煙
煙の組成は、燃焼燃料の性質および燃焼条件に依存する。 酸素の可用性が高い火災は、高温で少量の煙が発生し、粒子は主に灰で構成されているか、水の凝縮エアロゾルの大きな温度差で構成されています。 高温はまた窒素酸化物の生産をもたらします。 硫黄分は二酸化硫黄を、または不完全燃焼の場合には、硫化水素をもたらします。 炭素と水素はほぼ完全に酸化されて二酸化炭素と水になります。 酸素不足で燃える火災は、化合物のかなり広いパレットを生成し、それらの多くは毒性があります。 炭素の部分酸化は一酸化炭素を生成し、窒素含有材料はシアン化水素、アンモニア、および窒素酸化物を生成することができる。 水の代わりに水素ガスを生成することができます。 塩素のようなハロゲンの内容は(ポリ塩化ビニルまたは臭素化された炎の抑制剤の例えば)塩化水素、ホスゲン、ダイオキシンおよびクロロメタン、ブロモメタンおよび他のハロカーボンの生産をもたらすかもしれません。 フッ化水素は、フッ素重合体が火災にさらされているかハロカーボン消火剤であるかにかかわらず、フルオロカーボンから形成することができる。 リンおよびアンチモン酸化物およびそれらの反応生成物は、いくつかの難燃添加剤から形成され、煙の毒性および腐食性を増加させることができる。 ポリ塩化ビフェニル(PCB)の熱分解は、例えば古い変圧器油を燃焼させることから、また他の塩素含有材料の程度を下げるために、2,3,7,8-テトラクロロジベンゾジオキシン、強力な発癌物質、および他のポリ塩化ジベンゾジオキシンを生成することができる。 フルオロポリマーの熱分解、例えば 酸素の存在下でテフロンはフッ化カルボニル(これは容易にHFおよびCO2に加水分解する)を生成し、他の化合物、例えば四フッ化炭素、ヘキサフルオロプロピレン、および毒性の高いペルフルオロイソブテン(PFIB)を形成することができる。
燃焼材料の熱分解、特に不完全燃焼または十分な酸素供給なしにくすぶり、また、脂肪族(メタン、エタン、エチレン、アセチレン)と芳香族(ベンゼンおよびその誘導体、多環式芳香族炭化水素;例えばベンゾピレン、発癌物質として研究、またはレテン)、テルペンの両方の大量の炭化水素の生産をもたらす。 それはまたフェノール、フランおよびfuranonesのようなより少なく揮発酸素にされた有機性種と同様、プロダクトによって燃焼として形作られるより小さい酸素にされた揮発有機性化合物(メタノール、酢酸、ヒドロキシアセトン、メチルのアセテートおよびギ酸エチル)の範囲の放出で起因します。 複素環式化合物も存在し得る。 重い炭化水素はタールとして凝縮するかもしれません;重要なタールの内容が付いている煙は茶色に黄色です。 固体燃料の燃焼はエーロゾル段階の多くの何百からたくさんのより低い非持久性の有機化合物の放出で起因できます。 このような煙、すす、および/または茶色の油状の堆積物が火災中に存在することは、可燃性の熱分解生成物で大気が可燃性の上限を超える濃度で飽和し、突然の空気の突入がフラッシュオーバまたは逆風を引き起こす可能性があるため、危険な状況の可能性を示している。
硫黄の存在は、例えば硫化水素、硫化カルボニル、二酸化硫黄、二硫化炭素、およびチオールの形成につながる可能性があり、特にチオールは表面に吸着され、火の後でさえ長く残る臭いを生じる傾向がある。 放出された炭化水素の部分酸化は、アルデヒド(例えばホルムアルデヒド、アクロレイン、フルフラール)、ケトン、アルコール(しばしば芳香族、例えばフェノール、グアイアコール、シリンゴール、カテコール、クレゾール)、カルボン酸(ギ酸、酢酸など)など、他の化合物の広いパレットで生じる。).
このような煙の中の目に見える粒子状物質は、最も一般的に炭素(すす)で構成されています。 他の微粒子は、凝縮タールの滴、または灰の固体粒子から構成されていてもよい。 燃料中に金属が存在すると、金属酸化物の粒子が生成される。 無機塩の粒子もまた、形成されてもよい。 硫酸アンモニウム、硝酸アンモニウム、または塩化ナトリウム。 すす粒子の表面上に存在する無機塩は、それらを親水性にすることができる。 多くの有機化合物、典型的には芳香族炭化水素もまた、固体粒子の表面に吸着され得る。 金属酸化物は、金属を含む燃料、例えばアルミニウムを含む固体ロケット燃料を燃焼させるときに存在することができる。 ターゲットに影響を与えた後劣化ウラン発射は、ウラン酸化物の粒子を生成し、発火します。 磁性粒子、磁鉄鉱のような第二鉄酸化物の球は、石炭煙中に存在しています; 1860年以降の鉱床の増加は、産業革命の始まりを示しています。 (磁性酸化鉄ナノ粒子は、大気中で燃焼する隕石からの煙の中でも生成することができる。)酸化鉄粒子に記録された磁気残留磁気は、キュリー温度を超えて冷却されたときの地球の磁場の強さを示し、これは地球起源と流星起源の磁性粒子を区別するために使用することができる。 フライアッシュは主にシリカと酸化カルシウムで構成されています。 セノスフェアは液体炭化水素燃料からの煙中に存在する。 摩耗によって生成された微細な金属粒子は、エンジンの煙中に存在することができます。 無定形の無水ケイ酸の粒子は燃焼シリコーンから煙にあります;窒化ケイ素の粒子の小さい割合は不十分な酸素との火で形作ることができます。 シリカ粒子は、約10nmのサイズを有し、70〜100nmの凝集体に凝集し、さらに鎖に凝集する。 放射性粒子は、燃料中のウラン、トリウム、または他の放射性核種の痕跡のために存在する可能性があり、原子力事故(例えば、チェルノブイリ災害)または核
煙微粒子は、他のエアロゾルと同様に、粒径に基づいて三つのモードに分類されます:
- 核モード、2.5–20nmの間の幾何学的平均半径を持ち、炭素部分の縮
- 蓄積モード、75-250nmの範囲と核モード粒子の凝固によって形成された
- 粗モード、マイクロメートルの範囲の粒子と
煙材料のほとんどは、主に粗粒子 それらは急速な乾燥した沈殿物を受け、従って火が起こる部屋の外のより遠い区域の煙の損傷はより小さい粒子によって主に仲介される。
目に見えるサイズを超えた粒子のエアロゾルは、火災の前点火段階における材料の初期の指標である。
水素が豊富な燃料を燃焼させると水が生成され、これにより水蒸気の小滴を含む煙が発生します。 他の色源が存在しない場合(窒素酸化物、微粒子。..)、そのような煙は白く、雲のようです。
煙の排出には、特徴的な微量元素が含まれている可能性があります。 バナジウムは、石油火力発電所や製油所からの排出量に存在し、石油プラントもいくつかのニッケルを放出します。 石炭燃焼は、アルミニウム、ヒ素、クロム、コバルト、銅、鉄、水銀、セレン、ウランを含む排出量を生成します。
高温燃焼生成物中の微量のバナジウムは、溶融バナジン酸塩の液滴を形成する。 これらは金属の不動態化の層を攻撃し、内燃機関のための心配特にである高温腐食を引き起こす。 溶融硫酸塩および鉛微粒子もそのような効果を有する。
煙のいくつかの成分は、燃焼源の特徴である。 グアイアコールおよびその誘導体はリグニンの熱分解生成物であり、木の煙の特徴である;他のマーカーはsyringolおよび誘導体、および他のメトキシフェノールである。 針葉樹の熱分解の産物であるReteneは、森林火災の指標です。 レボグルコサンは、セルロースの熱分解生成物である。 広葉樹と針葉樹の喫煙は、グアイアコール/シリンゴールの比率が異なります。 車の排気のためのマーカーは多環式芳香族炭化水素、ホパン、ステランおよび特定のニトロアレン(例えば1-ニトロピレン)を含んでいます。 元素炭素に対するホパンとステランの比は、ガソリンとディーゼルエンジンの排出量を区別するために使用することができます。
多くの化合物は、その表面に吸着されることによって、または液滴に溶解されることによって、微粒子と関連することができる。
多くの化合物 塩化水素はすす粒子によく吸収されます。
不活性な粒子状物質が邪魔され、煙に巻き込まれる可能性があります。
特に懸念されるのは、アスベストの粒子である。
堆積した放射性降下物および生物蓄積された放射性同位体の熱い粒子は、山火事や森林火災によって大気中に再導入される可能性があります。
ポリマーは重要な煙の源です。 ポリスチレンなどの芳香族側基は、煙の生成を増強する。 ポリマー骨格に組み込まれた芳香族基は、かなりの焦げによる可能性が高い、より少ない煙を生成します。 脂肪族ポリマーは最も少ない煙を発生させる傾向があり、非自己消火性である。 しかし、添加剤の存在は、煙の形成を著しく増加させる可能性がある。 リン系およびハロゲン系難燃剤は煙の生成を減少させる。 ポリマー鎖間の架橋度が高いほど、このような効果もある。h3>
肉眼では7μ m(マイクロメートル)を超える粒子サイズが検出されます。 火から放出される目に見える粒子は煙と呼ばれます。 目に見えない粒子は、一般的にガスまたは煙霧と呼ばれます。 これは、トースターでパンをトーストするときに最もよく示されます。 パンが加熱されるにつれて、燃焼生成物のサイズが増加する。 最初に作り出される発煙は目に見えないが、トーストが燃やされれば目に見えるようになる。
イオン化チャンバ型煙検出器は、技術的には燃焼検出器の製品であり、煙検出器ではありません。 イオン化チャンバ式煙探知機は、肉眼では見えない燃焼の粒子を検出します。 これは、彼らが目に見える煙の存在の前に、トースターの赤熱発熱体から放出される煙から頻繁に誤警報を発するかもしれない理由を説明しますが、火の初期の低熱くすぶっている段階では活性化できない可能性があります。
典型的な家の火災からの煙には、何百もの異なる化学物質や煙が含まれています。 その結果、煙によって引き起こされる損傷は、多くの場合、火災の実際の熱によって引き起こされるものを超えることができます。 汚れの形で現れる––火の煙によって引き起こされる物理的な損傷に加えて、スモーキー臭気の問題を排除するために、多くの場合、さらに困難です。 火災や煙によって損傷された家の再建/修理に特化した請負業者があるのと同じように、ファブリック修復会社は、火災で損傷したファブリックの復
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