Дым

Дым — это устойчивая дисперсная система, состоящая из мелких твёрдых частиц (аэрозоля) и газообразных продуктов, образующаяся в результате неполного сгорания или термического разложения (пиролиза) органических и неорганических материалов. Дым представляет собой аэродисперсную среду, в которой твёрдые частицы (сажа, зола, оксиды металлов) взвешены в газе, обычно в воздухе. Размеры частиц дыма варьируются от 0,01 до 10 мкм. В отличие от пара (газообразного состояния вещества) и тумана (жидкого аэрозоля), дым содержит преимущественно твёрдую фазу и является визуально наблюдаемым признаком горения или нагрева материалов.

Физико-химические свойства

Состав

Состав дыма зависит от химической природы горящего материала и условий горения (температуры, доступа кислорода). Основными компонентами дыма являются:

• Твёрдые частицы: сажа (углерод), зола, оксиды металлов, несгоревшие остатки топлива. В саже могут содержаться полициклические ароматические углеводороды (ПАУ), в том числе канцерогенные (например, бенз(а)пирен).
• Газы: углекислый газ (CO₂), угарный газ (CO), водяной пар (H₂O), азот (N₂), оксиды азота (NOₓ), сернистый газ (SO₂), а также летучие органические соединения (формальдегид, ацетон, фенолы, метанол).
• Аэрозольные жидкие капли: смолы, кислоты (например, серная кислота при горении серы), масла.

Цвет и оптические свойства

Цвет дыма служит индикатором состава и стадии горения:

• Белый дым — характерен для начальной стадии горения или тления влажных материалов, содержит много водяного пара и мелких капель смолы.
• Серый дым — смесь сажи и водяного пара, типичен для горения древесины, бумаги.
• Чёрный дым — указывает на высокое содержание сажи (углерода) и неполное сгорание, часто наблюдается при горении нефтепродуктов, резины, пластмасс (например, при пожарах на нефтебазах).
• Коричневый или жёлтый дым — содержит оксиды азота (NO₂) и органические нитросоединения, характерен для горения азотсодержащих материалов (например, нитроцеллюлозы).
• Синий или голубоватый дым — редкий, обусловлен рассеянием света на частицах размером менее 0,1 мкм (например, при горении некоторых металлов).

Оптическая плотность дыма (дымообразующая способность) измеряется в единицах НПБ (например, Dm — максимальная дымообразующая способность) и является важнейшей характеристикой для пожарной безопасности.

Токсичность

Дым представляет серьёзную опасность для здоровья человека. Основные поражающие факторы:

• Угарный газ (CO) — связывается с гемоглобином в 200–300 раз сильнее кислорода, вызывая гипоксию и смерть при концентрации 0,1% в воздухе в течение нескольких минут.
• Цианистый водород (HCN) — выделяется при горении полиуретанов, шерсти, нейлона; блокирует клеточное дыхание.
• Раздражающие газы (формальдегид, акролеин, хлороводород) — вызывают отёк лёгких, ожоги слизистых.
• Канцерогены (бенз(а)пирен, диоксины) — накапливаются в организме, повышая риск онкологических заболеваний.
• Твёрдые частицы — проникают в альвеолы лёгких, вызывая хронические заболевания дыхательной системы.

По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), до 80% смертей при пожарах связаны именно с отравлением дымом, а не с термическими ожогами.

Классификация дымов

Дымы классифицируют по нескольким признакам:

По происхождению

• Пожарные дымы — образуются при неконтролируемом горении (пожары в зданиях, лесах, на транспорте).
• Технологические дымы — побочные продукты промышленных процессов (дымовые трубы ТЭС, металлургических заводов, цементных печей).
• Бытовые дымы — от сжигания дров в печах, каминах, мангалах, а также от курения табака (табачный дым).
• Военные дымы — специально создаваемые аэрозоли для маскировки (дымовые шашки, гранаты) или поражения (отравляющие вещества).

По размеру частиц

• Грубодисперсные (размер частиц > 1 мкм) — быстро оседают, видимы невооружённым глазом.
• Мелкодисперсные (0,1–1 мкм) — долго сохраняются в воздухе, проникают в бронхи.
• Ультрадисперсные (< 0,1 мкм) — проникают в альвеолы и кровоток, наиболее опасны.

По температуре

• Холодные дымы (температура ниже 60 °C) — образуются при тлении, пиролизе.
• Горячие дымы (температура 60–300 °C) — типичны для активной фазы пожара.
• Перегретые дымы (выше 300 °C) — могут воспламеняться при достижении концентрации горючих газов.

Источники образования

Природные источники

• Лесные и торфяные пожары (естественного или антропогенного происхождения).
• Вулканическая деятельность (выбросы пепла и газов).
• Пыльные бури (взвесь твёрдых частиц, хотя формально это пыль, а не дым).

Антропогенные источники

• Энергетика: сжигание угля, нефти, газа на ТЭС и котельных.
• Промышленность: металлургия (доменные печи), химическая промышленность, цементное производство, сжигание отходов.
• Транспорт: выхлопные газы двигателей внутреннего сгорания (особенно дизельных).
• Сельское хозяйство: сжигание стерни, палы травы.
• Бытовые источники: печное отопление, камины, сжигание мусора, курение.

Дым в истории и культуре

Дым как сигнал

С древнейших времён дым использовался для передачи информации:

• Дымовые сигналы — применялись индейцами Северной Америки, китайцами (Великая Китайская стена), славянами для оповещения о приближении врага.
• Дымовые шашки — в военном деле для маскировки и целеуказания (например, дымовая завеса).
• Сигнальные костры — на Руси (система «дымных вестей»), в античной Греции.

Дым в религии и обрядах

• Каждение — использование ладана (ароматического дыма) в православном, католическом и буддийском богослужениях для очищения пространства и символического вознесения молитв.
• Окуривание — в шаманских практиках и народной медицине (например, окуривание жилища можжевельником или полынью).
• Погребальные костры — в индуизме (кремация) и у древних славян.

Дым в искусстве и литературе

• «Дым» — роман Ивана Тургенева (1867), где дым символизирует иллюзорность и непостоянство.
• «Дым» — стихотворение Александра Блока («Дым, дым, дым...»).
• В живописи дым часто изображается как символ индустриализации (например, картины Клода Моне «Вокзал Сен-Лазар»).
• В кинематографе — дымовые эффекты широко используются для создания атмосферы (нуар, фильмы ужасов).

Дым и здоровье человека

Острое отравление

При вдыхании дыма в условиях пожара развивается:

• Отравление угарным газом — головокружение, потеря сознания, кома, смерть.
• Отёк лёгких — при вдыхании раздражающих газов (хлор, акролеин).
• Термический ожог дыхательных путей — горячий дым повреждает слизистую гортани и трахеи.

Хроническое воздействие

Длительное вдыхание дыма (особенно табачного или от сжигания твёрдого топлива) приводит к:

• Хронической обструктивной болезни лёгких (ХОБЛ).
• Раку лёгких, гортани, пищевода.
• Сердечно-сосудистым заболеваниям (атеросклероз, инфаркт).
• Снижению иммунитета.

По данным ВОЗ, загрязнение воздуха внутри помещений от сжигания твёрдого топлива (дрова, уголь) ежегодно становится причиной преждевременной смерти около 3,8 миллиона человек в мире.

Дым в технике и пожарной безопасности

Дымоудаление

В современных зданиях предусматриваются системы дымоудаления, включающие:

• Противодымные вентиляторы.
• Дымовые люки и клапаны.
• Дымовые завесы (воздушные или водяные).
• Системы автоматического обнаружения дыма (дымовые извещатели — ионизационные, оптические, аспирационные).

Дымозащита

Средства индивидуальной защиты органов дыхания (СИЗОД) от дыма:

• Респираторы (фильтрующие, изолирующие).
• Противогазы (гражданские, промышленные, военные).
• Самоспасатели (капюшонные, с химически связанным кислородом).

Дымовые испытания

В пожарной науке проводятся испытания материалов на дымообразующую способность (например, по ГОСТ 12.1.044-89). Определяется коэффициент дымообразования Dm — отношение оптической плотности дыма к массе сгоревшего материала.

Экологические аспекты

Дым и климат

Дым от лесных пожаров и промышленных выбросов влияет на климат:

• Аэрозольное охлаждение — частицы дыма отражают солнечный свет, снижая температуру поверхности (парниковый эффект с обратным знаком).
• Чёрный углерод (сажа) — поглощает солнечное излучение, нагревая атмосферу и ускоряя таяние ледников и снежного покрова.
• Влияние на облака — частицы дыма служат ядрами конденсации, изменяя облачность и осадки.

Дым и загрязнение воздуха

Дым является одним из основных компонентов смога. В крупных городах (например, в Москве, Пекине, Лондоне) в периоды неблагоприятных метеоусловий концентрация дыма может превышать предельно допустимые концентрации (ПДК) в десятки раз.

Интересные факты

• Самый чёрный дым образуется при горении нефти и нефтепродуктов — в нём содержание сажи достигает 90% по массе.
• Дым без огня — явление пиролиза (например, при нагреве древесины в безкислородной среде) или холодного дыма от сухого льда (твёрдого CO₂), который технически является туманом, а не дымом.
• Дымовая завеса впервые была применена в военных целях в Древнем Китае (III век до н. э.) — использовались сжигание мокрой соломы и серы.
• Табачный дым содержит более 7000 химических соединений, из которых не менее 250 являются токсичными, а 69 — канцерогенными.
• В России ежегодно регистрируется около 130 тысяч пожаров, при которых основным поражающим фактором является дым.

Источники

• ГОСТ 12.1.044-89 «Пожаровзрывоопасность веществ и материалов. Номенклатура показателей и методы их определения».
• Всемирная организация здравоохранения. «Загрязнение воздуха внутри помещений от сжигания твёрдого топлива». Доклад ВОЗ, 2018.
• Тургенев И. С. «Дым». Роман, 1867.
• Блок А. А. «Дым». Стихотворение, 1908.
• Национальный институт охраны труда (NIOSH). «Токсичность дыма при пожарах». Технический отчёт, 2010.
• «Пожарная безопасность. Энциклопедия». Под ред. Н. П. Копылова, М.: ВНИИПО МЧС России, 2019.