Вода магний углекислый газ кислород

Основные физико-химические параметры морской аквариумной воды

Как известно, вода (оксид водорода) представляет собой неорганическое соединение, состоящее из двух атомов водорода и одного атома кислорода, которые соединены между собой ковалентной связью (объединятся электронные облака входящих в соединение атомов). Обозначается химической формулой Н₂О. При нормальных условиях (20ОС, 1 атм.) является жидкостью, не имеющей цвета, запаха и вкуса. Молекулярная структура молекулы воды напоминает равнобедренный треугольник, в основании которого два атома водорода, а на вершине атом кислорода. При этом общее электронное облако сдвинуто в сторону кислорода, придавая молекуле высокую полярность. По этой причине вода является хорошим сильнополярным растворителем.

Для оценки физико-химических параметров морской воды и роли входящих в ее состав различных компонентов целесообразно рассмотреть понятие концентрации и единиц ее измерения. Концентрация — это величина, характеризующая количественный состав раствора. Она может измеряться соотношением количества растворенного вещества, выраженного в единицах массы (например, декаграмм, грамм, миллиграмм, микрограмм) к массе раствора, выраженной в килограммах. Единицами измерения концентрации являются:

• pph, обозначается % (проценты), даг/кг, частей на сотню;
• ppt, промилле, обозначается О/_ОО, г/кг, частей на тысячу;
• ppm, мг/кг, частей на миллион;
• ppb, мкг/кг, частей на миллиард.

Другой формой выражения концентрации является отношение массы растворённого вещества к объёму раствора. Тогда единицами измерения концентрации являются даг/л, г/л, мг/л, мкг/л. При малых концентрациях 1 мг/л становится почти равным 1 ppm, однако при увеличении концентрации отличия единиц, привязанных к весу раствора и объему раствора, становятся заметнее.

Также для выражения концентрации используется отношение моля растворенного вещества к объему раствора моль/л, где моль – это количество вещества, масса которого, выраженная в граммах, численно равна молекулярной массе.

Водородный показатель РН и окислительно-восстановительный потенциал

При нормальных условиях вода слабо диссоциирована, т.е. имеет в своем составе распавшиеся части молекулы Н₂О : ионы водорода Н+ и гидроксильные ионы ОН-. Доля этих ионов по сравнению с долей недиссоциированных молекул воды очень мала и измеряется величинами порядка миллиардных долей. Но именно наличие этих ионов и их количество придает водным растворам кислотность или щелочность. Для количественной оценки наличия ионов водорода существует водородный показатель РН, который представляет собой отрицательный десятичный логарифм молярной концентрации ионов водорода. В нейтральной среде, где концентрация ионов водорода равна концентрации гидроксильных ионов, показатель РН равен 7. Это означает, что на один моль водорода приходится 10 миллионов литров раствора. А изменение этого показателя в ту или иную сторону всего на одну единицу свидетельствует об изменении концентрация ионов водорода в десять раз, на две единицы – в сто раз, три – в тысячу раз и т.д.

Важнейшими процессами, протекающими в аквариумной системе и обеспечивающими создание необходимых условий содержания гидробионтов, являются окислительно-восстановительные реакции, т.е. реакции, связанные с передачей или присоединением электронов.

Способность веществ отдавать или присоединять электроны определяется их окислительно-восстановительной способностью. Она заключается в том, что одни вещества, отдавая свои электроны и заряжаясь положительно, окисляются, а другие, принимая электроны и заряжаясь отрицательно – восстанавливаются. Разность электрических потенциалов между ними представляет собой окислительно-восстановительный потенциал (ОВП) или РЕДОКС-потенциал. Различные вещества обладают разной окислительно-восстановительной способностью. Так, наиболее активным окислителем является кислород, а восстановителем – водород.

Жизнь аквариума так устроена, что со временем восстановители накапливаются, а окислители расходуются. Поэтому измерение ОВП, по величине которого можно судить о наличии в системе окислителей и восстановителей и о приемлемости среды для жизни гидробионтов, имеет большое значение. ОВП измеряется путем погружения специального электрода в воду. При этом, если в воде много восстановителей, то они отдают электроду свои электроны, давая ему отрицательный заряд. Если в воде много окислителей, то наоборот, они придерживают свои электроны, принимая на себя электроны электрода, придавая ему, тем самым, положительный заряд. Заряд электрода можно измерить и это будет показателем ОВП. Единицами измерения являются милливольты Мв. Надо учитывать, что этот заряд зависит не только от наличия окислителей и восстановителей, но и от величины рН и температуры. В принципе, в аквариумных системах, где рН и температура являются сравнительно постоянными величинами, то поправки рН на температуру можно не учитывать.

В практике морской аквариумистики ОВП, в основном, используется там, где применяются озонаторы и денитрификаторы.

Взаимодействие морской воды с кислородом и углекислым газом

Кислород и углекислый газ играют важнейшую роль в создании условий для обеспечения жизнедеятельности морских организмов. Поэтому, необходимо рассмотреть вопросы взаимодействия этих двух газов с морской водой.

В воздухе содержится 21 процент кислорода и 0,03-0,04 процента углекислого газа. Т.е. по содержанию в воздухе кислород превышает углекислый газ более чем в 500 раз. Но растворяется в воде углекислый газа в 30-40 раз лучше, чем кислород. Поэтому в воде их концентрации сближаются. И тот и другой газ проникают сквозь поверхность воды в прямом и обратном направлении в зависимости от того перенасыщен раствор углекислым газом или кислородом. Надо учитывать, что с повышением температуры растворимость газов в воде уменьшается. Необходимо отметить, что активную роль в процессах газового обмена играют живые организмы. Животные, а также растения в темной фазе поглощают кислород, выделяя при этом углекислый газ. Выделение кислорода и поглощение углекислого газа осуществляется растениями в светлое время в результате фотосинтеза.

Кислород и углекислый газ взаимодействуют с водой по-разному. Так, кислород находится в воде в виде растворенных молекул, которые неактивно взаимодействуют с водой. А вот, углекислый газ ведет себя более активно. При растворении углекислого газа, благодаря присоединению молекулы воды происходит образование угольной кислоты Н₂СО₃, которая в свою очередь диссоциирует на катионы водорода, анионы гидрокарбоната НСО3 — , анионы карбоната СО3 2- . Между углекислым газом, угольной кислотой, гидрокарбонат ионом и карбонат ионом устанавливается равновесие.

Карбонатный буфер

Карбонатный буфер или, как его еще называют карбонатно-бикарбонатный буфер, обеспечивает поддержание в морской воде стабильного уровня рН, в среднем около 8-8,2. В формировании этого буфера принимают участие растворенный углекислый газ и присутствующие в воде ионы кальция и магния.

Их взаимодействие заключается в следующем. Образовавшиеся во время растворения углекислого газа карбонат ионы и бикарбонат ионы вступают во взаимодействие с находящимися в воде катионами кальция и магния. Гидрокарбонаты кальция и магния являются растворимыми в воде соединениями, и их наличие является обычным делом, не создающим особых проблем. А карбонаты кальция и магния – это нерастворимые соединения, которые могут выпадать в осадок в виде взвеси и в морских аквариумах могут приносить определенные неудобства в виде нежелательных отложений. Гидрокарбонаты кальция или магния находятся в равновесии с карбонатами этих металлов. Необходимо отметить, что большое количество карбоната кальция в море является продуктом жизнедеятельности живых организмов, представленном в виде каркасов кораллов, коралловых рифов, раковин моллюсков и других известковых образований.

Если, например, рН воды уменьшается, т.е. среда становится кислой с повышенным содержанием ионов водорода, то равновесие между угольной кислотой, гидрокарбонат ионом (бикарбонатом) и карбонат ионом сдвигается в сторону угольной кислоты. Ее становится в избытке, и она разлагается на воду и углекислый газ, который выделяется в атмосферу. При этом также сдвигается равновесие между карбонатами и гидрокарбонатами металлов в сторону гидрокарбонатов. В итоге происходит восстановление рН до начального нейтрального уровня.

С другой стороны, если система защелачивается, и в ней уменьшается количество ионов водорода, то смещение цепочки равновесий происходит в обратную сторону, и оно сопровождается дополнительным поглощением углекислого газа из атмосферы и выделением большего количества нерастворимых карбонатов кальция и магния. При этом также происходит восстановление рН до первоначального уровня.

Так как, и углекислый газ в атмосфере, и известняк в океане содержатся в достаточном количестве, то это является гарантией работоспособности карбонатно-бикарбонатного буфера.

Проиллюстрировать процессы, происходящие при работе карбонатно-бикарбонатного буфера, можно на нижеприведенном рисунке.

Содержание в воде кальция и магния

Кальций является важнейшим элементом в обеспечении жизнедеятельности гидробионтов в мировом океане. В океанических водах кальция содержится примерно 420 мг/л. Содержание его в воде морского аквариума находится в диапазоне 380-450 мг/л. Также в воде присутствует магний. Его количество больше (1250-1350 мг/л), но в биологических и химических процессах, протекающих в океане и в морских аквариумных системах, кальций участвует в большей степени. Кальций и магний, в первую очередь, определяют такие свойства морской воды, как щелочность и карбонатная жесткость. Под щелочностью морской воды понимается свойство морской воды, связанное с содержанием в ней анионов слабых кислот и катионов эквивалентных этим кислотам. Численно она определяется количеством сильной кислоты, добавляемой в систему, достаточной для того что бы «сломать» карбонатный буфер и довести рН до величины 5,5-5,7.

Данное понятие щелочности морской воды (Alkalinity) является количественным показателем и отличается от понятия щелочной реакции среды, определяемой показателем рН. Единицы определения щелочности мгэкв/л. В природной морской воде этот показатель колеблется от 2,5 до 3,5 мгэкв/л., который может быть рекомендован для рифовых аквариумов.

Другим параметром морской воды, в котором принимают участие кальций и магний, является карбонатная жесткость, которая отражает содержание в воде карбонатов и бикарбонатов этих металлов. Как при определении щелочности, так и жесткости имеет место нейтрализация кислот. И когда вода титруется, то шкала может быть либо в единицах щелочности либо в единицах карбонатной жесткости. Щелочность и карбонатную жесткость иногда считают довольно близкими понятиями. Отличие заключается в том, что карбонатная жесткость учитывает только анионы, содержащие углерод, а щелочность — анионы других легких (помимо угольной) кислот. Так как в морской воде соединения углерода составляют порядка 96% общей щелочности, то аналогия между двумя этими понятиями не считается большой ошибкой. Единицами измерения жесткости являются: немецкие градусы dkH, мэкв/л, ppm, которые соотносятся следующим образом: 1 мэкв/л = 2,8 dKH = 50 ppm СаСО₃.

Соленость

Солёность — это общее количественное содержание солей в воде. Единицы измерения — «‰» (промилле). На практике определяется путем замера плотности ареометром, который тарирован на определенную температуру. Единицы плотности с помощью таблицы переводится в промилле. Обычная плотность аквариумной воды 1,022-1,024.

Электропроводность

Измеряется в морской воде в миллисименсах. Связана с соленостью воды. Используется в различном автоматическом оборудовании для контроля солености воды. Для замера используются приборы кондуктометры. Принцип действия прибора основан на прямой зависимости электропроводности воды (силы тока в постоянном электрическом поле, создаваемом электродами прибора) от количества растворенных в воде соединений. Позволяют измерять электропроводность любой воды, от пресной до сверхсоленой.

© Аква Лого
Евгений Константинов

Поля, отмеченные знаком * , обязательны для заполнения.

Источник

Продукты горения (сгорания)

Продукты горения – это вещества (газообразные, жидкие или твердые вещества) и соединения, образующиеся в результате сложного физико-химического процесса горения веществ (материалов).

Под продуктами горения чаще всего понимают дым, токсичные продукты горения, сажу и другие.

Продукты горения сухой травы

Знание свойств и количества продуктов горения необходимо для расчета теплоты сгорания , температуры горения и других показателей, используемых для оценки пожаровзрывоопасности веществ (материалов), объектов с наличием этих веществ (материалов).

Состав

Состав их зависит от состава горящего вещества и условий его горения. В условиях пожара чаще всего горят органические вещества (древесина, ткани, бензин, керосин, резина и др.), в состав которых входят главным образом углерод, водород, кислород и азот. При горении их в достаточном количестве воздуха и при высокой температуре образуются продукты полного сгорания: СО₂, Н₂О, N₂. При горении в недостаточном количестве воздуха или при низкой температуре кроме продуктов полного сгорания образуются продукты неполного сгорания: СО, С (сажа).

Продукты сгорания называют влажными, если при расчете их состава учитывают содержание паров воды, и сухими, если содержание паров воды не входит в расчетные формулы.

Реже во время пожара горят неорганические вещества, такие как сера, фосфор, натрий, калий, кальций, алюминий, титан, магний и др. Продуктами сгорания их в большинстве случаев являются твердые вещества, например Р₂О₅, Na₂O₂, CaO, MgO. Образуются они в дисперсном состоянии, поэтому поднимаются в воздух в виде плотного дыма. Продукты сгорания алюминия, титана и других металлов в процессе горения находятся в расплавленном состоянии.

При неполном сгорании органических веществ в условиях низких температур и недостатка воздуха образуются более разнообразные продукты – окись углерода, спирты, кетоны, альдегиды, кислоты и другие сложные химические соединения. Они получаются при частичном окислении как самого горючего, так и продуктов его сухой перегонки (пиролиза). Эти продукты образуют едкий и ядовитый дым. Кроме того, продукты неполного горения сами способны гореть и образовывать с воздухом взрывчатые смеси. Такие взрывы бывают при тушении пожаров в подвалах, сушилках и в закрытых помещениях с большим количеством горючего материала. Рассмотрим кратко свойства основных продуктов горения.

Углекислый газ

Углекислый газ или двуокись углерода (СО₂) – продукт полного горения углерода. Не имеет запаха и цвета. Плотность его по отношению к воздуху равна 1,52. Плотность углекислого газа при температуре Т = 0 ° С и при нормальном давлении р = 760 миллиметров ртутного столба (мм Hg) равна 1,96 кг/м 3 (плотность воздуха при этих же условиях равна ρ = 1,29 кг/м 3 ). Углекислый газ хорошо растворим в воде (при Т = 15 °С в одном литре воды растворяется один литр газа). Углекислый газ не поддерживает горение веществ, за исключением щелочных и щелочно-земельных металлов. Горение магния, например, происходит в атмосфере углекислого газа по уравнению:

Токсичность углекислого газа незначительна. Концентрация углекислого газа в воздухе 1,5 % безвредна для человека длительное время. При концентрации углекислого газа в воздухе, превышающей 3-4,5 %, нахождение в помещении и вдыхание газа в течение получаса опасно для жизни. При температуре Т = 0 °С и давлении р = 3,6 МПа углекислый газ переходит в жидкое состояние. Температура кипения жидкой углекислоты составляет Т = –78 °С. При быстром испарении жидкой углекислоты газ охлаждается и переходит в твердое состояние. Как в жидком, так и твердом состоянии, капли и порошки углекислоты применяются для тушения пожаров.

Оксид углерода

Оксид углерода или угарный газ (СО) – продукт неполного сгорания углерода. Этот газ не имеет запаха и цвета, поэтому особо опасен. Относительная плотность равна 0,97. Плотность угарного газа при Т = 0 °С и р = 760 мм Hg составляет 1,25 кг/м 3 . Этот газ легче воздуха и скапливается в верхней части помещения при пожарах. В воде оксид углерода почти не растворяется. Способен гореть и с воздухом образует взрывчатые смеси. Угарный газ при горении дает пламя синего цвета. Угарный газ является очень токсичным. Вдыхание воздуха с концентрацией угарного газа 0,4 % смертельно для человека. Стандартные противогазы от угарного газа не защищают, поэтому при пожарах применяются специальные фильтры или кислородные изолирующие приборы.

Всем известная вода – Н₂О – также выделяется во время горения виде газа – как пар. Вода является продуктом горения газа метана – СН₄. Вообще, вода и углекислота в основном выделяются при полном сгорании всех органических веществ.

Цианистый водород

Цианистый калий – сильнейший яд – соль синильной кислоты, также известной как цианистый водород – HCN. Это бесцветная жидкость, но очень летучая (легко переходящая в газообразное состояние). То есть при горении она тоже будет выделяться в атмосферу в виде газа. Синильная кислота очень ядовита, даже небольшая – 0,01 процент – концентрация в воздухе приводит к летальному исходу. Отличительной чертой кислоты является характерный запах горького миндаля. Но синильной кислоте присуща одна «изюминка» – отравиться ей можно, не только вдыхая непосредственно органами дыхания, но и через кожу. Так что защититься только средствами индивидуальной защиты органов дыхания и зрения не получится.

Акролеин

Пропеналь, акролеин, акрилальдегид – все это названия одного вещества, ненасыщенного альдегида акриловой кислоты: СН₂=СН-СНО. Этот альдегид тоже является сильно летучей жидкостью. Акролеин бесцветен, с резким запахом, очень ядовит. При попадании жидкости или ее паров на слизистые, особенно в глаза, вызывает сильное раздражение. Пропеналь является высокореакционным соединением, и это объясняет его высокую токсичность.

Формальдегид

Подобно акролеину, формальдегид принадлежит к классу альдегидов и является альдегидом муравьиной кислоты. Также это соединение известно как метаналь. Это токсичный, бесцветный газ с резким запахом.

Азотсодержащие вещества

Чаще всего во время горения веществ, содержащих азот, выделяется чистый азот – N₂. Этот газ и так содержится в атмосфере в большом количестве. Азот может быть примером продукта горения аминов. Но при термическом разложении, к примеру, солей аммония, а в некоторых случаях и при самом горении, в атмосферу выбрасываются и его оксиды, со степенью окисления азота в них плюс один, два, три, четыре, пять. Оксиды – газы, имеют бурый цвет и чрезвычайно токсичны.

Сернистый газ

Сернистый газ (SO₂) – продукт горения серы и сернистых соединений. Бесцветный газ с характерным резким запахом. Относительная плотность сернистого газа равна 2,25. Плотность этого газа при Т = 0 °С и р = 760 мм Hg составляет 2,9 кг/м 3 , то есть он намного тяжелее воздуха. Сернистый газ хорошо растворяется в воде, например, при температуре Т = 0 °С в одном литре воды растворяется восемьдесят литров SO₂, а при Т = 20 °С – сорок литров. Сернистый газ горение не поддерживает. Действует раздражающим образом на слизистые оболочки дыхательных путей, вследствие чего является очень токсичным.

При горении многих веществ, кроме рассмотренных выше продуктов сгорания выделяется дым – дисперсная система, состоящая из мельчайших твердых частиц, находящихся во взвешенном состоянии в каком-либо газе. Диаметр частиц дыма составляет от 10 −4 до 10 −6 см (от 1 до 0,01 мкм). Отметим, что 1 мкм (микрон) равен 10 −6 м или 10 −4 см. Более крупные твердые частицы, образующиеся при горении, быстро оседают в виде копоти и сажи. При горении органических веществ дым содержит твердые частицы сажи, взвешенные в CO₂, CO, N₂, SO₂ и других газах. В зависимости от состава и условий горения вещества получаются различные по составу и по цвету дымы. При горении дерева, например, образуется серовато-черный дым, ткани – бурый дым, нефтепродуктов – черный дым, фосфора – белый дым, бумаги, соломы – беловато-желтый дым.

В составе дыма, образующегося на пожарах при горении органических веществ, кроме продуктов полного и неполного сгорания, содержатся продукты термоокислительного разложения горючих веществ. Образуются они при нагреве еще негорящих горючих веществ, находящихся в среде воздуха или дыма, содержащего кислород. Обычно это происходит перед факелом пламени или в верхних частях помещений, где находятся нагретые продукты сгорания.

Состав продуктов термоокислительного разложения зависит от природы горючих веществ, температуры и условий контакта с окислителем. Так, исследования показывают, что при термоокислительном разложении горючих веществ, в молекулах которых содержатся гидроксильные группы, всегда образуется вода. Если в составе горючих веществ находятся углерод, водород и кислород, продуктами термоокислительного разложения чаще всего являются углеводороды, спирты, альдегиды, кетоны и органические кислоты. Если в составе горючих веществ, кроме перечисленных элементов, есть хлор или азот, то в дыме находятся также хлористый и цианистый водород, оксиды азота и другие соединения. Так, в дыме при горении капрона содержится цианистый водород, при горении линолеума «Релин» – сероводород, диоксид серы, при горении органического стекла – оксиды азота. Продукты неполного сгорания и термоокислительного разложения в большинстве случаев являются токсичными веществами, поэтому тушение пожаров в помещениях производят только в кислородных изолирующих противогазах.

Пепел, зола, копоть, сажа, уголь

Копоть, или сажа – остатки углерода, который не вступил в реакцию, по разным причинам. Сажу называют также амфотерным углеродом. Зола, или пепел – мелкие частицы неорганических солей, не сгоревших или не разложившихся при температуре горения. При выгорании топлива эти микросоединения переходят во взвешенное состояние или скапливаются внизу. А уголь – это продукт неполного сгорания дерева, то есть не сгоревшие его остатки, но при этом еще способные гореть. Конечно, это далеко не все соединения, которые выделятся при сгорании тех или иных веществ. Перечислить их всех нереально, да и не нужно, потому что другие вещества выделяются в ничтожно малых количествах, и только при окислении определенных соединений.

Классификация

Большинство продуктов горения являются отравляющими веществами. Поэтому, говоря об их классификации, будет правильным ознакомить вас со следующим термином:

Классификация опасности веществ по степени воздействия на организм – это установление (ранжирование) уровней опасности веществ по их поражающему и повреждающему воздействию на организм человека и (или) животного. Более подробно о данной классификации читайте в материале по ссылке >>

Также ознакомьтесь с познавательным материалом по теме:

Формулы для расчета объема

Вид формулы для расчета объема продуктов полного сгорания при теоретически необходимом количестве воздуха зависит от состава горючего вещества.

Индивидуальное химическое соединение

В этом случае расчет ведут, исходя из уравнения реакции горения. Объем влажных продуктов сгорания единицы массы (кг) горючего вещества при нормальных условиях рассчитывают по формуле:

V_п.с. – объем влажных продуктов сгорания, м 3 /кг; – число киломолей диоксида углерода, паров воды, азота и горючего вещества в уравнении реакции горения; М – масса горючего вещества, численно равная молекулярной массе, кг.

Например, чтобы определить объем сухих продуктов сгорания 1 кг ацетона при нормальных условиях, составляем уравнение реакции горения ацетона в воздухе:

Определяем объем сухих продуктов сгорания ацетона:

Объем влажных продуктов сгорания 1 м 3 горючего вещества (газа) можно рассчитать по формуле:

V_п.с. – объем влажных продуктов сгорания 1 м 3 горючего газа, м 3 /м 3 ; – число молей диоксида углерода, паров воды, азота и горючего вещества (газа).

Сложная смесь химических соединений

Если известен элементный состав сложного горючего вещества, то состав и количество продуктов сгорания 1 кг вещества можно определить по уравнению реакции горения отдельных элементов. Для этого составляют уравнения реакции горения углерода, водорода, серы и определяют объем продуктов сгорания, приходящийся на 1 кг горючего вещества. Уравнение реакции горения имеет вид:

С + О 2 + 3,76N 2 = СО 2 + 3,76N 2

При сгорании 1 кг углерода получается 22,4 / 12 = 1,86 м 3 СО 2 и 22,4 × 3,76/12 = 7,0 м 3 N 2.

Аналогично определяют объем (в м 3 ) продуктов сгорания 1 кг серы и водорода. Полученные данные приведены ниже:

СО2	N2	Н2О	SO2
Углерод	1,86	7,00	–	–
Водород	–	21,00	11,2	–
Сера	–	2,63	–	0,7

При горении углерода, водорода и серы кислород поступает из воздуха. Однако в состав горючего вещества может входить кислород, который также принимает участие в горении. В этом случае воздуха на горение вещества расходуется соответственно меньше.

В составе горючего вещества могут находиться азот и влага, которые в процессе горения переходят в продукты сгорания. Для их учета необходимо знать объем 1 кг азота и паров воды при нормальных условиях.

Объем 1 кг азота равен 0,8 м 3 , а паров воды 1,24 м 3 . В воздухе при 0 °С и давлении 101325 Па на 1 кг кислорода приходится 3,76 × 22,4 / 32 = 2,63 м 3 азота.

На основании приведенных данных определяют состав и объем продуктов сгорания 1 кг горючего вещества.

Например, чтобы определить объем и состав влажных продуктов сгорания 1 кг каменного угля, состоящего из 75,8 % С, 3,8 % Н, 2,8 % О, 1,1 % N, 2,5 % S, W = 3,8 %, A = 11,0 %.

Объем продуктов сгорания будет следующий, м 3 :

Состав продуктов сгорания	СО2	Н2О	N2	SO2
Углерод	1,86 × 0,758 = 1,4	–	7 × 0,758 = 5,306	–
Водород	–	11,2 × 0,038 = 0,425	21 × 0,038 = 0,798	–
Сера	–	–	2,63 × 0,025 = 0,658	0,7 × 0,025 = 0,017
Азот в горючем веществе	–	–	0,8 × 0,011 = 0,0088	–
Влага в горючем веществе	–	1,24 × 0,03 = 0,037	–	–
Сумма	1,4	0,462	6,7708 – 0,0736 = 6,6972	0,017

Из общего объема азота вычитают объем азота, приходящийся на кислород в составе каменного угля 0,028 × 2,63 = 0,0736 м 3 . Итог указывает состав продуктов сгорания каменного угля: объем влажных продуктов сгорания 1 кг каменного угля равен:

V_п.с. = 1,4 + 0,462 + 6,6972 + 0,017 = 8,576 м 3 /кг.

Смесь газов

Количество и состав продуктов сгорания для смеси газов определяют по уравнению реакции горения компонентов, составляющих смесь. Например, горение метана протекает по следующему уравнению:

СН 4 + 2О 2 + 2 × 3,76N 2 = СО 2 + 2Н 2О + 7,52N 2

Согласно этому уравнению, при сгорании 1 м 3 метана получается 1 м 3 диоксида углерода, 2 м 3 паров воды и 7,52 м 3 азота. Аналогично определяют объем (в м 3 ) продуктов сгорания 1 м 3 различных газов:

СО2	Н2О	N2	SO2
Водород	–	1,0	1,88	–
Окись углерода	1,0	–	1,88	–
Сероводород	–	1,0	5,64	1,0
Метан	1,0	2,0	7,52	–
Ацетилен	2,0	1,0	9,54	–
Этилен	2,0	2,0	11,28	–

На основании приведенных цифр определяют состав и количество продуктов сгорания смеси газов.

Анализ продуктов сгорания, взятых на пожарах в различных помещениях, показывает, что в них всегда содержится значительное количество кислорода. Если пожар возникает в помещении с закрытыми оконными и дверными проемами, то пожар при наличии горючего может продолжаться до тех пор, пока содержание кислорода в смеси воздуха с продуктами сгорания в помещении не снизится до 14-16 % (об.). Следовательно, на пожарах в закрытых помещениях содержание кислорода в продуктах сгорания может быть в пределах от 21 до 14 % (об.). Состав продуктов сгорания во время пожаров в помещениях с открытыми проемами (подвал, чердак) показывает, что содержание в них кислорода может быть ниже 14 % (об.):

СО	СО2	О2
В подвалах	0,15-0,5	0,8-8,5	10,6-19
На чердаках	0,1-0,6	0,3-4,0	16,0-20,2

По содержанию кислорода в продуктах сгорания на пожарах можно судить о коэффициенте избытка воздуха, при котором происходило горение.

Действие на организм человека

Степень токсичности веществ связана с их физической и химической природой. Взаимодействуя с организмом, продукты горения вызывают патологические синдромы.

Международная классификация болезней десятого пересмотра МКБ-10 определяет отравление продуктами горения кодом Т59 – «Токсическое действие других газов, дымов и паров».

По механизму действия на человека отравляющие компоненты в составе дыма делятся на пять групп.

1. Вещества, которые вызывают поражение кожного покрова и слизистой оболочки. Симптомы такого отравления продуктами горения – зуд, жжение кожи и её воспаление, боль в области глаз, век, слезотечение, кашель. Примеры – пары дёгтя, сернистый газ, формальдегид.
2. Продукты горения, которые вызывают острые ингаляционные отравления. Пострадавшие жалуются на одышку, кашель. При осмотре обращает на себя внимание частое дыхание, синюшность. При высокой концентрации токсичного газа может произойти остановка дыхания. Так, признаки отравления продуктами горения ПВХ могут проявиться через несколько часов. Ингаляционные отравления вызывает хлор, аммиак, оксид азота.
3. Продукты горения с образованием токсичных веществ, которых называют «ядами крови». Связывая гемоглобин, они нарушают доступ кислорода к тканям и запускают патологические реакции, охватывающие весь организм. Примеры – угарный газ, диоксид азота.
4. Продукты горения, для которых органом-мишенью является нервная система. Это бензол, сероводород.
5. Ферментные яды, которые воздействуют на тканевое дыхание, блокируя процессы активации кислорода. Это сероводород, синильная кислота.

Многие токсины, образующие в продуктах горения «универсальны», так как вызывают поражение сразу нескольких систем организма.

Первая помощь при отравлении

Симптомы интоксикации разными веществами могут отличаться, но принципы оказания первой помощи всегда одинаковые.

Большинство ядов поступает через дыхательные пути. Первое, что необходимо сделать при отравлении – прекратить поступление продуктов горения в организм. Для этого необходимо:

• соблюдая безопасность и если имеется такая возможность прекратить поступление токсичного вещества – газа, дыма;
• проветрить помещение или иной объем где находится пострадавший;
• снять загрязнённую одежду;
• при отсутствии противопоказаний перенести пострадавшего в безопасное место.

Острая интоксикация требуют оказания экстренной помощи. Действия при отравлении продуктами горения, следующие:

• вызвать «скорую помощь»;
• при задымлении предусмотреть способы защиты органов дыхания от продуктов горения;
• если есть симптомы раздражения – промыть глаза, полость рта, носа;
• при отсутствии сознания придать пострадавшему горизонтальное положение и обеспечить проходимость дыхательных путей;
• до приезда медицинских специалистов наблюдать за сознанием, дыханием, частотой сердечных сокращений, артериальным давлением;
• если есть признаки терминального состояния, то приступить к сердечно-лёгочной реанимации.

Некоторые ингаляционные отравления продуктами горения имеют период мнимого благополучия. Даже при отсутствии патологических симптомов, стоит внимательно следить за состоянием тех, кто может быть отравлен. При первых же признаках неблагополучия необходимо вызывать соответствующих специалистов.

Отравление продуктами горения у детей развивается быстрее, чем у взрослых. Это объясняется более высоким уровнем кислородного обмена. У малышей появляются жалобы на головную боль, сонливость, слезотечение, тошноту. При осмотре заметны изменения цвета кожи, учащение и затруднение дыхания, нарушения координации. Принципы оказания первой помощи для детей те же, что и для взрослых. При отсутствии специализированной медицинской помощи, пострадавшему ребенку угрожают необратимые изменения центральной нервной системы.

Источник: Пожаровзрывобезопасность веществ и материалов и средства их тушения: Справочник. Баратов А.Н., Корольченко А.Я. –М., 1990.

Источник