ДЫМ

Мельчайшие частицы Д. находятся в постоянном броуновском движении, что обусловливает их соударение и слипание — коагуляцию при столкновении твердых частиц и конденсацию при слиянии жидких частиц. Коагуляция возрастает при увеличении турбулентности воздушных потоков, наличии разноименных зарядов частиц, оседании укрупненных частиц вследствие увеличения их массы и слипания с частицами нижних слоев газовой среды. Общая сумма поверхностей частиц Д. очень велика и потому велика их физ.-хим. активность: они легко вступают во взаимодействие между собой, с газами среды, чему способствуют определенные метеорол, условия и особенно солнечная радиация. При этом происходят реакции окисления, восстановления, разложения, синтеза, кристаллизации и др. На рисунке даны электронные микрофотографии нескольких видов Д., на которых видны отдельные мельчайшие частицы Д., кристаллы различной величины и формы, крупные частицы пыли и конгломераты, возникшие при слипании частиц.

Механизм фотохим. и термических реакций, происходящих в атмосферных Д., очень сложен и требует углубленных исследований. Установлено, что в результате разложения паров и окислов азота, серы, углерода, металлов, углеводородов образуется озон и ряд сильных окислителей — фотооксидантов с последующей деструкцией веществ и образованием новых соединений. Д. сложного состава называют «смог». Этот термин происходит из сочетания двух англ. слов (smoke дым и fog туман). Применяют также термин «токсические туманы», говоря о гигантских скоплениях Д., тумана и ядовитых газов, несущих ионы тяжелых металлов, сажу, канцерогенные углеводороды. Так, напр., в калифорнийских смогах были обнаружены цинк, барий, ртуть, хром, мышьяк, ванадий, многочисленные металлорганические соединения и особенно много соединений свинца, образовавшегося из выхлопных газов автотранспорта при сгорании этилированного бензина.

В сельском хозяйстве атмосферные Д. образуются при работе различных машин, автотранспорта, при внесении удобрений с помощью авиации, при борьбе с вредителями растений. В быту Д. выделяется при сгорании топлива, мусора, от газовых горелок, при курении.

Различают Д. атмосферные, промышленные, военного назначения, бытовые, дезинфицирующие. Однако такое деление условно, т. к., напр., промышленный и бытовой Д. участвуют в формировании атмосферного.

Д., выделяющийся при сгорании топлива в бытовых и промышленных печах, состоит гл. обр. из сажи, сернистого ангидрида, смолы, золы, а также небольших количеств металлических загрязнений. Состав Д. меняется в значительных пределах и зависит как от вида топлива, так и от способа его сжигания.

Вредное влияние Д. на организм человека, животных, зеленые насаждения, строения и материалы и т. д. разнообразно и зависит от состава Д. Токсическими называют промышленные Д. и Д. военного назначения. Отдельные виды Д. оказывают раздражающее, канцерогенное действие .

Механизм действия Д. на организм связан с высокой дисперсностью частиц, способных проникать в альвеолы, а затем и в любые органы и системы. Частицы Д. оседают также на слизистых оболочках дыхательных путей и частично вместе со слизью и слюной проникают в органы пищеварения. Д. может воздействовать на слизистые оболочки глаз и на кожу. Наиболее выраженным действием могут обладать промышленные Д., отличающиеся разнообразным составом и образующиеся при различных термических и хим. процессах: горении, плавлении, сварке и др.

В СССР интерес к Д. возник в годы первой пятилетки в связи с требованием охраны здоровья населения от возможных воздействий атмосферных загрязнений в период индустриализации страны, ростом числа мощных промышленных предприятий и новых городов. Работы по изучению Д. были проведены В. А. Рязановым в начале 30-х гг., а затем им, его последователями и учениками были даны обоснования для выбора промышленных площадок под строительство городов и поселков. В послевоенные годы развернулись исследования по обоснованию ПДК различных видов атмосферных загрязнений и их комплексов, в т. ч. ингредиентов Д. от отопительных устройств, транспорта и промышленных объектов различных отраслей промышленности.

Наибольшее значение имеют атмосферные Д., количество которых постоянно возрастает в связи с ростом промышленности, транспорта городов и индустриализацией сельского хозяйства. Особое внимание к атмосферным Д. было привлечено после массового отравления людей в 1930 г. в Бельгии, где Д. от промышленных предприятий в результате температурной инверсии (см. выхлопными газами (см.) автотранспорта.

В ряде крупных городов мира в 60-х гг. плотность Д. снизилась на 10—20% в результате ограничения использования твердого дымообразующего топлива, но одновременно возросло содержание в Д. ряда соединений, участвующих в образовании фотооксидантов. Так, в Нью-Йорке среднегодовые концентрации сернистого газа в атмосфере увеличились с 0,56 до 0,84 мг/м³, в Иокогаме возросли вдвое. Уровень содержания сернистого газа в воздухе Москвы в тот же период снизился почти на 2/3 в результате использования природного газа в качестве основного топлива. Сернистый газ — один из самых весомых оксидантов, оказывающих вредное воздействие на здоровье людей. По данным ВОЗ, при среднесуточном содержании сернистого газа в количестве более 500 мкг/м³ воздуха отмечается повышение смертности и заболеваемости, а при концентрации в интервале 500—250 мкг/м³ ухудшается здоровье лиц с заболеваниями легких. При среднегодовых концентрациях этого вещества в атмосфере в количестве 100 мкг/м3 у населения отмечались различные симптомы поражения органов дыхания, а при содержании 80 мкг/м³ — раздражение слизистых оболочек.

Основным направлением работ по профилактике вредного воздействия Д. является совершенствование технол. процессов, улавливание и утилизация промышленных Д., создание замкнутых технол. циклов, безотходных производств, а также дожигание или нейтрализация выбросов автотранспорта. Концентрация металлургических и хим. производств позволила утилизовать вредные выбросы Д. путем переработки сернистого газа в серную к-ту, использовать выбросы окислов азота на заводах азотно-туковой промышленности.

Подобные технол. мероприятия, широко внедряемые в СССР, являются наиболее эффективными для предотвращения поступления Д. в атмосферу. Существуют различные методы и способы очистки выбросов Д. в атмосферу от взвешенных и газообразных веществ. Напр., механические — пылеотстойные камеры, циклоны, мультициклоны, жалюзийные золоуловители и др.; мокрая газоочистка — различные скрубберы, циклоны, пенные газопромыватели и др.; фильтры — тканевые рукавные, шпагатные рамы, ткани из искусственных волокон; электрофильтры и др.

Повсеместно осуществляется также очистка Д. от наиболее вредных газов. Так, сернистый газ улавливается водой, раствором соды, известковым молоком и др.

Сероводород улавливается сухим методом — гидроокисью железа или активированным углем, а также мокрым — щелочно-мышьяковым раствором, этаноламином и др. Хлористый и фтористый водород улавливаются водой в орошаемых скрубберах и др. Органические растворители с помощью конденсационных, компрес-сиоиных или сорбционных методов улавливаются часто и для рекуперации, т. е. для возвращения растворителей в производственный процесс.

Очистка Д. от твердых, газообразных и парообразных загрязнителей имеет большое значение для охраны здоровья населения.

См. также Санитарная охрана атмосферного воздуха.

Дымы военного назначения

Дымы военного назначения находятся на вооружении многих армий. Некоторые из них широко использовались в период первой и второй мировых войн, а также в войне в Корее и во Вьетнаме.

Д. военного назначения условно можно разделить на следующие группы: ядовитые и нейтральные.

Ядовитые дымы создаются гл. обр. на базе ОВ слезоточивого и раздражающего действия (хлорацетофенона , бромбензилцианида, адамсита, динитрила ортохлорбензальмалоновой к-ты и др.), а также их смесей (см. Раздражающие отравляющие вещества); ОВ этой группы характеризуются высокой температурой кипения и низкой летучестью. С помощью их практически нельзя создать поражающие концентрации паров. Формой боевого применения их является Д., предназначенных! для заражения приземного слоя атмосферы. Надежной защитой от ядовитых Д. служит современный противогаз.

Нейтральные дымы — группа Д. различного назначения: маскировочные и сигнальные.

Маскировочные Д. служат для создания дымовых завес. Различают маскируюнще дымовые завесы для прикрытия действия своих войск и так наз. ослепляющие — для затруднения боевых действий противника. Дымовые завесы первого типа создаются в расположении своих войск или перед их позициями, а второго — в р-не противника. Дымовые завесы должны быть достаточно устойчивыми, т. е. длительное время держаться в воздухе, не оседая и не разрушаясь, а также обладать хорошей кроющей способностью. Кроющая способность дыма (D) может быть вычислена из соотношения

D = 1/L, где L — толщина слоя дыма, делающая невидимым свет эталонной лампы.

Наиболее распространены следующие рецептуры дымообразующих веществ:

1. Смеси на основе фосфора — чаще всего используется технический белый фосфор, являющийся наилучшим дымообразующим веществом. Так, из 1 вес. ч. фосфора при 75% влажности воздуха образуется 7 вес. ч. аэрозоля. Работа с фосфором представляет известную опасность (см. Фосфор).

2. Смесь, состоящая из хлористого аммония и антрацена, хлората калия и древесного угля,— в результате горения наблюдается возгонка и диссоциация хлористого аммония и возгонка антрацена. Д., образованный подобной смесью, состоит из капелек р-ра хлористого аммония в воде и твердых частичек антрацена, смешанных с воздухом. Д. практически безвреден для человека и не разрушает металлы и ткани.

3. Смеси на основе нефтепродуктов могут быть изготовлены из различных марок дизельного топлива, мазута, солярового масла. Испаряясь в токе нагретых газов, они при охлаждении дают устойчивое облако дыма. Д. токсичностью не обладает.

4. В состав смесей на основе хлоридов металлов входят порошкообразные металлы (напр., алюминий, цинк, окислы железа), полигалоидные углеводороды (напр., гексахлор-этан, гексахлорбензол, дихлоран). Горение вызывает синтез хлоридов металлов, а высокая температура обеспечивает их возгонку. Д. представляет собой мельчайшие капли р-ра гидратов хлоридов металлов. Следует учитывать возможность образования в ходе основной реакции нек-рого количества фосгена (см. Удушающие отравляющие вещества), являющегося отравляющим веществом. Поэтому при проникании Д. в закрытые помещения (убежища, подвалы) может произойти отравление находящихся там людей. В полевых же условиях такой Д. практически безвреден.

Сигнальные Д. применяют для подачи сигналов в дневных условиях. В основном используют сигнальные Д. красного, желтого, зеленого и синего цвета. Наиболее распространенным методом получения сигнальных Д. является возгонка соответствующих органических красителей за счет горения термической смеси. Используют стойкие органические красители, способные быстро возгоняться при t° 400—500°, дающие Д., достаточно устойчивый в воздухе и имеющий специфическую окраску. К числу таких красителей относятся аурамин, масляный желтый АБ, родамин Б, судан красный, индиго, метиленовый синий и другие азо- и аминоантрахиноновые красители, а также их смеси.

Термическая смесь сигнальных составов включает в себя горючее (крахмал, искусственные смолы, древесные опилки), а также окислитель (перхлорат и хлорат калия). Часто в смесь дополнительно вводят специальные пламегасители, препятствующие возгоранию паров красителя. Отмечена токсичность для человека аэрозолей отдельных красителей, используемых для сигнальных Д. Что касается Д. на основе масляного желтого АБ и аурамина, то имеются данные об их канцерогенных свойствах.

Библиография: Атмосферная диффузия и загрязнение воздуха, Труды Главы, геофи-зич. обсерватории им. А. И. Воейкова, в. 238, Л., 1969; Буштуева К. А. Атмосферные загрязнения и здоровье, Гиг. и сан., № 3, с. 3, 1971;ГринХ. и Лейн В. Аэрозоли — пыли, дымы и туманы, пер. с англ., Л., 1972; Дмитриев М. Т., Иванов Л. Ю. и Ч о н E н Д е, Гигиеническое прогнозирование образования фотохимического смога в городах, Гиг. и сан., № 2, с. 8, 1973; Загрязнение атмосферного воздуха городов выбросами автомобильного транспорта, Доклад Комитета экспертов ВОЗ, сер. техн. докл. № 410, М., 1971; Загрязнение атмосферного воздуха, ВОЗ, сер. моногр. № 46, М., 1962; Зайцев Г. С. и Кузнецов А. Я. Дымовые средства и дымообразующие вещества, М., 1961; Кротков Ф. Г. Проблемы окружающей среды в деятельности ВОЗ, Гиг. и сан., № 12, с. 85, 1973; Руководство по коммунальной гигиене, под ред. Ф. Г. Кроткова, т. 1, с. 137, М., 1961; Ф у к с Н. А. и С у т у-г и н А. Г. Высокодисперсные аэрозоли, М., 1969; Izmerov N. F. Control of air pollution in the USSR, Publ. Hlth Papers № 54, Geneva, WHO, 1973.

E. В. Хухрина; Г. М. Егиазаров, H. H. Савченко (воен.).