Щит для чистого дыхания
Воздух необходим для жизни как… воздух, но вместе с ним в наш организм могут попадать разнородные вредные вещества и организмы.
Особенно остро проблема чистоты воздуха встала с началом промышленной революции, однако дальнейшее развитие науки и техники позволяло все более эффективно защищать наше дыхание от загрязненной среды. От угольных респираторов человечество пришло к созданию интеллектуальных систем, например таких, как система очистки воздуха в автомобилях, разработанных концерном Volvo.
Больше промышленности, больше дыма!
Конечно, проблема качества воздуха заботила человечество с давних времен. Дым лесных пожаров, вулканические газы, пылевые бури – всё это доставляло сильные страдания нашим предкам, но серьезных средств для защиты органов дыхания до поры до времени изобретено не было. А в XVIII веке началась промышленная революция, главным топливом которой стал уголь. Зачадили трубы, выбрасывая в небо не только газообразные продукты сгорания, но и мелкодисперсную золу, попадающую в легкие.
Технология защиты легких: первые шаги
Экологические последствия наступления эры паровых были осознаны не сразу, но уже в XIX веке появились первые попытки защитить органы дыхания от дыма. В начале 1820-х англичанин Джон Дин вошел в горящую конюшню во взятом невесть откуда рыцарском шлеме, в который с помощью водяной помпы и пожарного шланга накачивался воздух. Спасатель не задохнулся, кони остались живы, а Джон с братом Чарльзом продолжили работу над «дымовым шлемом», который впоследствии стал еще и прототипом шлема водолазного скафандра.
Уголь очищающий
Вдохновившись идеями братьев Динов, британский химик Джон Стенхауз добавил к маске фильтр из древесного угля – первый в истории фильтр для очистки воздуха. Благодаря пористости и химическим свойствам уголь удерживал в себе множество вредных частиц. В 1915 г. русский химик Николай Зелинский изобрел активированный уголь – вещество с огромным количеством пор, прекрасно исполняющий роль сорбента – поглотителя разных веществ, в том числе из воздуха. В сочетании с облегающей лицо резиновой маской фильтр из активированного угля стал тем, что мы называем противогазом.
Хай-тек ядерной эпохи
Побочным продуктом развития американского атомного проекта стало изобретение в США HEPA-фильтра. Это произошло в 1940 г. В названии – английская аббревиатура, которая, будучи расшифрованной, может переводиться как «высокоэффективный фильтр против микрочастиц». Он представляет собой сложно организованные тончайшие волокна. Его отличительная черта – способность задерживать частицы, физические размеры которых даже меньше, чем расстояния между волокнами. Это возможно благодаря таким физическим явлениям, как инерция, диффузия, зацепление. Фильтры HEPA, как уже говорилось, были созданы в рамках атомного проекта для фильтрации воздуха от радиоактивной пыли и защиты работников, имевших дело с расщепляющимися материалами.
Ближе к народу
Однако эти системы также оказались эффективными против других видов загрязнений – пыльцы, золы, перхоти животных, плесени и т. п. Поначалу очень громоздкие и дорогие фильтры HEPA могли использоваться лишь в промышленных установках. С развитием технологии изобретение пришло в повседневную жизнь. Теперь такие фильтры работают в бытовых кондиционерах и пылесосах. А первую домашнюю установку для очистки воздуха на базе HEPA-технологии продали в Германии братья Манфред и Клаус Хаммес в 1963 г.
Многоглавый дракон
Как мы видим из истории, средства защиты дыхания разрабатывались сначала для специального применения, но затем получали широкое распространение в быту, потому что угрозы, которые несет в себе грязный воздух, содержащиеся в нем газы и микрочастицы, представляют опасность для всех и для каждого.
Слово ведущему научному сотруднику Института медико-биологических проблем РАН Светлане Поддубко
По роду своей научной деятельности я занималась и занимаюсь проблемами очистки воздуха, причем в необычных условиях – на борту МКС. Поверьте, даже там, где, казалось бы, должна царить идеальная чистота, требуется применение самых современных технологий, чтобы очистить местную атмосферу от нежелательных примесей. Что касается загрязнения воздуха в наших городах, то эта угроза носит многофакторный характер. В воздухе присутствуют не всегда безопасные для человека объекты органического происхождения: бактерии, микроскопические грибы, вирусы, пыльца, которая для многих становится источником аллергии. Немалую угрозу представляют оксиды азота, так называемые NO