在对室内空气质量要求较高的场景中，臭氧监测不可或缺。FDA、OSHA、NIOSH、EPA等政府机构，以及WELL、Fitwel等健康建筑标准，均明确认可臭氧暴露的潜在风险。然而，相较于其他室内空气质量指标，公众对臭氧的认知普遍不足，导致企业在选择臭氧监测方案时往往面临比较困境，最终可能忽视或未能妥善处理臭氧监测问题。
本文将梳理臭氧及臭氧测量领域的关键技术术语，帮助读者明确臭氧的定义、需关注的场景，以及室内外臭氧水平的监测技术。
什么是臭氧？
臭氧(O 3)是由三个氧原子组成的无色气体。两个氧原子形成 O2 氧气，这对地球上的所有生命都是必不可少的。多余的原子可以从臭氧中分离出来并附着在其他物质上，在这个过程中改变它们。
臭氧层的保护作用：在距离地面10-30英里的高层大气中，自然形成的臭氧层能有效吸收太阳紫外线，避免其对植物和人类造成伤害。这一“好的臭氧”正是我们长期关注的“臭氧空洞”问题的核心。
地面臭氧的危害性：在近地面环境中，臭氧则成为危害人类健康与生态环境的空气污染物。我们熟知的雾霾（光化学烟雾），其主要成分即为臭氧。
地面臭氧的形成机制为：氮氧化物（NOx）与挥发性有机化合物（VOC）在阳光照射下发生光化学反应。这些前体物主要来源于化石燃料（如煤炭、汽油）燃烧及化学物质（如溶剂）的挥发。
简而言之：平流层的臭氧是生命的“保护伞”，而地面臭氧则是威胁健康的“隐形杀手”。本文后续讨论均针对地面臭氧（即“坏臭氧”）。
为什么室内臭氧令人担忧？
过去，科学家们认为室内臭氧水平可以忽略不计，无需担心。然而，今天这被视为一种误解：大量臭氧从室外环境渗入室内，尤其是在夏季。我们还在办公室里安装了更多的室内臭氧排放设备，例如复印机、打印机和某些类型的空气净化器。
臭氧对健康有害。吸入臭氧会损害肺部。在少量时，这可能表现为胸痛、咳嗽、呼吸急促和喉咙发炎。患有呼吸系统疾病的人可能特别容易受到影响。
在臭氧浓度较高和长时间的接触中，臭氧会降低肺功能，使肺部细胞发炎和损伤，加重哮喘和慢性肺病
臭氧会损害您的企业。与室内空气质量差的其他因素一样，从长远来看，与臭氧有关的疾病会损害企业，因为旷工和声誉受损的成本。臭氧在 WELL 等健康建筑标准中也发挥着作用，这可能要求企业达到室内臭氧的阈值才能获得认证。
测量臭氧的方法 - 臭氧传感器的工作原理
减少有害的室内臭氧暴露始于准确测量建筑物中的臭氧水平。商业空气质量监测解决方案中使用了两种主要类型的传感器：
金属氧化物半导体 (MOS) 传感器
通过加热金属氧化物薄膜至约300℃，使表面吸附臭氧及其他气体，释放电子并改变金属氧化物层的电阻值，通过检测电阻变化判断气体种类及浓度。
优点：
可以检测到通常在户外发现的低水平臭氧（< 0.1 ppm）
可以达到实验室级别的准确度
对二氧化氮的交叉敏感性较低
缺点：
对通常在室内发现的其他 VOC 具有交叉敏感性
需要一些时间才能启动（由于胶片需要加热）
需要比替代方案更多的电力，这会使建筑物的能源效率降低
局限性：
MOS 传感器是准确的，甚至可以检测到非常低水平的臭氧，并且由于通常在户外发现的 NO2 的存在而不太可能报告错误的结果。但是，它们可能对室内 VOC 具有交叉敏感性，并且会增加能源成本，这使得它们不太适合室内空气监测。这就是 Kaiterra 使用MOS 传感器来监测 TVOC而不是臭氧的原因。
电化学 (EC) 传感器
在电化学传感器中，臭氧气体通过可渗透屏障扩散到包含电极和电解质的电池中。当臭氧气体渗透膜时，它会改变电极的电化学电位，从而使电导率与空气中的臭氧量成正比。EC 传感器可以将此信号转换为数字臭氧浓度（以 ppb 或 ppm 为单位）。
优点：
随着时间的推移返回一致的结果 - 可以重复测量并准确描述随时间的改进或下降
准确检测通常在室内发现的 ppm 水平的臭氧
不易受其他挥发性有机化合物 (VOC) 的交叉干扰
缺点：
在检测较低的臭氧水平时不太准确，这可能是环境臭氧测量所需要的）
易受湿度变化的影响
对二氧化氮 (NO2) 具有交叉敏感性 - 通常由柴油发动机产生并存在于户外
局限性：
电化学传感器是测量室内臭氧的首选解决方案，它们可以提供准确和一致的测量，并在其他 VOC 中清楚地“分离”臭氧。这就是 Kaiterra 使用电化学传感器通过 Sensedge Mini 监测臭氧的原因。
测量臭氧的挑战
标准体系的不统一
根据美国职业安全与健康管理局 (OSHA) 的规定，工人在 8 小时内接触的浓度不应超过 0.10 ppm。
英国健康与安全执行局 (HSE) 将工作场所暴露限值设定为15 分钟参考期内的0.2 ppm 。
WELL v2 标准谈到0.051 ppm。
Fitwel 的增强型室内空气质量测试和监测协议将水平设定为 0.07 ppm
浓度波动的复杂性
臭氧的室内半衰期通常为7-10分钟（受表面吸附和空气流通影响），其浓度可能因以下因素呈现显著时空差异：
时间维度：小时级、昼夜、季节变化；
空间维度：不同房间、建筑结构之间的差异；
环境参数：天气、通风效率、地理位置等。
研究表明，室内臭氧浓度在1小时内可能波动30-40 ppb。因此，持续性监测而非单次检测是获取可靠数据的必要手段。