美利堅加州最近發(fā)生的野火引起了全世界的關注,該地區(qū)的天空全天都染成橙色。同樣,衛(wèi)星成像和地面空氣質量讀數(shù)顯示出來自加利福尼亞的煙羽飄移到整個北美,甚至到達了歐洲!
盡管我們通常不介意木煙的氣味,但野火造成的空氣質量狀況可能迅速變得不健康,即使在不受野火本身威脅的地區(qū)也是如此。但是為什么野火煙霧如此危險?要回答這個問題,我們必須查看野火煙霧的成分,并分析與野火有關的空氣污染類型。野火不但對居民生活帶來影響,污染對制藥、食品、電子等潔凈室過濾系統(tǒng)帶來考驗,必須加強潔凈室檢測頻率,以確保潔凈室符合規(guī)定的標準,特別是壓縮空氣檢測,也非常重要。
野火如何造成空氣污染?
野火造成的空氣污染與人為污染源沒有太大不同,其基本過程也相同。
完全燃燒與不完全燃燒
火是化學反應(燃燒)的一部分。諸如木材,煤炭或天然氣之類的可燃材料與氧化劑反應形成氧化產(chǎn)物。作為放熱反應,燃燒在反應過程中產(chǎn)生能量,這就是為什么我們用燃料可燃物為許多現(xiàn)代機械提供動力的原因。在野火的情況下,燃燒過程中釋放的能量會導致火焰。
在完全燃燒反應中,可燃物質(如碳氫化合物)的天然副產(chǎn)品與氧氣反應會產(chǎn)生二氧化碳,水和熱量。這些產(chǎn)品對人體無害,而且在這種反應中產(chǎn)生的火焰通常是藍色的。例如,下面列出的甲烷燃燒僅產(chǎn)生水和二氧化碳。
CH4(g) + 2 O2(g) → CO2(g) + 2 H2O(g)
野火和人類燃料燃燒的問題是反應常常不完全。除了不完全或骯臟的水以外,反應還會產(chǎn)生一氧化碳和碳,這兩種物質均對人體健康有害。
不完全燃燒產(chǎn)生的火焰通常是黃色或橙色,就像森林火災中的火焰一樣。
野火釋放出哪些空氣污染物?
由于野火產(chǎn)生的煙霧通常是不完全燃燒的結果,如何將這些污染物歸類?
顆粒物(PM)
野火產(chǎn)生的碳,也稱為黑碳或煙灰,將計入顆粒物內。這些煙灰顆粒通常非常細小,平均直徑在0.4微米至0.7微米之間,因此我們會將野火釋放的碳塊化成細塵或PM2.5。
活細胞中發(fā)現(xiàn)的礦物質,例如鎂,鉀和鈣,可能形成其他顆粒物。這些礦物質不參與燃燒反應,但是當細胞被火破壞時仍被釋放。
北美西海岸最近發(fā)生的森林大火造成的破壞力實例顯示的空氣質量數(shù)據(jù)揭示了這些自然災害釋放出的大量顆粒物。
上圖是2020年9月下旬美利堅網(wǎng)友拍攝的,顯示了美國Porterville的空氣質量。PM2.5水平嚴重不健康,PM10水平也升高。
顆粒物是最危險的空氣污染形式之一,會造成一系列短期和長期健康影響。在我們的專用文章中了解更多有關此的內容。
揮發(fā)性有機化合物(VOC)
由于在野火中燃燒的有機物不能均勻燃燒,因此野火釋放了一些其他化學物質,這不是普通燃燒的一部分。其中有揮發(fā)性有機化合物,簡稱VOC。
在相對較低的溫度下加熱時,VOC會蒸發(fā)并擴散到大氣中。木材煙霧中發(fā)現(xiàn)的最常見的VOC包括:
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*醛,如甲醛,丙烯醛和丙醛
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*烷基苯,如甲苯
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*多環(huán)芳烴(PAHs)
我們推薦使用美國華瑞PGM7340 VOCJ檢測儀,中國許多地區(qū)的環(huán)境監(jiān)測站都使用該款設備檢測TVOC氣體。
一氧化碳(CO)
我們將討論的最終空氣污染物是一氧化碳。一氧化碳作為不完全燃燒的副產(chǎn)物釋放,被列入EPA的六種有害室外污染物清單。
一氧化碳無味,無味,肉眼看不見,使其在封閉的情況下成為致命的敵人。我們通常傾向于將一氧化碳視為室內威脅,但是在極端條件下(如野火附近的條件),大量一氧化碳會釋放到大氣中。
如果野火與火之間的距離足夠遠,則野火產(chǎn)生的一氧化碳通常不會對地面人員構成威脅,但是最好保持警惕并定期檢查野火和空氣質量更新,使用如加拿大BW氣體檢測儀來作為安全防護用品。
在野火季節(jié),顆粒物是一個巨大的問題,特別是因為這種空氣污染會與火源相距很遠。