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你不知道的实验室“隐形杀手”!

发布时间:2020-06-28   点击次数:2181次

作为一名名副其实的化学汪,由于每天疲奔于取样,制样,测样以及处理实验数据与整理记录等事情,而对实验室环境污染与人体健康关注较少,或者是由于不断的加班加点的忙碌而无暇顾及或选择性忽视。很多人自嘲我们化学人,早已是百毒不侵的毒师,想想也是无奈!人的身体真的很脆弱,实验室对人体的有些伤害更是无形无踪,例如化学品本身的毒性,以及挥发性有机物的吸入,各种设备的辐射,这些污染源早已被我们熟知并尽可能地采取了防护措施。可是还有一种污染源,虽然被大家熟知,但很多人对它都忽视了。这就是大家熟知的臭氧污染。臭氧污染并不少见,今天我们一起来聊一聊实验室内的臭氧污染,可能的来源,以及如何减少或避免对人体的伤害。

 

 

臭氧是什么?

 

 

臭氧,是氧气的同素异形体,在常温下,臭氧是一种有特殊臭味的淡蓝色气体。

 

实验室臭氧的来源

 

实验室臭氧的来源有紫外线杀菌灯,臭氧消毒器,臭氧发生器等。

 

臭氧到底是有益还是有害?

 

臭氧的好与坏,取决于它的高度与浓度。在距离地面10至50km高空的平流层中,它可以吸收紫外光线,阻挡高能量的紫外线到达地球,是非常重要的“保护伞”;若在近地面臭氧浓度增加,它就变成了“健康杀手”,将对人体健康产生有害的影响。

 

 

 

 

图片来源于网络

 

臭氧具有很强的氧化性,对生物细胞有很强的破坏作用。臭氧具有杀菌消毒、脱色、消除臭味、保障食品药品安全等重要作用,可有效促进生产、提高我们的生活质量。空气中只含微量臭氧时,能使空气得到一定程度的净化,能杀灭空气中的细菌和病毒,但如果空气中臭氧含量过高了,就对人体有害了。

 

图片来源于网络

 

臭氧具有强烈的刺激性,吸入过量对人体健康有一定危害。个人体质、运动频率、暴露臭氧环境时长、空气中的其他污染物等因素都会影响臭氧的危害程度。科学研究证明,即使臭氧浓度比较低,如果人体长时间暴露(6-8小时)的话,产生的危害同样严重。而且,臭氧还会跟其他污染物相互作用,从而加剧臭氧的危害性。

 

 

那么实验室里的臭氧是如何产生的呢?

 

 

一般药企实验室配备几十台HPLC是再正常不过了,并且这些仪器几乎是24小时不间断的使用。也就是这些HPLC源源不断地制造着对我们有害的臭氧。以一台设备计算,即使再小的臭氧的产生量,如果算上巨大的仪器数量,在极其有限的空间内,随着时间的累积都将是一个不容忽视的数值,所以实验室内臭氧污染应当引起我们化学人以及实验室管理者的重视与关注。那么HPLC是如何产生臭氧的呢,陪伴我们日日夜夜辛勤工作的HPLC又是怎样在不知不觉中侵害我们的健康呢?说到这里,不得不提一下,HPLC中的重要备件---氘灯。

 

 

1)氘灯的基本结构

 

 

主要有外壳(熔融石英或透紫外玻璃)、阴极(灯丝)、挡光片、光栅、光窗、阳极、屏蔽罩组成。

 

 

2)氘灯外壳材质分析

 

 

石英玻璃是用二氧化硅制造的特种工业技术玻璃,是一种非常优良的基础材料。石英玻璃具有耐高温、耐腐蚀、热稳定性好等一系列优良的理化性能,最核心的是紫外光透过率高,透过率可达80%以上。以熔融石英为外壳材料的氘灯,其具有高输出波段 (<250nm)和高的机械稳定性;并且能透过185nm至400nm波长的特性,透过250nm以下波长比紫外玻璃优越。

 

透紫外玻璃(左)与石英氘灯(右)对比

 

以紫外玻璃为外壳材料的氘灯,典型生产制造企业代表是日本滨松,滨松公司(几乎是光电倍增管与氘灯的代名词,一家专注于光器件工业品的供应商),一个以光子技术为事业的企业,在全球光产业中占据着极高的市场份额与技术优势。透紫外玻璃氘灯的缺点是透光性稍差,其优点是可阻挡185nm 以下波长避免生成臭氧,环保经济实用。

 

3)氘灯内部结构

 

现在氘灯的结构基本延续了1935年Munch设计,热阴极和阳极之间用金属板隔离的灯结构,这种结构易于制造生产,例如现在一些欧洲企业制造的氘灯内部结构仍然采用全金属设计,而滨松生产制造的氘灯,通过独特的技术与保护,将陶瓷材料置于阳极和发光孔径之间,这改变了氘灯内部的温度场分布,使得滨松制造的氘灯产品在噪声、稳定性等性能方面更为优越。从环保角度来看,由于氘灯属于必需耗材,一台使用频率较高的液相一年至少需要使用4个氘灯,每年将有无数的废弃氘灯,其带来的金属资源消耗与重金属污染也是一个值得关注的问题,而以陶瓷材料设计的氘灯则相对经济环保。

透紫外玻璃(左)与石英氘灯(右)对比

 

通过对比不同品牌氘灯的设计理念,滨松企业开发了全新一代更高稳定性的氘灯,采用新的材料(环保陶瓷、透紫外玻璃)与工艺流程技术,更新了氘灯内部电极结构设计,配套使用电源、光电倍增管,提高输出能量和降低噪声,实现了氘灯的高输出稳定性、高强度、长寿命。新型氘灯不但有效避免了氘灯臭氧的产生对人的伤害,而且降低了对环境的污染与破坏。

 

希望本文能够引起实验猿们或者实验室的管理者与决策者,重视实验室氘灯使用产生的臭氧污染问题,关心实验者身体健康,并尽量选择使用新型环保氘灯来降低实验室环境污染。

 

参考资料:

[1]陈仁杰,陈秉衡,阚海东.上海市近地面臭氧污染的健康影响评价[J].中国环境科学,2010, 30(5):603-608.

[2]李牧鸣. 臭氧污染看不见,却比PM2.5更可怕[J]. 人民周刊, 2016(12):79-80.

[3]杨啸涛, 蒋晓波.长寿命氘灯的特性及其使用[J].中国无机分析化学,2011,(1)183-88.

[4]李昌厚. 氘灯质量评价方法探讨[J].分析仪器2009,4:76-78.

 

转摘自:实验室仪器分析

 

 

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