Что в дыме лесного пожара?
В этом году специалисты по пожарной безопасности и здравоохранению начали предупреждать о приближающейся опасности вреда от дыма лесных пожаров на несколько недель раньше, чем обычно. Поскольку почти весь Запад США охвачен засухой, признаки уже указывают на предстоящий долгий и опасный сезон пожаров.
Во время масштабных пожаров задымлённость проходит большим фронтом по всей территории страны (штата), в результате чего людям становится очень тяжело дышать.
Как токсиколог-эколог, я изучаю особенности свойств дыма от лесных пожаров и их отличие от других источников загрязнения воздуха. Мы знаем, что вдыхание дыма от лесных пожаров вредно для здоровья человека. Постоянное ухудшение ситуации с ежегодными лесными пожарами вызывают тревогу у общественности и органов здравоохранения.
В некоторых частях Западных районов загрязнения воздуха дымом от лесных пожаров сейчас составляет почти половину ежегодного загрязнения от общего объёма.
Новое исследование Калифорнийского совета по изучению состояния экологии воздушного пространства обнаружило ещё одну угрозу: высокий уровень свинца и других металлов имеющихся в продуктах сгорания от пожаров в 2018 году, причинил большой урон городу Парадайз.
Это свидетельствует о том, что дым от пожаров, доходящий до населённых пунктов, может быть даже более опасным, чем от первичных горящих строительных материалов, как первоначально предполагалось.
Вот подробный анализ того, из каких вредных компонентов состоит продукт сгорания в результате лесных пожаров, и как мы можем защитить окружающих от беды.
Каковы составляющие опасного компонента?
Составляющие продукта сгорания от лесного пожара, зависит от нескольких ключевых факторов: горит ли это трава, кусты или деревья; температура горения — горит или просто тлеет; и расстояние между человеком, вдыхающим дым, и источником его.
Расстояние влияет на способность дыма «стареть», то есть, на него воздействуют солнце и другие химические вещества, находящиеся в воздухе. Это усиливает его токсичность. Важно отметить, что крупные частицы, такие как то, что большинство людей считают пеплом, обычно не перемещаются так далеко от огня, но мелкие частицы или аэрозоли могут перемещаться на большие расстояния.
Дым от лесных пожаров содержит тысячи отдельных соединений, включая оксид углерода, летучие органические соединения, диоксид углерода, углеводороды и оксиды азота.
Наиболее распространённым загрязнителем по массе являются твёрдые частицы диаметром менее 2,5 микрометра, что примерно в 50 раз меньше песчинки. Их способность распространяться является одной из причин, по которой власти предупреждают об опасности качества воздуха с использованием PM2,5 как показатель.
Новое исследование от пожара 2018 года выявило опасные уровни свинца в дыме, движущемся с подветренной стороны, когда огонь охватил штат Калифорния. Металлы, нанёсшие вред здоровью людей, включают влияние на кровяное давление и развитие детей, подвергшихся длительному воздействию, вынужденных пройти более 150 миль по ветру, с концентрациями в 50 раз выше средних в некоторых областях.
Чем опасен этот дым для человеческого организма?
Ещё одна причина, по которой показатель PM2,5 несёт причины для предупреждения: они являются опасными, так как могут проникнуть глубоко в лёгкие и причинить наибольший ущерб.
Человеческое тело оснащено естественными механизмами защиты от частиц размером более PM2,5. Я говорю своим ученикам: если вы когда-нибудь кашляли мокротой или высмаркивались после того, как находились у костра и обнаруживали в тканях чёрную или коричневую слизь, вы были свидетелями этих механизмов наглядно.
Очень маленькие частицы обходят эту защиту и нарушают работу воздушных мешков, через которые кислород попадает в кровь. К счастью, у нас есть специализированные иммунные клетки, называемые макрофагами. Их работа — искать чуждый организму материал и удалять или уничтожать его. Однако исследования показали, что многократное воздействие повышенных уровней древесного дыма может подавлять макрофаги, что приводит к усилению воспаления лёгких.
Когда речь идёт о воздействии дыма, важными показателями являются доза, частота и продолжительность. Кратковременное воздействие может вызвать раздражение глаз и горла.
Длительное воздействие дыма от лесных пожаров в течение нескольких дней или недель или вдыхание густого дыма может повысить риск повреждения лёгких, а также может способствовать возникновению сердечно-сосудистых проблем.
Учитывая, что работа макрофагов заключается в удалении посторонних материалов, в том числе частиц дыма и патогенов, разумно уже установить связь между воздействием дыма и риском вирусной инфекции.
Последние данные свидетельствуют о том, что длительное воздействие PM2,5 может сделать коронавирус более смертельным. Общенациональное исследование показало, что даже небольшое распространение PM2,5 от одного округа США к другому было связано с большим увеличением уровня смертности от COVID-19.
Как защитить себя и остаться здоровым?
Вот совет, который я мог бы дать тем, кто может оказаться в опасности.
Следите за сводкой о состоянии окружающей среды, рекомендациями по поддержанию здоровья.
Если в вашем районе уже есть предупреждение о загрязнении среды, по возможности не выходите на улицу и не занимайтесь физическими упражнениями, например, бегом или ездой на велосипеде и др.
Знайте, что не все маски для лица достаточно хорошо защищают. Большинство тканевых масок не улавливают мелкие частицы древесного дыма. Для этого нужна маска N95, которая подходит и надета правильно. Без правильной подгонки N95 не работают.
Поддерживайте чистое пространство. В некоторых общинах в западных штатах работают программы «чистых пространств», которые помогают людям укрываться в зданиях с чистым воздухом и кондиционерами.
Однако во время пандемии нахождение в замкнутом пространстве с другими людьми может иметь определённый риск для здоровья окружающих. Зато в домашних условиях человек может поддерживать чистую и прохладную среду, используя оконный кондиционер и портативный очиститель воздуха.
Специалисты по охране окружающей среды также советует людям избегать всего, что способствует загрязнению воздуха внутри помещений. Это включает в себя и уборку пылесосом, которая может создать появление загрязняющих веществ, а также горение свечей, газовых плит и курение.
Люк Монтроуз — доцент кафедры общественного здоровья и гигиены окружающей среды в Государственном университете Бойсе. Эта статья была впервые опубликована в The Conversation.
Каждый день наш проект старается радовать вас качественным и интересным контентом. Поддержите нас любой суммой денег удобным вам способом!
Источник
Горение древесины
В процессе горения древесины наблюдаются следующие явления.
При поднесении пламени древесина воспринимает теплоту и нагревается, а при температуре 110° происходит высушивание ее и незначительное выделение летучих веществ. Около 130° начинается разложение древесины. Интенсивное разложение ее с изменением цвета происходит при температуре более 150°. При 200° и более начинает разлагаться главная составная часть древесины — клетчатка. Образующиеся при этом газы являются горючими, так как они содержат большое количество окиси углерода, углеводороды, водород и пары органических веществ. Если нагрев производится пламенем, то получающиеся газообразные продукты разложения воспламеняются при соприкосновении с ним, и с этого момента начинается процесс горения древесины. Таким образом, при нагревании древесины пламенем горение начинается с воспламенения газообразных продуктов разложения.
Горение древесины состоит из двух стадий: пламенное горение газообразных продуктов разложения и беспламенное горение угля. Решающей в развитии пожара является стадия пламенного горения древесины. Она занимает более короткий промежуток времени и связана с выделением большого количества тепла. Температура продуктов горения при ней более высокая, чем в стадии горения угля. Уголь, образующийся на поверхности древесины в период пламенного горения, не горит, хотя и находится в накаленном состоянии, так как его горению в этот период препятствует горение газообразных продуктов разложения, в результате чего кислород не имеет доступа к поверхности угля. Последний горит тогда, когда завершается пламенное горение при значительном выделении газообразных продуктов.
Небольшой период времени оба вида горения древесины протекают одновременно. Затем выделение газообразных продуктов прекращается, и горит только уголь. Скорость выгорания древесины зависит от объемного веса, влажности, температуры среды, количества кислорода и отношения поверхности древесины к ее объему. Более плотная древесина (дуб) горит медленнее, чем менее плотная (осина). Объясняется это тем, что более плотная древесина имеет большую теплопроводность и, следовательно, больше теплопотерь от нагреваемого слоя древесины. При горении влажной древесины значительное количество тепла расходуется на испарение влаги, поэтому на разложение древесины идет меньше тепла. Таким образом, скорость выгорания влажной древесины меньше, чем сухой.
Скорость горения древесины значительно изменяется от величины отношения поверхности к объему. Чем больше это отношение, тем больше скорость горения. Например, древесный брус сечением 10 см 2 , длиной 5 м имеет поверхность (без учета торцовых поверхностей) 0,1x5x4 = 2 м 2 , а объем 0,1×0,1×5 = 0,05 м 3 . На 1 м 3 древесины приходится поверхность горения, равная 2:0,05 = 40 м 2 . Если этот брус распилить на 4 части сечением 5×5 см, то их общий объем останется прежним, а поверхность будет 0,05x5x4 = 4 м 2 . Теперь поверхность горения 1 м 3 древесины будет 4 : 0,05 = 80 м 2 , т. е. она возросла в 2 раза, следовательно, и скорость сгорания четырех брусков сечением 5×5 см будет больше, чем одного бруска сечением 10×10 см.
По данным ЦНИИПО, скорость выгорания древесины равна 45—50 кг на 1 м 2 в час. Такая скорость в сушильной камере может наблюдаться при полном горении, т. е. при открытых дверных проемах и открытых каналах вентиляционной системы.
При относительной герметичности камеры (плотно закрытые ворота, перекрытые каналы вентиляционной сети) горение будет затухать, а скорость выгорания древесины резко снижаться. Температура, получаемая при проведении процесса горения в адиабатических условиях, т. е. при полном отсутствии потерь тепла, называется теоретической температурой горения, до которой нагреваются продукты горения, когда все тепло, выделившееся при горении, идет на их нагревание. Действительно же достигаемые при горении древесины температуры всегда ниже теоретических, так как часть выделяемого тепла теряется в окружающую среду. Разница между действительной и теоретической температурами горения зависит от скорости сгорания и условий теплоотдачи.
Температура горения не зависит от количества древесины, так как количество тепла, приходящееся на единицу объема продуктов горения, остается постоянным. Температура горения древесины в сушилках зависит от полноты сгорания (полное, неполное горение), величины избытка воздуха, от скорости горения, температуры древесины и воздуха. Величина температуры горения сильно влияет на развитие пожара в сушилках. Чем она выше, тем больше тепла излучается в окружающую среду и, следовательно, быстрее идет подготовка древесины к горению.
Источник