Dym
skład dymu zależy od charakteru palącego się paliwa i warunków spalania. Ogień z dużą dostępnością tlenu pali się w wysokiej temperaturze i z niewielką ilością wytwarzanego dymu; cząstki składają się głównie z popiołu lub z dużymi różnicami temperatur ze skondensowanego aerozolu wody. Wysoka temperatura prowadzi również do produkcji tlenków azotu. Zawartość siarki daje dwutlenek siarki, lub w przypadku niepełnego spalania siarkowodór. Węgiel i wodór są prawie całkowicie utleniane do dwutlenku węgla i wody. Pożary płonące z brakiem tlenu wytwarzają znacznie szerszą paletę związków, z których wiele jest toksycznych. Częściowe utlenianie węgla wytwarza tlenek węgla, podczas gdy materiały zawierające azot mogą powodować cyjanowodór, amoniak i tlenki azotu. Zamiast wody można wytworzyć Gaz wodorowy. Zawartość halogenów, takich jak chlor (np. w polichlorku winylu lub bromowanych środkach zmniejszających palność) może prowadzić do produkcji chlorowodoru, fosgenu, dioksyn oraz chlorometanu, bromometanu i innych fluorowęglowodorów. Fluorowodór może być wytwarzany z fluorowęglowodorów, niezależnie od tego, czy fluoropolimery są poddawane działaniu ognia, czy halowęglowych środków przeciwpożarowych. Tlenki fosforu i antymonu i ich produkty reakcji mogą powstawać z niektórych dodatków ognioodpornych, zwiększając toksyczność dymu i korozyjność. Piroliza polichlorowanych bifenyli (PCB), np. ze spalania starszego oleju transformatorowego, a w mniejszym stopniu także innych materiałów zawierających chlor, może wytworzyć 2,3,7,8-tetrachlorodibenzodioksynę, silny czynnik rakotwórczy i inne polichlorowane dibenzodioksyny. Piroliza fluoropolimerów, np. teflon, w obecności tlenu, wytwarza fluorek karbonylu (który łatwo hydrolizuje do HF i CO2); mogą powstawać również inne związki, np. tetrafluorek węgla, heksafluoropropylen i wysoce toksyczny perfluoroizobuten (PFIB).
Piroliza palonego materiału, zwłaszcza niepełne spalanie lub tlenie się bez odpowiedniego zaopatrzenia w tlen, powoduje również wytwarzanie dużej ilości węglowodorów, zarówno alifatycznych (metan, etan, etylen, acetylen), jak i aromatycznych (benzen i jego pochodne, wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne; np. benzopiren, badany jako rakotwórczy lub Reten), terpenów. Powoduje to również emisję szeregu mniejszych utlenionych lotnych związków organicznych (metanol, kwas octowy, hydroksyaceton, octan metylu i mrówczan etylu), które powstają w wyniku spalania produktów, a także mniej lotnych utlenionych gatunków organicznych, takich jak fenole, furany i furanony. Mogą też występować związki heterocykliczne. Cięższe węglowodory mogą skraplać się w postaci smoły; dym o znacznej zawartości smoły ma barwę od żółtej do brązowej. Spalanie paliw stałych może skutkować emisją wielu setek do tysięcy związków organicznych o niższej lotności w fazie aerozolu. Obecność takiego dymu, sadzy i/lub brązowych oleistych osadów podczas pożaru wskazuje na możliwą niebezpieczną sytuację, ponieważ atmosfera może być nasycona łatwopalnymi produktami pirolizy o stężeniu powyżej górnej granicy palności, a nagły napływ powietrza może spowodować rozbłysk lub cofnięcie.
obecność siarki może prowadzić do powstawania np. siarkowodoru, siarczku karbonylu, dwutlenku siarki, dwusiarczku węgla i tioli; szczególnie tiole mają tendencję do adsorbowania na powierzchniach i wytwarzają utrzymujący się zapach nawet długo po pożarze. Częściowe utlenianie uwolnionych węglowodorów daje szeroką paletę innych związków: aldehydy (np. formaldehyd, akroleina i furfural), Ketony, alkohole (często aromatyczne, np. fenol, gwajakol, syringol, katechol i krezole), kwasy karboksylowe (kwas mrówkowy, kwas octowy itp.).
widoczne cząstki stałe w takich dymach składają się najczęściej z węgla (sadzy). Inne cząstki mogą składać się z kropli skondensowanej smoły lub stałych cząstek popiołu. Obecność metali w paliwie powoduje powstawanie cząstek tlenków metali. Mogą również powstawać cząstki soli nieorganicznych, np. siarczan amonu, azotan amonu lub chlorek sodu. Sole nieorganiczne obecne na powierzchni cząstek sadzy mogą uczynić je hydrofilowymi. Wiele związków organicznych, zazwyczaj węglowodorów aromatycznych, może być również adsorbowanych na powierzchni cząstek stałych. Tlenki metali mogą występować podczas spalania paliw zawierających metal, np. stałych paliw rakietowych zawierających aluminium. Pociski zubożonego uranu po uderzeniu w cel zapalają się, wytwarzając cząstki tlenków uranu. W dymie węglowym obecne są cząstki magnetyczne, kuleczki magnetytopodobnego tlenku żelaza.; ich wzrost po 1860 r. oznacza początek rewolucji przemysłowej. (Magnetyczne nanocząstki tlenku żelaza mogą być również wytwarzane w dymie z meteorytów płonących w atmosferze.) Remanencja magnetyczna, zapisana w cząsteczkach tlenku żelaza, wskazuje na siłę ziemskiego pola magnetycznego, gdy zostały one ochłodzone poza swoją temperaturą; może to być wykorzystane do rozróżnienia cząstek magnetycznych pochodzenia lądowego i meteorytowego. Popiół lotny składa się głównie z krzemionki i tlenku wapnia. Mikrosfery występują w dymie z ciekłych paliw węglowodorowych. Drobne cząstki metalu wytwarzane przez ścieranie mogą być obecne w dymie silnika. Amorficzne cząstki krzemionki są obecne w dymach ze spalania silikonów; niewielka część cząstek azotku krzemu może powstać w pożarach z niewystarczającą ilością tlenu. Cząstki krzemionki mają rozmiar około 10 nm, skupione do agregatów 70-100 nm i dalej aglomerowane do łańcuchów. Cząstki radioaktywne mogą być obecne ze względu na ślady uranu, toru lub innych radionuklidów w paliwie; gorące cząstki mogą być obecne w przypadku pożarów podczas wypadków jądrowych (np. katastrofa w Czarnobylu) lub wojny jądrowej.
cząstki dymu, podobnie jak inne aerozole, są podzielone na trzy tryby w zależności od wielkości cząstek:
- tryb jąder, o średnim geometrycznym promieniu między 2,5–20 nm, prawdopodobnie tworząc przez kondensację ugrupowań węglowych.
- tryb akumulacji, w zakresie od 75 do 250 nm i utworzony przez koagulację cząstek trybu jądra
- tryb zgrubny, z cząstkami w zakresie mikrometrów
większość materiału dymu znajduje się głównie w grubych cząstkach. Te ulegają gwałtownym opadom suchym, a uszkodzenia dymu w bardziej odległych obszarach poza pokojem, w którym występuje pożar, są zatem głównie spowodowane przez mniejsze cząstki.
aerozol cząstek powyżej widocznych rozmiarów jest wczesnym wskaźnikiem materiałów w fazie wstępnej pożaru.
spalanie paliwa bogatego w wodór wytwarza wodę; powoduje to powstanie dymu zawierającego krople pary wodnej. W przypadku braku innych źródeł koloru (tlenki azotu, cząstki stałe…), taki dym jest biały i chmurkowaty.
emisja dymu może zawierać charakterystyczne pierwiastki śladowe. Wanad jest obecny w emisji z elektrowni opalanych olejem i rafinerii; olejownie emitują również trochę niklu. Spalanie węgla powoduje emisje zawierające glin, arsen, chrom, kobalt, miedź, żelazo, rtęć, selen i uran.
ślady wanadu w wysokotemperaturowych produktach spalania tworzą krople stopionych wanadanów. Atakują one warstwy pasywacyjne na metale i powodują korozję wysokotemperaturową, co jest problemem szczególnie w przypadku silników spalinowych. Takie działanie mają również stopione siarczany i cząstki ołowiu.
niektóre składniki dymu są charakterystyczne dla źródła spalania. Gwajakol i jego pochodne są produktami pirolizy ligniny i są charakterystyczne dla dymu drzewnego; inne markery to syringol i pochodne oraz inne metoksyfenole. Retene, produkt pirolizy drzew iglastych, jest wskaźnikiem pożarów lasów. Lewoglukozan jest produktem pirolizy celulozy. Dymy z drewna liściastego i iglastego różnią się stosunkiem gwajakoli do syringoli. Znaczniki spalin samochodowych obejmują wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne, hopany, sterany i specyficzne nitroareny (np. 1-nitropiren). Stosunek hopanów i steranów do węgla elementarnego można wykorzystać do rozróżnienia emisji silników benzynowych i wysokoprężnych.
wiele związków może być związanych z cząsteczkami; czy to przez adsorbowanie na ich powierzchniach, czy przez rozpuszczenie w kropelkach cieczy. Chlorowodór jest dobrze wchłaniany w cząsteczkach sadzy.
obojętne cząstki stałe mogą zostać zakłócone i wciągnięte do dymu. Szczególnie niepokojące są cząstki azbestu.
zdeponowane gorące cząstki radioaktywnego opadu i bioakumulowane radioizotopy mogą zostać ponownie wprowadzone do atmosfery przez pożary i pożary lasów; jest to problem np. w strefie alienacji zawierającej zanieczyszczenia z katastrofy w Czarnobylu.
polimery są znaczącym źródłem dymu. Aromatyczne grupy boczne, np. w styropianie, zwiększają wytwarzanie dymu. Grupy aromatyczne zintegrowane w szkielecie polimeru wytwarzają mniej dymu, prawdopodobnie z powodu znacznego zwęglenia. Polimery alifatyczne mają tendencję do generowania najmniejszego dymu i nie są samogasnące. Jednak obecność dodatków może znacznie zwiększyć powstawanie dymu. Środki zmniejszające palność na bazie fosforu i halogenów zmniejszają produkcję dymu. Taki efekt ma też wyższy stopień usieciowania między łańcuchami polimerowymi.
widoczne i niewidoczne cząstki palności
gołym okiem wykrywa cząstki o rozmiarach większych niż 7 µm (mikrometrów). Widoczne cząstki emitowane z ognia są określane jako dym. Niewidoczne cząstki są ogólnie określane jako gaz lub opary. Najlepiej ilustruje to opiekanie chleba w tosterze. Gdy chleb się nagrzewa, produkty spalania zwiększają rozmiar. Początkowo wytwarzane opary są niewidoczne, ale stają się widoczne, gdy tost jest spalony.
czujka dymu typu komora jonizacyjna jest technicznie produktem Czujki spalania, a nie czujki dymu. Czujki dymu typu komora jonizacyjna wykrywają cząstki spalania, które są niewidoczne gołym okiem. To wyjaśnia, dlaczego często mogą fałszywie alarmować od oparów emitowanych z gorących do czerwoności elementów grzejnych tostera, przed obecnością widocznego dymu, ale mogą nie aktywować się we wczesnej, tlącej się w niskiej temperaturze fazie pożaru.
dym z typowego pożaru domu zawiera setki różnych chemikaliów i oparów. W rezultacie szkody spowodowane przez dym mogą często przewyższać szkody spowodowane przez rzeczywiste ciepło ognia. Oprócz fizycznych uszkodzeń spowodowanych dymem ognia-który przejawia się w postaci plam – jest często jeszcze trudniejsze do wyeliminowania problem zadymionego zapachu. Tak jak są Wykonawcy, którzy specjalizują się w odbudowie / naprawie domów, które zostały uszkodzone przez ogień i dym, firmy zajmujące się renowacją tkanin specjalizują się w przywracaniu tkanin, które zostały uszkodzone w pożarze.
Leave a Reply