Fum
compoziția fumului depinde de natura combustibilului ars și de condițiile de ardere. Incendiile cu disponibilitate ridicată de oxigen ard la o temperatură ridicată și cu o cantitate mică de fum produs; particulele sunt în mare parte compuse din cenușă sau cu diferențe mari de temperatură, din aerosoli condensați de apă. Temperatura ridicată conduce, de asemenea, la producerea de oxizi de azot. Conținutul de sulf produce dioxid de sulf sau, în caz de combustie incompletă, hidrogen sulfurat. Carbonul și hidrogenul sunt aproape complet oxidate în dioxid de carbon și apă. Incendiile care ard cu lipsa de oxigen produc o paletă semnificativ mai largă de compuși, mulți dintre ei toxici. Oxidarea parțială a carbonului produce monoxid de carbon, în timp ce materialele care conțin azot pot produce cianură de hidrogen, amoniac și oxizi de azot. Hidrogenul gazos poate fi produs în locul apei. Conținutul de halogeni, cum ar fi clorul (de exemplu, în clorura de polivinil sau în substanțele ignifuge bromurate) poate duce la producerea de clorură de hidrogen, fosgen, dioxină și clorometan, bromometan și alte halocarburi. Fluorura de hidrogen poate fi formată din fluorocarburi, indiferent dacă fluoropolimerii sunt supuși agenților de stingere a incendiilor sau halocarbonului. Oxizii de fosfor și antimoniu și produsele lor de reacție pot fi formate din unii aditivi ignifugi, crescând toxicitatea fumului și corozivitatea. Piroliza bifenililor policlorurați (PCB), de exemplu din arderea uleiului de transformator mai vechi și, în grad mai mic, și a altor materiale care conțin clor, poate produce 2,3,7,8-tetraclorodibenzodioxină, un cancerigen puternic și alte dibenzodioxine policlorurate. Piroliza fluoropolimerilor, de ex. teflon, în prezența oxigenului produce fluorură de carbonil (care se hidrolizează ușor la HF și CO2); se pot forma și alți compuși, de exemplu tetrafluorură de carbon, hexafluoropropilenă și perfluoroizobutenă foarte toxică (PFIB).
Piroliza materialului de ardere, în special arderea incompletă sau mocnirea fără aport adecvat de oxigen, are ca rezultat, de asemenea, producerea unei cantități mari de hidrocarburi, atât alifatice (metan, etan, etilenă, acetilenă), cât și aromatice (benzen și derivații săi, hidrocarburi aromatice policiclice; de exemplu benzopirenul, studiat ca cancerigen sau Reten), terpene. De asemenea, are ca rezultat emisia unei game de compuși organici volatili oxigenați mai mici (metanol, acid acetic, hidroxi acetonă, acetat de metil și formiat de etil) care se formează ca combustie prin produse, precum și specii organice oxigenate mai puțin volatile, cum ar fi fenolii, furanii și furanonele. Pot fi prezenți și compuși heterociclici. Hidrocarburile mai grele se pot condensa sub formă de gudron; fumul cu conținut semnificativ de gudron este galben până la maro. Arderea combustibililor solizi poate duce la emisia a sute până la mii de compuși organici cu volatilitate mai mică în faza de aerosoli. Prezența unui astfel de fum, funingine și/sau depuneri uleioase maronii în timpul unui incendiu indică o posibilă situație periculoasă, deoarece atmosfera poate fi saturată cu produse de piroliză combustibile cu concentrație peste limita superioară de inflamabilitate, iar pătrunderea bruscă a aerului poate provoca flashover sau backdraft.
prezența sulfului poate duce la formarea de ex.hidrogen sulfurat, sulfură de carbonil, dioxid de sulf, disulfură de carbon și tioli; în special tiolii tind să se adsorbească pe suprafețe și să producă un miros persistent chiar și mult timp după incendiu. Oxidarea parțială a hidrocarburilor eliberate produce într-o paletă largă de alți compuși: aldehide (de exemplu, formaldehidă, acroleină și furfural), cetone, alcooli (adesea aromatici, de exemplu fenol, guaiacol, siringol, catecol și crezoli), acizi carboxilici (acid formic, acid acetic etc.).
particulele vizibile din astfel de fumuri sunt cel mai frecvent compuse din carbon (funingine). Alte particule pot fi compuse din picături de gudron condensat sau particule solide de cenușă. Prezența metalelor în combustibil produce particule de oxizi metalici. Se pot forma și particule de săruri anorganice, de ex. sulfat de amoniu, azotat de amoniu sau clorură de sodiu. Sărurile anorganice prezente pe suprafața particulelor de funingine le pot face hidrofile. Mulți compuși organici, de obicei hidrocarburile aromatice, pot fi, de asemenea, adsorbiți pe suprafața particulelor solide. Oxizii metalici pot fi prezenți atunci când se ard combustibili care conțin metale, de exemplu combustibili solizi pentru rachete care conțin aluminiu. Proiectilele de uraniu sărăcit după impactul țintei se aprind, producând particule de oxizi de uraniu. Particulele magnetice, sferulele de oxid feric feros asemănător magnetitei, sunt prezente în fumul de cărbune; creșterea lor în depozite după 1860 marchează începutul Revoluției Industriale. (Nanoparticulele magnetice de oxid de fier pot fi, de asemenea, produse în fumul de la meteoriții care ard în atmosferă.) Remanența magnetică, înregistrată în particulele de oxid de fier, indică puterea câmpului magnetic al Pământului atunci când au fost răcite dincolo de temperatura lor Curie; acest lucru poate fi folosit pentru a distinge particulele magnetice de origine terestră și meteorică. Cenușa zburătoare este compusă în principal din silice și oxid de calciu. Cenosferele sunt prezente în fumul din combustibilii lichizi de hidrocarburi. Particulele metalice minuscule produse prin abraziune pot fi prezente în fumurile motorului. Particulele de silice amorfe sunt prezente în fumurile din siliconii arși; o proporție mică de particule de nitrură de siliciu poate fi formată în incendii cu oxigen insuficient. Particulele de silice au o dimensiune de aproximativ 10 nm, grupate la agregate de 70-100 nm și aglomerate în continuare în lanțuri. Particulele Radioactive pot fi prezente din cauza urmelor de uraniu, toriu sau alți radionuclizi din combustibil; particulele fierbinți pot fi prezente în caz de incendii în timpul accidentelor nucleare (de exemplu, dezastrul de la Cernobîl) sau războiul nuclear.
particulele de fum, ca și alte aerosoli, sunt clasificate în trei moduri bazate pe dimensiunea particulelor:
- modul nucleelor, cu raza medie geometrică cuprinsă între 2,5–20 nm, probabil formând prin condensarea fragmentelor de carbon.
- modul de acumulare, variind între 75-250 nm și format prin coagularea particulelor în modul nuclee
- modul grosier, cu particule în intervalul micrometru
majoritatea materialului de fum este în principal în particule grosiere. Acestea suferă precipitații uscate rapide, iar deteriorarea fumului în zone mai îndepărtate din afara camerei în care are loc focul este, prin urmare, mediată în primul rând de particulele mai mici.
aerosolul de particule dincolo de dimensiunea vizibilă este un indicator timpuriu al materialelor aflate într-o etapă de preaprindere a unui incendiu.
arderea combustibilului bogat în hidrogen produce apă; acest lucru duce la fum care conține picături de vapori de apă. În absența altor surse de culoare (oxizi de azot, particule…), un astfel de fum este alb și asemănător norului.
emisiile de fum pot conține oligoelemente caracteristice. Vanadiul este prezent în emisiile provenite de la centralele electrice și rafinăriile pe bază de petrol; centralele petroliere emit și unele nichel. Arderea cărbunelui produce emisii care conțin aluminiu, arsenic, crom, cobalt, cupru, fier, mercur, seleniu și uraniu.
urmele de vanadiu din produsele de ardere la temperaturi ridicate formează picături de vanadați topiți. Acestea atacă straturile de pasivare pe metale și provoacă coroziune la temperaturi ridicate, ceea ce reprezintă o preocupare în special pentru motoarele cu ardere internă. Sulfatul topit și particulele de plumb au, de asemenea, un astfel de efect.
unele componente ale fumului sunt caracteristice sursei de ardere. Guaiacolul și derivații săi sunt produse de piroliză a ligninei și sunt caracteristice fumului de lemn; alți markeri sunt siringolul și derivații și alți metoxi fenoli. Retene, un produs al pirolizei copacilor de conifere, este un indicator al incendiilor forestiere. Levoglucosanul este un produs de piroliză al celulozei. Lemn de esență tare vs lemn de esență moale fumează diferă în raportul dintre guaiacoli / siringoli. Markerii pentru evacuarea vehiculului includ hidrocarburi aromatice policiclice, hopani, sterani și nitroarene specifice (de exemplu, 1-nitropiren). Raportul dintre hopani și sterani și carbonul elementar poate fi utilizat pentru a distinge între emisiile motoarelor pe benzină și diesel.
mulți compuși pot fi asociați cu particule; fie prin adsorbția pe suprafețele lor, fie prin dizolvarea în picături de lichid. Clorura de hidrogen este bine absorbită în particulele de funingine.
particulele inerte pot fi perturbate și antrenate în fum. O preocupare deosebită sunt particulele de azbest.
particulele fierbinți depuse de precipitații radioactive și radioizotopii bioacumulați pot fi reintroduse în atmosferă prin incendii de vegetație și incendii forestiere; aceasta este o preocupare, de exemplu, în zona de înstrăinare Care conține contaminanți de la dezastrul de la Cernobîl.
polimerii sunt o sursă semnificativă de fum. Grupurile laterale aromatice, de exemplu în polistiren, sporesc generarea de fum. Grupurile aromatice integrate în coloana vertebrală a polimerului produc mai puțin fum, probabil datorită încărcării semnificative. Polimerii alifatici tind să genereze cel mai puțin fum și nu se auto-Sting. Cu toate acestea, prezența aditivilor poate crește semnificativ formarea fumului. Substanțele ignifuge pe bază de fosfor și halogen scad producția de fum. Un grad mai mare de reticulare între lanțurile polimerice are și un astfel de efect.
particule vizibile și invizibile de ardere
ochiul liber detectează dimensiuni ale particulelor mai mari de 7 MMC (micrometri). Particulele vizibile emise de un incendiu sunt denumite fum. Particulele invizibile sunt denumite în general gaze sau vapori. Acest lucru este cel mai bine ilustrat atunci când prăjiți pâinea într-un prăjitor de pâine. Pe măsură ce pâinea se încălzește, produsele de ardere cresc în dimensiune. Fumurile produse inițial sunt invizibile, dar devin vizibile dacă pâinea prăjită este arsă.
un detector de fum de tip cameră de ionizare este tehnic un produs al detectorului de combustie, nu un detector de fum. Detectoarele de fum de tip cameră de ionizare detectează particule de combustie care sunt invizibile cu ochiul liber. Acest lucru explică de ce acestea pot alarma frecvent false de fum emise de elementele de încălzire roșu-fierbinte de un prăjitor de pâine, înainte de prezența fum vizibil, dar ele pot eșua pentru a activa în faza timpurie, la foc mic mocnit de un incendiu.
fumul dintr-un incendiu tipic al casei conține sute de substanțe chimice și fumuri diferite. Drept urmare, daunele cauzate de fum pot depăși adesea cele cauzate de căldura reală a focului. În plus față de daunele fizice cauzate de fumul unui incendiu – care se manifestă sub formă de pete – este adesea chiar mai greu de eliminat problema unui miros de fum. La fel cum există contractori care se specializează în reconstruirea/repararea caselor care au fost deteriorate de foc și fum, companiile de restaurare a țesăturilor se specializează în restaurarea țesăturilor care au fost deteriorate într-un incendiu.
Leave a Reply