АЭРОЗО́ЛИ

АЭРОЗО́ЛИ (от аэ­ро... и зо­ли), дис­перс­ные сис­те­мы, со­стоя­щие из мел­ких (твёр­дых или жид­ких) час­тиц, взве­шен­ных в воз­ду­хе или лю­бой др. га­зо­вой сре­де. Со­во­куп­ность этих час­тиц – дис­перс­ная фа­за – пе­ре­ме­ща­ет­ся вме­сте с га­зо­вой дис­пер­си­он­ной сре­дой. Час­ти­цы А. мо­гут так­же сме­щать­ся от­но­си­тель­но са­мой сре­ды в ре­зуль­та­те бро­унов­ско­го дви­жения, на­прав­лен­но­го дви­же­ния под дей­ст­ви­ем сил инер­ции, гра­ви­та­ции, элек­трич. по­ля, дав­ле­ния све­та, под влия­ни­ем раз­но­сти темп-р или кон­цен­тра­ций час­тиц в разл. мес­тах сис­те­мы.

При столк­но­ве­нии аэ­ро­золь­ных час­тиц про­ис­хо­дит их коа­гу­ля­ция с об­ра­зо­ва­ни­ем хлопь­е­вид­ных ско­п­ле­ний (аг­ре­га­тов), осе­даю­щих на по­верх­но­сти твёр­до­го те­ла или жид­ко­сти. Од­на­ко час­ти­цы А., не­су­щие од­но­имён­ные элек­трич. за­ря­ды (гл. обр. вслед­ст­вие ад­сорб­ции на аэ­ро­золь­ных час­ти­цах при­сут­ст­вую­щих в га­зо­вой фа­зе ио­нов), вза­им­но от­тал­ки­ва­ют­ся и не склон­ны к коа­гу­ля­ции; та­кая сис­те­ма спо­соб­на дли­тель­но со­хра­нять аг­ре­га­тив­ную ус­той­чи­вость. Свой­ст­ва А. за­ви­сят от раз­ме­ра и фор­мы час­тиц, их хи­мич. при­ро­ды и струк­ту­ры, ве­ли­чи­ны и зна­ка элек­трич. за­ря­да, темп-ры, дав­ле­ния, ско­ро­сти и ха­рак­тера дви­же­ния га­зо­вой сре­ды. Раз­ме­ры час­тиц А. на­хо­дят­ся при­бли­зи­тель­но в пре­де­лах от 1 до 10⁵ нм.

А. об­ра­зу­ют­ся пу­тём дис­пер­ги­ро­ва­ния (тон­ко­го из­мель­че­ния срав­ни­тель­но круп­ных кус­ков твёр­до­го те­ла, рас­пы­ле­ния жид­ко­сти) или пу­тём кон­ден­са­ции па­ров ве­ще­ст­ва в пер­во­на­чаль­но од­но­род­ной (го­мо­ген­ной) га­зо­вой сре­де. В по­след­нем слу­чае в ре­зуль­та­те спон­тан­но­го ско­п­ле­ния мо­ле­кул (флук­туа­ции плот­но­сти) в объ­ё­ме пе­ре­сы­щен­ных па­ров фор­ми­ру­ют­ся за­ро­ды­ши но­вой дис­перс­ной фа­зы, ко­то­рые за­тем пре­вра­ща­ют­ся в ус­той­чи­вые жид­кие или твёр­дые мик­ро­час­ти­цы. Пу­тём дис­пер­ги­ро­ва­ния идёт об­ра­зо­ва­ние ат­мо­сфер­ной пы­ли в про­цес­се вы­вет­ри­ва­ния горных по­род, эро­зии поч­вы, вул­ка­нич. из­вер­же­ний; ана­ло­гич­но об­ра­зу­ют­ся аэ­ро­золь­ные за­гряз­не­ния при ме­ха­нич. об­ра­бот­ке стро­ит. ма­те­риа­лов, до­бы­че твёр­дых по­лез­ных ис­ко­пае­мых, про­из-ве и пе­ре­ра­бот­ке по­рош­ко­об­раз­ных про­дук­тов. Дис­пер­ги­ро­ва­ни­ем, ис­поль­зуя разл. сред­ст­ва рас­пы­ле­ния, по­лу­ча­ют А. с жид­кой дис­перс­ной фа­зой раз­но­го пром. и бы­то­во­го на­зна­че­ния. Пу­тём кон­ден­са­ции в при­род­ных ус­ло­ви­ях при пе­ре­сы­ще­нии ат­мо­сфер­но­го воз­ду­ха вла­гой воз­ни­ка­ют об­ла­ка и ту­ма­ны. При не­пол­ном сго­ра­нии то­п­ли­ва и в не­ко­то­рых хи­мич. про­цес­сах об­ра­зу­ет­ся дым – А. с твёр­ды­ми мик­ро­час­ти­ца­ми, в ат­мо­сфе­ре эко­ло­ги­че­ски не­бла­го­при­ят­ных пром. рай­онов – смог с раз­но­род­ны­ми аэ­ро­золь­ны­ми час­ти­ца­ми, на­хо­дя­щи­ми­ся как в жид­ком, так и твёр­дом аг­ре­гат­ном со­стоя­нии.

А. ши­ро­ко рас­про­стра­не­ны в при­ро­де (см., напр., Ат­мо­сфер­ный аэ­ро­золь), иг­ра­ют боль­шую роль в разл. тех­но­ло­гич. про­цес­сах, влия­ют на здо­ро­вье и по­все­днев­ный быт че­ло­ве­ка. В ви­де А. ис­поль­зу­ют ла­ко­кра­соч­ные ма­те­риа­лы для соз­да­ния де­ко­ра­тив­ных и за­щит­ных по­кры­тий в ма­ши­но­строе­нии и строи­тель­ст­ве. Рас­пы­ле­ни­ем с по­мо­щью фор­су­нок в А. пре­вра­ща­ют жид­кое и твёр­дое то­п­ли­во при сжи­га­нии в те­п­ло­вых энер­ге­тич. ус­та­нов­ках, ре­ак­тив­ных дви­га­те­лях. Аэ­ро­золь­ные бал­лон­чи­ки с разл. пре­па­ра­та­ми бы­то­вой хи­мии ши­ро­ко при­ме­ня­ют­ся в по­все­днев­ной жиз­ни че­ло­ве­ка. В аэ­ро­золь­ном ви­де ис­поль­зу­ют сред­ства борь­бы с бы­то­вы­ми на­се­ко­мы­ми и с.-х. вре­ди­те­ля­ми, не­ко­то­рые пар­фю­мер­ные и ги­гие­нич. сред­ст­ва, ле­кар­ст­ва (аэ­ро­золь­те­ра­пия), сред­ст­ва де­зин­фек­ции и пр. Спо­соб­ность А. рас­сеи­вать и по­гло­щать свет ис­поль­зу­ет­ся в во­ен. де­ле (мас­ки­рую­щие ды­мы) и пи­ро­тех­ни­ке (цвет­ные ды­мы).

Вред­ны для здо­ро­вья А., воз­ни­каю­щие в под­зем­ных вы­ра­бот­ках при до­быче ка­мен­но­го уг­ля и руд­но­го сы­рья, в за­во­дских це­хах ме­тал­лур­гич. и хи­мич. пред­при­ятий, при взрыв­ных ра­бо­тах, сжи­га­нии то­п­ли­ва или ор­га­нич. от­хо­дов про­из-ва и по­треб­ле­ния. Они за­гряз­ня­ют воз­дух и, дей­ст­вуя на ор­га­ны ды­ха­ния и кож­ные по­кро­вы че­ло­ве­ка, мо­гут вы­зы­вать ост­рые и хро­нич. за­бо­ле­ва­ния (в т. ч. разл. пнев­мо­ко­нио­зы). Осо­бен­но вред­ны для здо­ро­вья ра­дио­ак­тив­ные А. (см. в ст. Го­ря­чие час­ти­цы), а так­же А., со­дер­жа­щие бо­лез­не­твор­ные мик­ро­ор­га­низ­мы, ток­сич­ные хи­мич. ве­ще­ст­ва. Боль­шую опас­ность пред­став­ля­ют по­жа­ро- и взры­во­опас­ные пы­ли (напр., уголь­ная, муч­ная, дре­вес­ная, хлоп­ко­вая, алю­ми­ние­вая), ко­то­рые мо­гут об­ра­зо­вать­ся в уголь­ных шах­тах, а так­же на му­ко­моль­ных, де­ре­во­об­ра­ба­ты­ваю­щих, тек­стиль­ных и др. пред­при­яти­ях, пе­ре­ра­ба­ты­ваю­щих сы­пу­чие и пы­ля­щие ма­те­риа­лы.

Су­ще­ст­ву­ет мно­го эф­фек­тив­ных средств за­щи­ты от вред­ных А.: от пром. воз­душ­ных фильт­ров и разл. ро­да по­гло­ти­те­лей (см. Пы­ле­улав­ли­ва­ние, Ту­ма­но­улав­ли­ва­ние) до ин­ди­ви­ду­аль­ных средств за­щи­ты (про­ти­во­газ, про­ти­во­пы­ле­вой рес­пи­ра­тор и пр.). В борь­бе с вы­со­ко­дис­перс­ны­ми А. очень эф­фек­ти­вен фильтр Пет­ря­но­ва – слой не­тка­но­го ма­те­риа­ла из тон­ких по­ли­мер­ных ни­тей, за­дер­жи­ваю­щий аэ­ро­золь­ные час­ти­цы раз­но­го про­ис­хо­ж­де­ния. Од­на­ко важ­ней­шей про­бле­мой совр. про­из-ва, во мн. слу­ча­ях ус­пеш­но ре­шае­мой, ос­та­ёт­ся соз­да­ние и ос­вое­ние та­ких тех­но­ло­гич. про­цес­сов, при ко­то­рых об­ра­зо­ва­ние аэ­ро­золь­ных за­гряз­не­ний бы­ло бы пол­но­стью ис­клю­че­но.

Про­цес­сы об­ра­зо­ва­ния и раз­ру­ше­ния А. в ок­ру­жаю­щем про­стран­ст­ве, в т. ч. кос­ми­че­ском, ни­ко­гда не пре­кра­ща­ют­ся. За один год в аэ­ро­золь­ные час­ти­цы пре­вра­ща­ет­ся ок. 20 т разл. твёр­дых и жид­ких ве­ществ в рас­чё­те на 1 км² зем­ной по­верх­но­сти. Аэ­ро­золь­ные час­ти­цы по­сту­па­ют в ат­мо­сфе­ру с по­верх­но­сти су­ши, от­кры­тых во­до­ёмов, из кос­мо­са. Раз­ру­ше­ние А. разл. про­ис­хо­ж­де­ния и со­ста­ва про­ис­хо­дит ес­теств. пу­тём или его вы­зы­ва­ют ис­кус­ст­вен­но. Осн. про­цес­сы, при­во­дя­щие к рас­па­ду А., – се­ди­мен­та­ция ук­руп­нён­ных аэ­ро­золь­ных час­тиц под дей­ст­ви­ем гра­ви­тац. или цен­тро­беж­ных сил и оса­ж­де­ние час­тиц на по­верх­но­сти твёр­до­го те­ла или жид­ко­сти под дей­ст­ви­ем сил при­тя­же­ния мо­ле­ку­ляр­ной или элек­тро­ста­тич. при­ро­ды, а так­же ис­па­ре­ние час­тиц, ес­ли они об­ра­зо­ва­ны из ле­ту­чих ве­ществ.

А. од­но­го ти­па мож­но ис­поль­зо­вать для раз­ру­ше­ния А. др. ти­па. Напр., в уголь­ных шах­тах зо­ны об­ра­зо­ва­ния вред­ной для здо­ро­вья и взры­во­опас­ной уголь­ной пы­ли оро­ша­ют вод­ным А. (обыч­но с до­бав­ка­ми по­верх­но­ст­но-ак­тив­ных ве­ществ), ко­то­рый по­лу­ча­ют с по­мо­щью спец. рас­пы­ли­те­лей. Ка­пель­ки во­ды за­хва­ты­ва­ют уголь­ные час­ти­цы и вме­сте с ни­ми оса­ж­да­ют­ся на от­би­тый уголь, стен­ки вы­ра­бот­ки и др. по­верх­но­сти, очи­щая ок­ру­жаю­щее воз­душ­ное про­стран­ст­во. Др. при­мер: ис­кусств. вы­зов до­ж­дя пу­тём рас­пы­ле­ния в ат­мо­сфер­ные об­ла­ка хи­мич. реа­ген­тов, ини­ции­рую­щих про­цесс ук­руп­не­ния во­дя­ных мик­ро­ка­пель.