Fum
Lo fum es un sistèma espars d'un gas comprenent de particulas solidas. La mesura d'aquelas particulas varia entre 0,005 e 0,01 μm. Es un sosproduch obtengut de la pirolisi o de la combustion incompleta dels fuòcs, brasas, candelas, chimenèias, motors de gasòli, etc.).
Aquelas substàncias son diferentas segon lo fuòc, lo material brutlat e lo mitan. Dins d'egalas condicions de materials emeton mai fum que d'autres. Malgrat que cada material emet un fum diferent, per sa color e densitat, es a vegada malaisit saber çò qu'es brutlat, mas s'en pòt far una idèa. Las colors que pòt adoptar son:
- Fum blanc: resultat de la combustion dels vegetals.
- Fum jaune: produch per de substàncias quimicas que contenon de sofre, d'acid cloridric o d'acid nitric.
- Fum gris: resultat dels compausats cellulids o de fibras artificialas.
- Fum negre clar: resultat la combustion del cauchó.
- Fum negre escur: produch pels plastics, acrilics e petròli.
Un autre classament que se pòt far del fum es se brutla o pas en preséncia d'oxigèn. Lo fum blanc se produsís normalament dins los incendis amb naut contengut d'oxigèn alara que lo fum negre resulta d'incendis amb manca d'oxigèn.
L'inalacion de fum es una de las principalas causas d'asfixia e mòrt de las victimas d'un incendi. Lo fum tua per intoxicacion, que fòrça dels sieus compausants son tòxics e/o irritants, coma lo monoxid de carbòni. Conten tanben d'autras particulas cancerigènas.
Fonts
[modificar | Modificar lo còdi]Lo fum ven de la combustion incomplèta. Teoricament, los combustibles brutlant amb l'oxigèn donant de dioxid de carbòni e d'aiga dins un procediemnt rapid, mas en realitat lo procediment es fòrça mai complèxe. Aquel procediment es una combinason de pirolisi e combustion. La pirolisi es lo procediement qu'utiliza la calor per convertir de compausants del combustible en dioxid de carbòni, monoxid de carbòni, vapor d'aiga, vapors e gases d'idrocarburs fòrça combustibles. Dins aquel procediment se forman tanben de particulas solidas e la olha. Amb l'emanacion de gases e de vapors d'idrocarburs comença la combustion ont se produsís la flama. Perque los combustibles son pas purs, amb la combustion de las vapors, se libèran d'autras substàncias e partículas. Tot aquel ensemble forma lo fum.[1]
Composicion e proprietats
[modificar | Modificar lo còdi]Las particulas visiblas del fum son compausadas subretot de carbòni (suja). Autras particulas pòdon èsser constituidas per gotas de quitran condensadas o per de particulas solidas de cendre. Mas, pòdon èsser presentas fòrça autras substéncias, que la composicion del fum depend de la natura del combustible e de las condicions de la combustion. Segon la talha de las particulas, lo fum pòt èsser visible o non. Lo fum se compausa sobretot de particulas grandas, pasmens se los principals damatges son causats per l'inalacion de las particulas primas.
Los fuòcs amb una nauta disponibilitat d'oxigèn brutlan a de temperaturas nautas e produson pauc de fum. Las particulas generadas son subretot la cendre e los aerosòls condensats d'aiga. Mas, los incendis amb pauc d'oxigèn produson una larga gama de compausants, fòrça d'aqueles son tòxics. Lo carbòni e l'idrogèn son oxidats entièrament en dioxid de carbòni e aiga, pasmens se se pòt produire de gas idrogèn puslèu qu'aquel darrièr. Al contrari, l'oxidacion parciala del carbòni produsís de monoxid de carbòni, e los materials que contenon de nitrogèn pòdon produire de cianur d'idrogèn, amoniac e oxid d'azòt.
La pirolisi de materials, subretot la combustion incompleta o un porgiment d'oxigèn adequat, produsís tanben una granda quantitat d'idrocarburs, tan alifatics (metan, etan, etilèn, acetilèn) coma aromatics (benzèn e sos derivats, idrocarburs aromatics policiclics) e terpèns. Pòdon tanben èsser presents de compausats eterociclics, e los idrocarburs mai pesucs se pòdon se condensar en quitran. Lo fum amb un naut contengut de quitran es de color jauna marronenca. La preséncia de fòrça fum, suja e/o de depauses gressoses marrons pendent un incendi indican una situacion dangièrosa, que l'atmosfèra pòt èsser saturada dels produchs combustibles de la pirolisi amb una concentracion al dessús de la limita superiora d'inflamabilitat e se pòt realizar una explosion de fums o un flashover a causa d'una irrupcion subta de l'aire.
La preséncia de sulfurs dins lo combustible pòt provocar la formacion de dioxid de sofre o, se la combustion es incomplèta, de sulfur d'idrogèn. Se pòdon tanben generar d'autras compausants sulfurats coma lo sulfur de carbonil, disulfur de carbòni e tiòls; subretot los tiòls tendon a demorar adsorbits a la superfícia de las particulas e produson una odor persistenta, alara que lo fuòc es atudat. L'oxidacion parciala d'idrocarburs liures condusís a la formacion de fòrça autres produchs: aldeïds (formaldeïd, acroleïna, furfural), cetonas, d'alcòls (fenòl, guaiacòl, siringòl, catecòl, cresòls) e d'acids carboxilics (acid acetic, formic).
Lo contengut d'alogèns (clorur de polivinil o retardants bromats per la flama) pòdon conduire a la produccion de clorur d'idrogèn, fosgèn, dioxina, clorometan, bromometan e d'autras aloalcans. Lo fluorur d'idrogèn se pòt formar a partir dels fluoroalcans e los oxids de fosfòr e antimòni se pòdon formar per realizar d'additius retardants del fuòc, causa qu'aumenta la toxicitat del fum e la corrosivitat.[2] La pirolisi dels bifenils policlorats (PCB) venent, per exemple, de l'incendi de l'òli d'un transformador, pòt produire 2,3,7,8-tetraclorodibenzodioxina, un carcinogèn poderós, e d'autras dibenzodioxinas policloradas. La pirolisi de fluoropolimers, coma per exemple lo teflon, en preséncia d'oxigèn forman lo fluorur de carbonil (qu'idroliza aisidament en HF e CO2); se pòdon tanben formar d'autras compausants, coma per exemple tetrafluorur de carbòni, exafluoropropilèn e perfluoroisobutèn (PFIB), qu'es fòrça toxic.[3]
Los oxids de metals pòdon tanben èsser presents dins lo fum quand lo combustible que se brutla los conten. Un exemple son las fusadas, que contenon d'alumini, e los projectils d'urani, qu'après lor impacte s'incendisson e produson de particulas d'oxids d'urani. I a d'esfèras de magnetita (oxid ferric ferrós subretot) dins lo fum del carbon; l'aument après 1860 marca lo començament de la Revolucion Industriala.[4] Pòt tanben existir de nanoparticulas d'oxids de fèrre magnetic dins lo fum venent de l'incendi de las meteoritas dins l'atmosfèra.[5] Las particulas de sals inorganics pòdon èsser formadas de sulfat de amòni, nitrat d'amòni o clorur de sòdi. S'aqueles sals inorganics son adsorbats a la superfícia de las particulas de suja venon idrofilas.
Las cendres volantas, de diàmetre pichon, se compausan subretot de silici e d'oxid de calç. Las cenosfèras son presentas dins lo fum dels combustibles d'idrocarburs liquids, alara que los fums dels motors emeton de particulas primas de metals produsidas per abrasion. Se lo combustible conten de traças d'urani, tòri o d'autras radionuclids, lo fum contendrà de particulas radioactivas, e de particulas caudas pòdon èsser presentas dins lo cas d'incendis pendent los accidents nuclears (desastre de Chernobyl) o de guèrras nuclearas.
Se pòt classificar las partícules del fum segon la sa talha:
- Nuclei mode, amb una mejana geometrica del rai entre 2,5-20 nm. Se fòrman per condensacion dels rèstas de carbòni.
- Acumulation mode, an un rai que varia entre 75-250 nm e se forman per coagulacion de particulas.
- Coarse mode, son de particulas amb un rai de l'òrdre del micromètre.
La majoritat dels compausants del fum aperten a aquel darrièr tipe de particulas, que son aquelas qu'an lo diamètre mai grand. Aquelas cason rapidament a causa de son pes, e mai se los damatges causat pel fum dins los airals alunhats del fogal de l'incendi son transportats subretot per las particulas mai pichonas.[6]
La combustion d'un combustible ric en idrogèn produsís d'aiga, çò que fa que lo fum conten de vapor d'aiga e sa color es blanca. Donc, en abséncia d'autras substàncias (oxids de nitrogèn, particulas...) lo fum es blanc, semblable a un nívol.
Mas, las emissions de fum pòdon conténer de traças d'autres elements. Lo vanadi es present dins las emissions de las centralas electrica de petròli e rafinerias. Las usinas oleaginosas emeton tanben un pauc de niquèl. La combustion del carbòni produsís d'emissions contenen d'alumini, arsenic, cròm, cobalt, coire, fèrre, mercuri, selèni e urani, alara que las traças de vanadi dins los produchs de combustion de nauta temperatura forman de gotas de vanadats fondudas. Aquelas atacan las capas de passivacion dels metals e causan la corrosion de nauta temperatura, qu'es una preocupacion subretot pels motors de combustion intèrna. Los sulfats fonduts e las particulas de plomb an tanben lo meteis efièch.
De compausants del fum son caracteristics de la font de combustion. Lo fum venent de la combustion de la fusta conten sovent una granda quantitat d'aire sens far reaccion, dioxid de carbòni e d'aiga. Conten tanben una granda varietat d'espòras de mosiduras e de VOC (compausats organics volatils). Los principals aldeïds que se tròban dins lo fum de fusta son lo formaldeïd, l'acroleïna, lo propionaldeïd, lo butiraldeïd, l'acetaldeïd e lo furfural.[7] Se tròban tanben de benzèns d'alquil, coma lo toluèn. Lo guaiacòl (2-metoxifenòl) e sos derivats son los produchs de la pirolisi de la lignina e, donc, son tanben caracteristics del fum de fusta. Los autres compausants son lo siringòl (1,3-dimetoxi-2-idroxibenzèn) e sos derivats e encara de fenòls metoxi.[8] Lo retèn es un produch de la pirolisi dels conifèrs, e es un indicator dels incendis de boscs. E lo levoglucosan es un produch de la pirolisi de la cellulòsa. Los fums dels veïculs contenon fòrça idrocarburs aromatics policiclics (PAH), hopans (un triterpèn), esterans e nitroarèns (nitro idrocarburs aromatics) especifics (per exemple 1-nitropirèn). Sovent, la relacion dels hopans e esterans se pòt utilizar per distinguir entre las emissions de motors d'essencia e diesel.[9]
Fòrça compausants se tròban adsorbits a la superfícia de particulas o dissolguts en gotas liquida. Fòrça compausants organics, tipicament los idrocarburs aromatics, pòdon èsser adsorbits sus la superfícia de particulas solidas, coma de compausants inorganics coma per exemple lo clorur d'idrogèn, que s'adsorbís plan dins las particulas de suja. Mai, lo fum pòt transportar de particulas de matèria inèrta. Las particulas d'amiant son un exemple d'aquelas, e que fan problèma.
Los grops aromatics segondaris, coma lo poliestirèn, aumentan l'escasença de fum coma los polimèrs, que son una font significativa de fum. Pasmens, los grops aromatics integrats a la cadena principala del polimèr amendrisson la produccion de fum, benlèu a causa de la significativa carbonizacion. Los polimers alifatics tendon tanben a provocar mens fum e son pas autoamortissents. Mas, un màger gra de reticulacion entre las cadenas del polimèr fa aumentar significativament la produccion de fum, atal coma la preséncia d'additius al combustible, que produsís tanben aquel efièch.[10][11]
Meteorologia
[modificar | Modificar lo còdi]Coma tot fenomèn meteorologic superficial e de reduccion de la visibilitat, los fums se caracterizan per la suspension dins l’aire de pichonas particulas venent de combustions divèrsas: aquelas de las usinas, chimenèias, transpòrts, incendis. Aquel meteor se pòt téner près de la superfícia, o dins d'autras nautors de l’atmosfèra, segon la direccion e velocitat del vent que mena las massas de particulas. Dins las vilas se compausan amb un taus d'umiditats pro bas. Quand i de fum dins l’atmosfèra, lo solelh pren una tonalitat rogenca a sa sortida e colc e un ton mai iranjat al miègjorn. Lo fum que ven de las vilas e de las zonas industrialas pròches pòt èsser de color grisa escura o negra. Las grandas colomnas de fum venent dels incendis de boscs difusa la lutz solara e donan al cèl una tonalitat jauna-verdenca.[12]
Los fums s’espandisson formant coma capa sul païsatge qu'aquel s'enfosquís e se damatja la netetat de l’aire. La visibilitat orizontala es compresa entre 1 e 10 km. En mai de la contaminacion, pòt i aver de fums que limitan la visibilitat e causadas pels incendis o per d'autras causas, per exemple, las erupcions volcanicas. Lo fenomèn dels fums es mai sovent d'origina locala e es puslèu aisit de determinar lo luòc de partença. Cal indicar que quand los fums se mesclan amb la bruma, se realiza l'esmòg o bruma industriala.
Mesura del fum
[modificar | Modificar lo còdi]Al sègle XV Leonardo da Vinci comentèt ja la dificultat d'avalorar lo fum e de lor mesura. Destriava lo fum negre (de particulas carbonizadas) e lo fum blanc, que se compausa per pichonas gotas d'aiga condensadas.
En general, i a dos metòdes per mesurar lo fum; aqueles que mesuran dirèctament lo passatge de la lutz per l'aerosol de fum (metòdes optics) e aqueles que recampan las particulas que compausan lo fum mejançant un filtre d'aire (metòdes gravimetrics). Mai tard, aquel filtre pòt èsser pesat o mesurat per estudiar la passatge de la lutz.[13]
Los principals metòdes per la mesura del fum son los seguents. Los tres primièrs son de metòdes gravimetrics, alara que las autras son de metòdes optics.
- Dins de la linha de captura: s'aspira una mòstra de fum mejans un filtre qu'es pesat de per abans. Après l'exposicion se tòrna pesar lo filtre e la diferéncia de pes serà la massa del fum de la mòstra. Aquel metòde es lo mai simple de totes e, benlèu, lo mai precís. Mas se pòt utilizar sonque quand la concentracion de fum es pichona, doncas que lo filtre se pòt saturar rapidament.
- Filtre/tunèl de dilucion: s'aspira una mòstra dins un tunèl ont se disòlv amb aire. La mescla de fum/aire resultant passa per un filtre e es pesada. Es lo metòde reconegut internacionalament coma mesura del fum de combustion.
- Precipitacion electrostatica: lo fum passa a travèrs una matritz de tunèls de metal que contenon de cables penjats. S'aplica un potencial electric fòrça naut mejans dels tunèls e cables de biais que las particulas de fum se cargan e s'atrason sus las parets dels tunèls. Aquel metòde es necessari per avalorar de volums de fum fòrça grand, donc aquelas mòstras pòdon pas èsser forçadas a passar mejans un filtre, coma las mòstras de olha.[14]
- Escala Ringelmann es una mesura de la color del fum. Aquel metòde foguèt inventat pel professor Maximilian Ringelmann a París l'an 1888. S'agís d'una carta amb de cairats de color negra, blanc e de diferents tons de gris, que se comparan amb la tonalitat de la mòstra de fum. Es un metòde fòrça dependent de las condicions de lutz e de la capacitat de l'observaire, qu'assigna un numèro (de 0, blanc, a 5, negre) a la color del fum que se vòl analisar. La simplicitat de l'escala Ringelmann faguèt que foguèt adoptada coma estandard dins fòrça païses.
- Dispersion optica: se fa passar un fais de lutz per la mòstra de fum. Un detector de lutz qu'es situat a un angle determinat de la font de lutz (mai sovent a 90°), de biais que recep sonque la lutz rebatuda de las particulas per ont passa. Se realiza una mesura de la lutz recebuda, que serà mai pichona segon que la concentracion de particulas de fum es granda.
- Enfosquiment optic: un fais de lutz passa a travèrs del fum e un detector dispausat a l'opausat mesura la lutz. Mai de particulas i aurà, mens lutz se mesurarà.
- Combinason de metòdes optics: i a de diferents dispositius optics de mesura del fum qu'utilizan diferents metòdes optics. S'utilizan, per exemple, diferentas longituds d'onda dins un meteis instrument e s'aplica un algoritme per donar una bona estimacion de la quantitat de fum. Lo nefelomètre e l'aetalomètre son los aparelhs mai utilizats.
- Interferéncia de monoxid de carbòni: lo fum es l'inbrutlat de combustible, alara que lo monoxid de carbòni es l'inbrutlat de carbòni. Donc, se supausa que la mesura del CO dins los gases de combustion dona una bona aproximacion dels nivèls de fum. Aquel es un procediment bon mercat, simple e de granda precision. De fach, diferentas jurisdiccions utilizan la mesura del monoxid de carbòni coma basa pel contraròtle dels fums.
Consequéncias del fum
[modificar | Modificar lo còdi]Lo fum provòca la pollucion de l'aire e del mitan, a causa dels gases e de las particulas que lo forman. Subretot, es una de las principalas causas de las malautiás respiratòrias, qu'irrita los palmons e damatja la respiracion.
La pollucion del fum a causa dels gases:
- Monoxid de carbòni (CO) que redusís la capacitat de la sang de portar l'oxigèn als teissuts.
- Idrocarburs (CxHy), Que son de compausats organics volatils que reagisson amb los oxids de nitrogèn (NO, NO2) amb la lutz solara per formar l'ozon (O3). Çò que tanben dona l' "esmòg" qu'es una forma de pollucion realizada a partir de la constitucion de l'aire e de la persiténcia dels polluents dins las capas mai bassas de l'atmosfèra, a causa de sa densitat mai granda. Mai, los idrocarburs pòdon provocar de càncers.
- Dioxid de nitrogèn (NO2). Se combina amb la vapor d'aiga per formar la pluèja acida. Tòca los palmons.
- Dioxid de sofre (SO2) se combina amb lo vapor d'aiga per formar a la pluèja acida. Es irritant pels uèlhs e los palmons.
Aqueles gases contribuison a l'efièch de sèrra, mas subretot lo dioxid de nitrogèn (NO2). L'emission d'aquel gas faguèt que las concentracions de NO2 dins l'atmosfèra aumentèt 15% pendent los darrièrs 200 ans.
La pollucion del fum a causa de las particulas:
- Produsís de particulas de olha (carbon inbrutlat) e de cendres (minerals que brutlan pas), de fums condensats e d'autres produchs de combustion incompleta. La majoritat de las particulas solidas son d'una talha microscopica de biais que pòdon volar o èsser penjadas dins l'atmosfèra pendent de setmanas. E quand s'inalan, a causa de sa talha prima pòdon passar aisidament als palmons, mejans la mucositat protectritz de las vias respiratòrias.
Usatges del fum
[modificar | Modificar lo còdi]Se dins la majoritat dels cases se cerca pas a obtener de fum, qu'es contengent de la cosina o dels fogals, que sorgís d'incendis (causa màger de mòrt per sufocacion) , lo fum es utilizat intencionalament dins l'istòria per:
- Conservar e cosinar los aliments, coma lo salmon.
- Inalar de substàncias, coma per l'usatge recreatiu de certas drògas.
- Comunicar a longa distància (subretot entre las tribús indigènas d'America)
- Capacitats ofensivas e defensivas dins l'armada (ridèls de fum)
- S'aparar de la fissada de las abelhas
- Controtlar de plagas (fumigacion)
- Crear un ambiant especial dins de concèrts e en discotèca.
Referéncias
[modificar | Modificar lo còdi]- ↑ Smoke management guide for prescribed and wildland fire 2001 edition, National Wildfire Coordination Group, USA.
- ↑ http://www.smoke.com
- ↑ National Research Council (U.S.).
- ↑ F. Oldfield, K. Tolonen and R. Thompson «History of Particulate Atmospheric Pollution from Magnetic Measurements in Dated Finnish Peat Profiles».
- ↑ Lanci, L.; Kent, D. V. «Meteoric smoke fallout revealed by superparamagnetism in Greenland ice».
- ↑ James E. Mark (2006). corrosion&f=false Physical properties of polymers handbook.
- ↑ https://web.archive.org/web/20170118072954/http://chemistry.about.com/od/firecombustionchemistry/a/Smoke-Chemistry.htm
- ↑ Reference: 1993 EPA Report, A Summary of the Emissions Characterization and Noncancer Respiratory Effects of Wood Smoke, EPA-453/R-93-036
- ↑ «Organic Speciation International Workshop Synthesis_topic7».
- ↑ D.W. van Krevelen, Klaas te Nijenhuis (2009).
- ↑ D.W. van Krevelen, Klaas te Nijenhuis.
- ↑ .
- ↑ D. Gross; J. J. Loftus; A. F. Robertson.
- ↑ http://www.wiktionary.com/wiki/smoke