Пыль: далекая и близкая

«Я пыль в глаза пускал, теперь – я пылью стал», – писал Карамзин в «Надгробии шарлатана». Грязь, суета, обман, тлен – вот лишь некоторые значения слова ПЫЛЬ. В оценочном смысле к ней прочно приклеился отрицательный знак. А между тем, не будь ее в атмосфере Земли, мы бы не имели представления ни об облаках, ни о дожде и снеге. Да и сами были бы другими. Так что предмет нашего разговора – пыль – вовсе не мелкий.

2481 0 0

отправить по e-mail

Пылинка – это сухая частица размером от 0,1 до 0,005 миллиметра. Благодаря своей небольшой массе пылинки способны образовывать в воздухе взвесь, постепенно
оседающую под действием силы тяжести. Более крупные из них в воздухе не держатся. Это – песок. Те, что менее 0,005 миллиметра, практически не оседают и называются дымом (если они твердые) или туманом (если состоят из жидкости).

Свойства пыли зависят от материала, из которого она сформировалась, и от механизма образования: измельчение, конденсация, сгорание. Самые распространенные виды неорганической пыли – минеральная и металлическая. Органическая может иметь растительное, животное или синтетическое происхождение (в современных жилых помещениях основная доля такой пыли приходится на продукты разрушения старого поролона).

По структуре пыль может быть округлой формы, кристаллической (с острыми гранями), волокнистой, пластинчатой. От формы зависят ее проникающая способность и агрессивность. Пылинки с острыми гранями, особенно игольчатой формы, оказывают большее раздражающее действие – например, частицы стекловолокна могут проникать не только в слизистые оболочки, но и в поры кожного покрова, вызывая значительное механическое раздражение. Волокнистая мягкая пыль – шерстяная, хлопковая, льняная – в основном задерживается в верхних
дыхательных путях, не вызывая серьезных повреждений.

В атмосферу пыль попадает из различных источников, самые мощные из которых – природные. Они создают до 80 процентов этого вещества на Земле. Основная масса образуется из-за выветривания горных пород, другими продуктивными источниками становятся вулканы, соленые брызги, высыхающие над поверхностью океанов, песчаные бури, пыльца растений, лесные пожары и сгорающие в атмосфере
метеорные тела.

Человек и его хозяйственная деятельность создают до 15 процентов пылевых частиц–большую часть из них производят электростанции, работающие на каменном угле. Оставшиеся 5–7 процентов образуются в атмосфере из газов и мелких дымовых частиц в результате конденсации и более сложных химических реакций. Это так называемая вторичная пыль.

Пыль на Земле появилась намного раньше живых существ. Вероятно, зарождение жизни стало возможно именно благодаря пылинкам, служившим ядрами конденсации атмосферных аэрозолей и площадкой для синтеза первых органических соединений.

Эти домашние животные найдены на всех континентах

Любимая еда пылевых клещей – наша кожа, любимое место обитания – наша постель

Однако пылинка, попавшая внутрь клетки, способна вызвать болезнь. Начиная с простейших эволюция формировала все более совершенные способы защиты от посторонних частиц.

Поэтому современные организмы приспособлены к сосуществованию с пылью – если
ее концентрация не превышает предельно допустимых уровней.

Находящаяся в воздухе пыль оседает на кожу, заглатывается со слюной, попадает на слизистые и в глубокие участки органов дыхания, включая легкие. Ее внешнее воздействие не представляет серьезной опасности, так как с наружных поверхностей она легко смывается, а иногда просто стряхивается. Заглатывание пыли также не приносит большого вреда. Гораздо опаснее вдыхание: значительное количество пыли остается в организме, и лишь небольшая часть выдыхается обратно. При этом создаются условия для длительного контакта пылевых масс со слизистой поверхностью дыхательных путей.

В различных условиях встречается самая разнообразная по своей дисперсности пыль. Например, в пыли, образующейся на оживленной автомагистрали или на производстве, связанном с дроблением твердых материалов, преобладают фракции крупнее 0,006 мм. Процессы, связанные с тонким помолом, дают пыль с преимущественным содержанием частиц от 0,002 до 0,006 мм. Образующиеся в воздушной среде аэрозоли конденсаты содержат пыль диаметром 0,004 мм и мельче.

Кристаллическая пыль под микроскопом – произведение искусства

По степени опасности пыли делят на токсические и нетоксические. Первые вызывают
острое или хроническое отравление, вторые безопасны даже при серьезных концентрациях. Биологическое действие токсической пыли тесно связано с ее растворимостью. Хорошо растворимые пыли быстро распространяются по организму с током биологических жидкостей (например, сварочный аэрозоль, который содержит растворимые фториды, окислы хрома, никеля и ванадия). Малорастворимые и тем более нерастворимые частицы, например бетонная крошка и прочие «строительные» пыли, попадая в организм (в основном при вдыхании), надолго задерживаются на месте оседания и оказывают местное действие.

Заболевания, вызванные длительным вдыханием производственной пыли

В атмосфере основная масса пыли сосредоточена на высоте до 500 метров. Далее концентрация убывает, и тем резче, чем больше размеры частиц.

К счастью, даже на большой высоте воздух содержит бесчисленное множество взвешенных пылинок, которые создают естественную аэродисперсную систему, называемую атмосферным аэрозолем. Мы не оговорились – к счастью. Прежде всего, пыль сокращает количество солнечной радиации, достигающей поверхности Земли, и это смягчает потепление климата. Частицы пыли влияют на образование облаков, а значит и на количество осадков.

Пыль влияет и на процессы в океане. Например, в состав красного песка африканских пустынь, который активно разлетается по всему миру, входит железо – необходимый для развития планктона микроэлемент. Дополнительное количество железа, которое попало в Мировой океан за счет расширения пустынь в ХХ веке, привело к бурному развитию планктона. В результате океан стал поглощать на шесть процентов больше углекислого газа, чем сто лет назад.

Частицы пыли влияют на образование облаков

Пыль, которая используется человеком в хозяйственных целях, обычно называется порошком (самый известный и распространенный вид такой пыли – зерновая мука).

Впечатляющие результаты показывает порошковая металлургия, в которой применяются порошки с максимальным размером частиц 0,06 миллиметра.

Технология позволяет получить изделия с характеристиками, которых сложно достичь в традиционной металлургии – от режущего инструмента для буровых работ до магнитных головок для накопителей на жестких дисках. В числе прочего можно назвать фильтры для воды, топлива, газов.

В результате спекания металлических и неметаллических порошков получается металлокерамика – материал, который объединяет важные эксплуатационные свойства металлов и неметаллов и применяется в разных отраслях промышленности.

Повсеместно распространена сегодня порошковая «краска» – электрозаряженная полимерная пыль, альтернатива жидким лакокрасочным материалам. В процессе распыления частицы получают заряд от внешнего источника и переносятся к окрашиваемому изделию, которое имеет противоположный заряд. После запекания
в камере полимеризации из порошкового слоя формируется качественное монолитное покрытие.

Тонкие порошки используются не только для созидания. Первая мелкодисперсная система военного назначения появилась в начале X века в Китае: дымный порох, смесь мелких частиц калиевой селитры, древесного угля и серы в соотношении 15:3:2. Качественное измельчение компонентов играет в рецепте важную роль, обеспечивая большую равномерность, скорость реакции и, соответственно, большую мощность взрыва.

В начале 1950-х годов в СССР предпринимались попытки использовать пыль в качестве средства массового поражения. Были разработаны боевые части «Герань» и «Генератор», формирующие в результате обычного взрыва облако радиоактивных пылинок, – «грязные бомбы». Ими предполагалось оснащать баллистические ракеты дальнего радиуса действия. Однако вскоре были созданы компактные ядерные боеголовки, так что боевые части, способные лишь заражать местность, на вооружение не поступили.

Диверсионное оружие на основе пыли имелось у советских спецслужб. Известно, что в 1957 году на встрече антисоветчиков во Франкфурте-на-Майне агент Лубянки подсыпал в кофе перебежчику Николаю Хохлову измельченный в пыль радиоактивный таллий. Хохлов облучился, но был спасен западными врачами. Более свежий пример – нашумевшая история с полонием-210, которым в ноябре 2006-го в Лондоне отравили бывшего офицера ФСБ Александра Литвиненко.

Современное оружие на основе боевых аэрозолей – боеприпас объемного взрыва, или вакуумная бомба, – сравнимо по мощности с тактическим ядерным оружием. Принцип основан на распылении мельчайших частиц горючего вещества и подрыве полученного облака. Основные поражающие факторы БОВ – сверхзвуковая ударная волна и сверхвысокая температура. После взрыва почва похожа на лунный грунт, но, в отличие от ядерных боеприпасов, боевые аэрозоли не провоцируют химического и радиоактивного загрязнения. 11 сентября 2007 года Россия провела успешное испытание АВБПМ – авиационной вакуумной бомбы повышенной мощности («папы всех бомб»). Сегодня это самый мощный в мире неядерный боеприпас.

До 2020 года Пентагон планирует получить миниатюрные беспилотные летательные аппараты, способные незаметно приблизиться и пометить противника специальными маркерами. Это позволит следить за целями и в случае необходимости уничтожать их с помощью высокоточного оружия. В качестве меток может быть использовано облако крошечных датчиков, излучающих электромагнитный сигнал после оседания на кожу или одежду «цели».

Пыль будущего – это «умная пыль». Ее базовые элементы – моты (англ. moth – мошка) не превысят размером песчинки, при этом каждый будет оснащен сенсорами, вычислительным узлом и источником питания. Группируясь, они смогут создавать гибкие сети, которые можно использовать для мониторинга состояния здоровья и лечения. Параллельно на основе «умной пыли» создаются развлекательные системы: гаджет размером с игольное ушко совместит кинотеатр, радио и игровые приставки.
Если человечество и дальше пойдет таким путем – усмирит вредную пыль и создаст
полезную, – язык со временем поменяет оценочный маркер с минуса на плюс, и синонимами пыли станут не грязь и тлен, а здоровье и веселье.

Наш журнал ММ Поддержать ММ

Наука

Римма Рэд

Машины и Механизмы