一、什么是臭氧？

臭氧（Ozone）是由3个氧原子组成的氧的同素异形体，有特殊气味。在自然界中，雷电可以激发空气中的氧气，使得氧气变成臭氧。人们所熟知的臭氧层具有吸收太阳辐射紫外线，从而使太阳光到达地球的紫外线浓度适合生物的生存。

由于形成臭氧的三个氧原子中有一个氧原子与其他两个氧原子的结合力较弱，所以非常不稳定，常温下容易分解产生具有强氧化能力的氧原子，因此具有很强的杀菌消毒能力。

二、臭氧杀菌的发展历程。

1840年，荷兰科学家舒贝因（Schonbein）发现并命名了臭氧；

1907年，法国Nice市首先使用臭氧对饮用水进行杀菌处理，此后，在欧洲地区臭氧对饮用水杀菌技术得到广泛的传播和应用；

1909年，法国德波涅冷冻工厂正式使用臭氧对冷冻肉进行杀菌处理，取得了显著的效果；

1940年，美国绝大多数冷冻蛋库都使用臭氧提高贮藏期。此后在欧洲的大型冷冻工厂将臭氧应用于肉类、鸡蛋、水果、水产品的贮藏和酿酒工业中。

1953年，人们发现含有一定量臭氧的空气对食品容器的杀菌效果比二氧化硫更好。1956年，瑞士生产者利用此原理对玻璃进行消毒；

1997年4月，美国食品与药品管理局（FDA）修改了将臭氧作为“食品添加剂”限制使用的规定，允许不必申请即可在食品加工、贮藏中使用臭氧进行相关处理。

2001年FDA又将其列入可直接与食品接触的添加剂范畴，这对于臭氧杀菌技术的发展是里程碑式的进步。

三、臭氧杀菌的机理。

臭氧具有很强的氧化性，因此对细菌等微生物具有强烈的杀死性。一般认为，臭氧杀菌的原理是臭氧作用于细菌等微生物的细胞膜，导致细胞膜损伤，新陈代谢障碍，生长被抑制。臭氧突破细胞膜继续渗透则膜内脂蛋白和脂多糖被破坏，细胞通透性改变，机体被杀死。而臭氧杀灭病毒则是氧化作用直接破坏了其遗传物质——RNA或DNA，从而杀死病毒。在各类微生物中，臭氧耐受力强弱顺序是芽孢菌-沙门氏菌-绿脓杆菌-金黄色葡萄球菌-霉菌-酵母菌。

臭氧水杀菌消毒是微生物既与溶于水中的臭氧直接反应，又与臭氧分解产生的羟基反应。由于羟基具有强烈的氧化性，因此臭氧水溶液的杀菌速度快。同时，臭氧又可以分解果蔬在贮藏过程中产生的有害气体，因此臭氧可在果蔬贮藏中发挥杀菌保鲜的作用。

臭氧在杀菌的过程中，臭氧会分解为氧气故不产生残留污染，使用臭氧杀菌后不需要通风换气，其具有扩散性好、浓度均匀、无死角等优点。另外，臭氧杀菌费用低，保鲜冷库使用臭氧做杀菌处理仅仅需要增加5%-10%的费用。但臭氧杀菌需在环境相对湿度在60%以上时进行，而且湿度越高，杀菌效果越好，当环境相对湿度低于45%的情况下，臭氧对空气中的微生物几乎没有消灭作用。

四、臭氧杀菌在食品技术中的应用。

1、在水处理中的应用。

常规饮用水的臭氧杀菌是臭氧杀菌应用历史最长、规模最大的一个领域。臭氧能杀灭饮用水中99.99%以上的大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等细菌。同时，臭氧可以除去水中的异味，降低浊度，减少有毒有害物质，提高水质。

在矿泉水、纯净水等灌装水过程中，矿泉水、纯净水等经过处理已经达到或者基本接近了无菌要求，但在灌装的过程中，由于管道、水泵、瓶、盖的接触，难免受到细菌污染，极容易造成细菌总数的超标。在灌装水生产过程中，使用较低浓度的臭氧即可满足杀菌要求。溶解在水中的臭氧与水同时进行灌装，封盖后，瓶或桶内的臭氧能见残留的细菌全部杀死，使细菌水平达到要求，而经过数小时，臭氧就会分解成为氧气，同时又提高了灌装水中的含氧量。

此外，臭氧杀菌还可以应用于食品加工用水和食品加工生产中废水的循环再利用中，起到杀菌消毒、脱色、除臭、降低浑浊度等作用。

2、在果蔬保鲜中的应用。

微生物的侵染导致的腐败和果蔬自身产生的乙烯等催熟是导致果蔬采后腐败的主要原因。臭氧能快速分解果蔬自身代谢产生的乙烯气体，降低其代谢速率，减缓其生理老化过程，从而实现果蔬的保鲜。因此，臭氧广泛的应用于果蔬采摘后的贮藏、运输等环节，包括入库前的库房消毒、果蔬在产地区冷库预冷期间的杀菌及贮运期间的防腐保鲜。

此外，臭氧可以降解果蔬农残。在果蔬种植生产期间常用的农药主要是有机磷农药、拟除虫菊酯、氨基甲酸酯类3类。这3类农药的化学分子结构中含有磷氧双键、碳碳双键或苯环结构。在臭氧极强的氧化性作用下，其化学分子结构被破坏，分解生成无毒性的酸类、醇类、胺类、或相应的氧化物等小分子结构化合物。这些小分子化合物大都为水溶性，可用水冲洗除去。因此臭氧降解农残是可靠的。

3、在肉制品加工中的应用。

使用臭氧对分割肉、熟食的原料肉和成品进行杀菌，可大大减少原料肉和成品中的病菌含量，分解肉类食品中的激素含量也有明显降低 ，保证了产品质量，延长了其保鲜期。此外，臭氧对处理分解肉的沙门氏菌污染问题有着极佳的解决效果。

4、在水产品保鲜中的应用。

利用臭氧处理鱼类等水产品及其加工品，对其中存在较多的大肠杆菌、霍乱菌、等革兰氏阴性菌的杀死效果很好，而且臭氧处理还能保持鱼贝类的鲜度，并能有效分解水产品加工过程中的特殊臭味。

五、 臭氧杀菌的安全性。

臭氧杀菌浓度很低，不会对食品品质产生不良影响，又因其易分解成氧气，在食品表面也不产生残留污染。

由于臭氧具有强烈的氧化性，空气中存有微量的臭氧就能刺激人的中枢神经，加速血液循环，令人产生爽快和振奋的感觉。但高浓度的臭氧（5-10mg/L）会引起脉搏加快、疲倦、头疼、恶心等症状，甚至引起死亡。因此，臭氧工业协会制定了卫生标准：

国际臭氧协会——0.1mg/L，接触10h；

美国——0.1mg/L，接触8h；

德、法、日等国——0.1mg/L，接触10h；

中国——0.15mg/L，接触8h；

但只要安全使用臭氧完全可以保证人的健康，至今为止世界上无一例因臭氧中毒死亡的事故发生。

几十年来臭氧用于处理水和清洁空气的实践证明其安全性。使用臭氧水洗涤水果蔬菜既能杀菌又能除农残。臭氧极易分解生成氧气，因此不会长期残留在水和食物中，不必考虑其残留量。只要正确运用臭氧技术，人的健康也不会受到威胁。
采用臭氧对水体消毒杀菌

臭氧杀菌类属于生物化学氧化反应。臭氧氧化分解了细菌内部葡萄糖所必须的酶；也可以直接与细菌、病毒发生作用，破坏其细胞壁和核糖核酸，分解DNA、RNA、蛋白质、脂质类和多糖等大分子聚合物，可以渗透到胞膜组织，进入细胞膜内的内部脂多糖于外膜脂蛋白发生反应，使细菌的物质发生通透性畸变，导致细胞的溶解死亡，并且将死亡菌体内的遗传基因、寄生菌种、寄生病毒粒子、噬菌体、支原体及热原（细菌病毒代谢产物、内毒素）等溶解变性死亡。臭氧之性质比氧(O2)活泼，比重为氧气的1.7倍，氧化能力仅次于氟，杀菌力为氯的3000倍。臭氧能于时间内将空气及水中的浮游细菌、病毒消灭，并能中和、分解各种有毒物质，去除一切恶臭，并能漂白澄清水中污染杂质。当臭氧产生时，臭氧分子结构中的第三个原子氧会不断的从此结构中游离或逸出，当逸出时，会于瞬间产生极大的杀菌、解毒、漂白、脱臭等氧化作用。臭氧如果未与其他物质产生氧化反应，即会自行分解为纯氧(O2)。因此臭氧被公认为“最环保”的消毒试剂。
我们使用的HVAC臭氧消毒技术参数计算方法一般按照以下计算的：

W=C*V/S

其中：

W：实际选用臭氧发生器的产量，单位为g/h

C：车间消毒需保持的臭氧浓度

V：实际臭氧消毒体积

S：臭氧衰退系数420.8

臭氧消毒体积 V=V1+V2+V3

如工厂为空气灭菌，洁净室所需臭氧发生器浓度定为C=10ppm，但事实上，洁净区的消毒不仅是对空气的消毒，实际上还包括物体表面的消毒，所以，我们的设计浓度C为20ppm。

以下是您1个系统参数：您需要浓度定位10ppm，我们设计为20ppm,臭氧1PPM=2.14mg/m3，计：C=42.8 mg/m3。

1、系统：空调机组送风量约35000m3/h，（这个风量是我估计的，您可按实际风量替换一下）房间体积：1750m3，风管体积：约180m3。（风管体积我们一般算是房间体积的10%）

W=42.8*(35000*1.1%+1750+180)/420.8=236G/H

用一台236g/h的臭氧发生器
应用对比

①樱桃番茄叶霉病、灰霉病防治效果

2年内对安装智能型臭氧发生器的全棚植株叶片分别进行叶霉病、灰霉病随机抽样观察，全棚樱桃番茄均未发现叶霉病、灰霉病感染病株、病叶。同期对照棚室2015年4月底至6月底樱桃番茄叶霉病发生表现逐渐加重，至6月25日，对照棚樱桃番茄叶霉病病株率达到100%，产品受到叶霉病霉斑污染变质而失去食用价值，总减产1 000 kg/667 ㎡。

2016年5月15日，对照棚樱桃番茄灰霉病病株率达到100%、病果率25%，总减产1 200 kg/667 ㎡。2年的对比应用可以发现，智能型臭氧发生器对于菌丝较长的番茄病害有非常好的防效，由于樱桃番茄全棚整个生长季无叶霉病、灰霉病发生，基本实现全生育期无农药栽培生产。

②菜椒灰霉病防治效果

2015年1月中旬定植，按照臭氧气体日常病虫害防治要求处理，从3月中旬开始到5月中下旬对菜椒进行果实、花器等抽样观察。调查显示，使用智能型臭氧发生器的连栋大棚菜椒灰霉病病株率为0，对照棚病株率达到23%，防治效果较为明显。

③南瓜白粉病防治效果

在臭氧气体日常防治处理的南瓜棚内，于2016年6月3日接近采收中后期出现白粉病，与邻近棚室相同栽培条件下无臭氧气体处理的南瓜作对比，棚内白粉病出现时间推迟了7天。随机选取相同数量叶片观察，臭氧气体处理过的南瓜白粉病叶片比对照棚室病叶数少28%。使用粉锈宁（三唑酮）可湿性粉剂喷施后，对照棚果实被白粉菌侵染部位有大小不一的硬斑形成，臭氧气体处理过的南瓜经粉锈宁喷施后，果实感染部位无硬斑，商品性不受影响。

④秋黄瓜霜霉病的防治效果

在臭氧气体日常防治处理的秋黄瓜棚内，于2016年10月23日出现霜霉病，与邻近棚室相同栽培条件下无臭氧气体处理的作对比，发生时间一致、发生规模相当。与邻近棚室相同栽培条件下无臭氧气体处理的黄瓜同时用甲霜·锰锌可湿性粉剂进行药剂防治，在病害得到控制后，臭氧气体日常防治处理过的黄瓜植株新叶生长速度快于常规栽培黄瓜，至整个生育期结束，每株黄瓜比常规栽培多3~5片叶及2~3根瓜。相同发病条件及采用相同药剂防治后，667 ㎡产量比常规栽培增加15%~20%。

⑤粉虱、蚜虫、红蜘蛛的防治效果

应用期间未经过臭氧日常病虫害防治处理的棚内黄瓜植株生长点上于4月中旬有蚜虫，生菜棚内于4月下旬有红蜘蛛，9月中旬开始马铃薯、番茄、黄瓜棚内有粉虱，使用臭氧气体连续处理3~4天后，粉虱杀灭效果可达100%，从而实现了安装智能型臭氧发生器的棚室杜绝粉虱为害的目的。而对于蚜虫、红蜘蛛，在正常使用智能型臭氧发生器的前提下，适当辅助药剂处理就能做到彻底的防治。

3.2 效益分析

①棚室茄科蔬菜

棚室茄科类作物使用臭氧发生器日常处理后，作物植株健壮，长势良好，病虫害感染机会减少，能显著提高农产品产量。据估算，在对照棚合理用药的情况下，可比对照增产10%，按年均每667 ㎡ 4 000 kg产量计算，每667 ㎡可增产400 kg。每年每667 ㎡减少农药开支400元、节省人工600元、增收1 000元，667 ㎡共计增收节支总额达2 000元，成效显著，经济效益十分可观。

②棚室瓜类

棚室瓜类经过臭氧防治设备日常防治处理，并辅助药剂防治后，据估算667㎡黄瓜产量可增加600~800 kg，增幅15%~20%。

③害虫防治

经过多次应用观察，臭氧发生设备作为日常虫害防护手段，按照持续晴天每2周1次，阴雨天1周1次的频率使用，对粉虱有100%灭杀作用，对蚜虫、红蜘蛛有部分灭杀作用。粉虱防治，每667 ㎡每年可减少农药开支400元，节省人工600元。蚜虫防治，每667 ㎡每年可减少农药开支150元，节省人工200元。红蜘蛛防治，每667 ㎡每年可减少农药开支150元，节省人工200元。

4 讨论与展望

结合此次应用表明，臭氧对于棚室茄果类蔬菜叶霉病、灰霉病、粉虱、蚜虫、红蜘蛛防治效果非常显著。

据有关资料显示，臭氧对茄果类蔬菜早疫病、晚疫病也有很好的防治效果。因此日常生产中，要根据天气情况，注意观察植株生长情况，做到早防早治。

在棚室瓜类蔬菜白粉病、霜霉病防治中，臭氧对上述病害发生有一定抑制作用，能有效推迟霜霉病发生时间，再配合相关药剂防治，对改善作物商品性、挽回作物产量有显著效果。应用过程中发现臭氧发生的浓度控制应根据棚内湿度变化而定。因此，如果棚室内有较大面积水源情况下，应由生产厂商精准测算确定臭氧防治系统的安装位置、高度等。

此项技术的应用效果明显，为实现农药减量施用提供了可能，但是该款设备由于采用固定式安装，比较适合于农业企业、种植大户等大型连栋大棚内安装使用。但在当前蔬菜栽培模式以小农户一家几棚为主的生产格局限制下，加上产品本身价格因素，此项技术推广应用受限。

未来产品可以向小型化、便捷化、经济化方向探索，在不影响农事操作的前题下，实现移动化使用，以利于技术推广更便捷、农户接受更容易、市场情景更广阔。
三、臭氧杀菌的原理

臭氧灭菌或者抑菌作用，通常是物理的、化学以及生物学等方面的综合结果。其作用机制可归纳为：

1、破坏细胞内的遗传物质或使其失去功能；

2、作用于细胞膜，导致细胞膜的通透性增加，细胞内物质外流，使细胞失去活动；

3、使细胞活动必需酶失去活性；

4、臭氧杀菌对细菌的灭活机理：

与其它杀菌剂不同的是：臭氧能和细菌细胞壁脂类双键反应， 穿入菌体的内部，作用于蛋白与脂多糖，改变细胞的通透性，从而导致细菌死亡。臭氧还作用在细胞内的核物质，如核酸中的嘌呤以及嘧啶破坏DNA。

5、对病毒的灭活机理：

臭氧对病毒的作用首先是病毒的壳蛋白的四条多肽链，并使RNA受到损伤，特别是形成它的蛋白质。噬菌体被臭氧氧化后，电镜观察就可见其表皮被碎成许多碎片，从中释放出许多核糖核酸，干扰它吸附到寄存体上。
这些不稳定的等离子发生器提供了以下好处：减少尘粒/除尘/雾霾空气中尘粒及花粉通过离子键结合,这些带电粒子快速凝聚成颗粒,增加它们的大小,容易被过滤器除去,减少呼吸区中的细菌。中和气味/除臭有气味的气体被活性氧分子结合氧化。气味,有机污染源,迅速被去除。消毒/灭菌在均衡的正负离子空气里,电子脉冲放电时获得一定的能量,当电子与细菌和霉菌孢子发生碰撞时,所传递的能量与化学键的键能相同或相近时,打破这些键,细菌和霉菌再也不能繁殖。VOC/甲醛/苯的控制地毯、建材、家具、办公设备、清洁剂、油漆、胶水、溶剂或杀虫剂等等会释放出各种挥发性有机化合物，当离子与这些挥发性有机化合物相互碰撞攻击打破这些键，激发态的原子和分子基团，起到活化或直接降解的作用，共同促进TVOC降解，生成CO、H:O。生活质素用了等离子空气就相当于是呼吸到如身处海边、瀑布、山区以及雷雨过后的清新空气。