengono utilizzati due sensori per garantire un rilevamento accurato in ambienti ad alto rischio, migliorando la sicurezza personale.

L'impatto dell'ozono sulla salute umana

L'inquinamento da ozono, una preoccupazione crescente per l'Agenzia per la protezione dell'ambiente, colpisce gravemente le mucose e i tessuti respiratori, degradando la qualità dell'aria. Mentre lo strato di ozono protegge dalle radiazioni UV, l'ozono troposferico, anche a basse concentrazioni, provoca effetti nocivi, soprattutto nelle aree urbane con elevate emissioni di NOx e COV. Questa dualità sottolinea la necessità di sistemi di monitoraggio robusti per salvaguardare la salute e mitigare i rischi.

Caratteristiche del gas

  • Gas incolore tendente al bluastro che condensa in un liquido blu scuro o cristalli blu-neri.
  • Ha un odore pungente
  • Un agente ossidante
  • Potenziale redox molto elevato
  • Gas non infiammabile
  • L'O3 corrode rapidamente la maggior parte dei metalli e danneggia la maggior parte delle materie plastiche.
  • La gomma esposta all'ozono si indurisce e si screpola rapidamente.
  • Prodotto per uso immediato a causa della sua instabilità e tendenza a decomporsi rapidamente
  • L'ozono puro è leggermente più pesante dell'aria.
  • ALTRI NOMI: Ossigeno triatomico, triossigeno
  • Registrazione CAS 10028-15-6
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Rischi e fonti industriali dell'O3

  • Trattamento dell'acqua: disinfettante poiché è un ottimo agente ossidante
  • Saldatura: la saldatura ad arco con gas metallico e la saldatura ad arco con gas tungsteno producono elevate concentrazioni di ozono.
  • Trattamento delle riserve di acqua potabile
  • Conservazione degli alimenti: i supermercati utilizzano ghiaccio ozonizzato per esporre e conservare gli alimenti deperibili.
  • Trattamento dell'acqua delle torri di raffreddamento
  • Acqua di stoccaggio per l'industria ittica
  • Disinfezione per acquari e ospedali
  • L'ozono viene utilizzato in combinazione con il cloro per pulire le piscine.
  • Controllo degli odori ed eliminazione del fumo
  • Lavorazione della cellulosa e della carta - sbiancamento della cellulosa
  • Produzione di profumi
  • La conservazione a freddo come inibitore di muffe e batteri 
  • Agente sbiancante per cere, tessuti e oli
  • Spruzzatura termica di metalli
  • Fognature e trattamento delle acque reflue
  • Trattamenti medici - ozono terapia
  • Purificatori d'aria
  • Tessili

A seconda della concentrazione, l'esposizione all'ozono può causare problemi di salute acuti o cronici, o , in concentrazioni elevate, anche la morte.

(WorkSafe BC)

Scenari ad alto rischio

  • È noto che l'ozono si forma negli archi di saldatura. Gli effetti possono causare problemi di salute a breve e lungo termine, come disturbi respiratori, infezioni polmonari e persino alcuni tipi di cancro ai polmoni.

  • La saldatura ad arco, in particolare quella con gas inerte, può produrre concentrazioni di ozono fino a 10 ppm nella zona di respirazione del saldatore
    .
  • Secondo l'Ufficio Statistico del Lavoro degli Stati Uniti, nel 2017 negli Stati Uniti erano impiegati oltre 377.250 saldatori, brasatori, tagliatori e saldatori a stagno. Questi lavoratori sono esposti a fumi tossici prodotti dai processi di saldatura.
  • Le persone affette da asma o altri disturbi respiratori, i bambini e gli anziani sono maggiormente esposti al rischio derivante dall'inalazione di aria contenente ozono. 
  • Le persone con una riduzione o un deficit di vitamine C ed E sono maggiormente a rischio a causa dell'esposizione all'ozono.

Informazioni sul sensore O3

Tipo: Diffusione elettrochimica
Intervallo: 0-1 ppm (risoluzione 0,01 ppm)
Come funziona un sensore O3: Le molecoledi ozono interagiscono con gli elettrodi metallici attraverso una reazione redox, generando un'uscita di tensione lineare proporzionale alla concentrazione di ozono.

Livelli di allarme predefiniti

Allarme basso: 0,1 ppm
Allarme alto: 0,2 ppm
STEL — 15 minuti — Limite di esposizione a breve termine: 0,1 ppm
TWA — Media ponderata nell'arco di 8 ore: 0,05 ppm 

Dispositivi Blackline in grado di rilevare l'O3

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Applicazioni speciali e considerazioni

  • L'ozono è considerato "buono in alto, cattivo nelle vicinanze" per quanto riguarda le concentrazioni nell'alta e nella bassa atmosfera.
  • La ventilazione, sia naturale che forzata, deve consentire il libero ricambio dell'aria.
  • Chiudere le operazioni per ridurre il rischio di esposizione. Utilizzare un respiratore o dispositivi di protezione quando necessario.
  • L'ozono è instabile, quindi si degrada abbastanza rapidamente, ma continua a formarsi dove avviene una reazione.
  • Un interruttore elettrico di emergenza deve essere posizionato vicino alla camera dell'ozono. Ciò consente lo spegnimento manuale dell'alimentazione del generatore in caso di perdite o malfunzionamenti. 
  • I saldatori devono prestare molta attenzione ai livelli di O3 quando lavorano in spazi ristretti.

Rischi per la salute e manipolazione dell'O3

concentrazione
sintomi/effetti
0,01 ppm
Soglia olfattiva
0,1 ppm
Lieve irritazione agli occhi, al naso e alla gola.
0,10-0,25 ppm
Mal di testa, tosse secca e una certa riduzione della funzionalità polmonare.
0,30 ppm
Riduzione della funzionalità polmonare nella maggior parte delle persone.
0,6 ppm
Dolore al petto
1 ppm
Irritazione dei polmoni spesso accompagnata da tosse e grave affaticamento.
1,5 ppm
Confusione mentale, tosse persistente e stanchezza estrema possono protrarsi per settimane. Possono svilupparsi altri sintomi quali grave irritazione polmonare ed edema polmonare (accumulo di liquidi).
9 ppm
Polmonite grave
11 ppm
Rapida perdita di coscienza
50 ppm
Immediatamente fatale
icona-pronto soccorso
PRIMO SOCCORSO
  • I polmoni di solito si riprendono entro pochi giorni dall'esposizione a concentrazioni elevate di ozono. Tuttavia, se l'esposizione all'ozono si protrae per un periodo di tempo più lungo o si verifica in più occasioni ripetute nel corso di un anno, possono verificarsi danni cronici al tessuto polmonare.
  • L'O3 è altamente tossico se inalato o se il liquido entra in contatto con la pelle, gli occhi o le mucose. Può causare danni polmonari da acuti a cronici, ustioni, lesioni permanenti o morte.
  • L'ozono può essere tossico a una concentrazione di 100 ppm per 1 minuto. È in grado di causare la morte per edema polmonare.
  • La valutazione della tossicità dell'ozono è simile alla valutazione di qualsiasi sostanza irritante per i polmoni. È necessario monitorare la saturazione di ossigeno ed eseguire anche una spirometria al letto del paziente.
  • Non esiste un trattamento specifico per le persone esposte all'ozono, anche se alcuni hanno suggerito che l'assunzione orale di vitamina E sia benefica per l'esposizione ambientale cronica a cui sono sottoposti la maggior parte dei soggetti.
icona-pericolo
IN CASO DI RILASCIO ACCIDENTALE
  • Agisci solo se sei stato addestrato. Evacua l'area circostante. Spegni tutte le possibili fonti di accensione. Non inalare il gas e assicurati che l'area sia ben ventilata. Indossa un respiratore se la ventilazione non è adeguata. I lavoratori devono indossare dispositivi di protezione individuale.
  • In caso di fuoriuscita: contattare immediatamente il personale di emergenza. Arrestare la perdita se non sussiste alcun rischio per la propria incolumità. Utilizzare strumenti antiscintilla e attrezzature antideflagranti.

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