Все о датчиках температуры.
Первый универсальный русскоязычный портал

Символ нового года

Вреден ли дым от костра

05.08.2015 | Интересные факты о температуре | Количество просмотров: 13870 | Комментарии (2)

«Дым костра создает уют, искры гаснут в полете сами …и т.д.» А еще: «Взвейтесь с кострами синие ночи..» Какое лето без костров? Костер согревает и объединяет людей, на костре можно приготовить вкусный суп, а потом поджарить шашлыки на углях. Но нельзя сказать, что от костров только польза. Есть и вред, причем очень существенный. Мы не говорим о лесных пожарах, считая, что люди, читающие эту статью, достаточно осторожны и разводят костры по всем правилам пажаробезопасности. Речь пойдет о вреде дыма обычного костра. Часто люди думают, что вредный дым получается только если сжигать резину, пластмассу, пвх, картон, крашеные доски. Это не так. Обратите внимание, что в данной статье мы пишем о вреде дыма от сжигания обычных дров из березы, сосны, осины и других сухих деревьев. 

Так что же происходит с деревом при сжигании? Одно из наиболее подробных описаний процесса можно найти в книге д. ф-м. н. Хошева Ю.М. «Дровяные печи. Процессы и явления». Элементный массовый состав абсолютно сухой древесины  всех пород древесины примерно одинаков: углерод 49-50%, кислород 42-44%, водород 6-7%, неорганическая часть 0,1-2% (окислы калия, кальция, натрия, магния, кремния и т.п.). Древесина содержит также 0,1-1% связанного азота - именно такой “древесинный” азот может образовывать вредные выбросы окислов азота при горении древесины (атмосферный азот во взаимодействие с кислородом при горении дров не вступает). Перечисленные химические элементы создают в древесине три основные группы химических соединений типа натуральных полимеров: целлюлозу 39-58%, гемицеллюлозу 15-38% и лигнин 17-34% и до нескольких процентов восков, смол, таннинов, жиров, эфирных масел. 

Основной особенностью пламенного горения древесины является постадийность выгорания полена с изменением состава горючих газов пиролиза древесины ( т.н. «летучих») и с изменением скорости выхода летучих. По существу, поленья горят в зазорах между поленьями как в микротопках с раскаленными обугленными стенками из древесины. Внутри костра может возникать нехватка кислорода для полного сжигания летучих, и костер превращается в “газогенератор”, поставляющий горючие газы в пламя над дровами.  Беспламенная форма горения твердых топлив называется тлением. Тление характерно тем, что может происходить медленнее, чем пламенное горение, и может осуществляться при относительно низкой температуре горения.   

 

Схема пятна тления на поверхности древесины. 1 - древесина, 2 - поток тепла вглубь древесины, 3 - поступление воздуха, 4 - выход летучих из зоны термолиза через угольный слой /с воспламенением-пламенем или в виде сизого дыма/, 5 - “шапка” отходящих продуктов тления СО2 и СО, 6 - лучистый поток тепла, 7 - зона углей, 8 - зона термолиза древесины, 9 - выход летучих из пор древесины с конденсацией в форме белого дыма. 

Одним из самых вредных продуктов горения и тления древесины является  визуально видимый дым - газовзвесь мелких твердых и жидких частиц. Процесс дымовыделения называется в зарубежной литературе эмиссией частиц веществ - “emission of particles of matters” /PM/. Обычно “тяжелые” белые дымы имеют размер частиц 1-10мкм, черные дымы 0,1-1мкм, “легкие” сизые дымки - менее 0,1 мкм. Службы экологии США считают эмиссию частиц с размером менее 10 мкм, и особенно менее 2,5 мкм, наиболее вредным компонентом дымовых газов, поскольку эти частицы способны беспрепятственно поступать сквозь защитную систему легких в альвеолы (http://www.epa.gov/pm/). 

Основные всплески выброса дыма и окиси углерода (угарного газа) происходят при подбрасываниях свежих дров в костер, именно в эти моменты наблюдается повышенный выход и белого, серого и черного дыма из-за появления в огне необугленных поверхностей древесины и из-за повышенного выхода летучих продуктов термолиза. Дымовые газы содержат большое количество водяных паров, причем образующихся преимущественно при сгорании химических веществ древесины, а не при физической сушке исходной древесины. Отметим попутно, что газы обладают способностью растворяться в воде, в том числе и каплях конденсата. Если растворимости азота 0,015 м3/м3 и кислорода 0,031 м3/м3 не велики, то растворимости углекислого газа 0,88 м3/м3, сернистого газа 39 м3/м3 и хлористого водорода 440 м3/м3 значительны. Поэтому, например, присутствие серы в топливе приводит к переводу капель водяного тумана в капли серной кислоты. 

Разберемся с составом белого, серого и черного дыма костра. Белый дым представляет собой аэрозоль мелких капелек жидких продуктов пиролиза древесины . При нагреве древесины испаряющаяся вода увлекает за собой и пары масел («дегтей»). Кипящая вода, как известно, хорошо “перегоняет”  многие углеводороды, особенно ароматические, что собственно и придает белому дыму специфический запах “копоти” тлеющей древесины. Эти пары воды с “дегтями”, образовавшиеся внутри полена вблизи раскаленной зоны горения или тления, сочатся по трахеидам холодной древесины, охлаждаются, и в виде белого дыма и выходят из древесины (преимущественно через торцы поленьев). По мере разгорания полена белый дым начинает испаряться и, наконец, вспыхивает языками пламени. При этом белый дым может пропасть совсем. 

Сизый дым может исходить из раскаленных обугленных, но не горящих пламенем, поверхностей поленьев, в том числе и тлеющих головешек. Такой сизый дым образуется в результате испарения и последующей высокотемпературной конденсации в туман наиболее труднокипящих масел и смол. Причем, чем более высококипящей является конденсирующаяся смола, тем “суше и легче” выглядит сизый дым. Сизый дым отличается от белого дыма значительно меньшим размером частиц. А частицы размером меньше 400 нм преимущественно рассеивают видимый свет в фиолетовой области спектра, а не поглощают его как крупные частицы белого дыма. Поэтому переход от “тяжелого влажного” белого дыма, к сухому сизому дыму, происходит постепенно через серовато-голубоватые дымки, знакомые как дымок сигареты. 

Черный дым является  по сути уже обгоревшим дегтем (”элементарным углеродом”, сажей). Черный дым возникает при терморазложении углеводородов, преимущественно именно в пламени, при недостаточном окислении. Черное дымление очень характерно для горения материалов, богатых углеродом и, особенно, содержащих бензольные кольца (бензол, мазут, полистирол). 

Схема образования черного дыма

При сгорании 1 кг древесины выделяется 7,5—8,0 м3 газообразных продуктов сгорания. В состав их, кроме продуктов полного горения, входят: окись углерода, спирты, кетоны, альдегиды, кислоты и другие сложные органические соединения. 

Конечно, резкого вреда здоровью один-два вечера у костра не нанесут. Но надо стараться избегать вдыхания дыма и иметь ввиду, что дым от костра задерживается в организме намного дольше, чем табачный, и в нем большее количество канцерогенных веществ.

 

Источники

Хошев Ю.М. «Дровяные печи. Процессы и явления» 2014 г.

Другие статьи раздела

Все статьи раздела "Интересные факты о температуре"

Комментарии:

Наталья,

Дым от костра ну о-о-очень вреден! А выхлопные газы в городе? А красители-стабилизаторы-консерванты в продуктах?

Сергей Ф.,

Спасибо за материал. Я думал, что дым вредный, только если сжигать пластик и дсп. Теперь знаю, что обычный дым от дров тоже лучше не вдыхать.

Добавить комментарий: