İs bir agregat olan kirletici en zengin kimyasal bileşikler, karbon bir poz, madde boy siyahımsı kaynaklanan koku, dağınık ve keskin bir yanma eksik karbonlu malzemeler. Kurum "tanecikleri", küçük, yuvarlak, mat siyah taneciklere (optik olarak çok emici malzeme) benzeyen aldatıcı bir görünüme sahiptir; gerçekte, bir elektron mikroskobu altında bakıldığında , açıklanan konfigürasyonlarda çok daha küçük, organize parçacıkların karmaşık kümeleri haline gelir. Jullien ve Botet tarafından 1987'de ve daha sonra Köylü ve ark. (1995'te) ; Sorensen & Feke (1996) ve Brasil ve diğerleri. (2000 yılında).
Bağlamlara ve kurum türlerine bağlı olarak, tortu ince bir toz olarak görünebilir veya katranlı ve hoş kokulu bir macunun bileşimine girebilir veya katı kabuklar oluşturabilir (örneğin anıtlarda, taşla temas halinde). Bacalardaki katran ve kurum birikintileri yanıcıdır ve yangın tehlikesi (" baca yangını ") oluşturur.
Duman organik madde yanmasından (parçası biriktirilebilir belli bir oranda içeren baca boru duman geçer). Kurum, ince tozun ve kentsel aerosolün , özellikle hava kirliliğinin ve yol kirliliğinin önemli bir bölümünü oluşturur . Bunlar esas olarak, dizel ve benzin, haddeleme motorlu araçlar tarafından üretilen baca açık şömine, uçlar ve kazanların gelen ısıtma ve / veya ahşap yağı. Tüm eksik yanma fosil yakıt ve biyokütle katkı üretmek kurum hava kirliliği ile ince partiküller ve bu şekilde daha belirgin etkiler sis . Bazı hidrokarbonların yanması özellikle is üretir; Bu, eskiden okullarda kurumun ne olduğunu göstermek için kullanılan benzen durumudur ( artık kanserojen olduğu için satın alınması yasaktır ).
Uzun zamandır kurumun atmosferik bileşim ve iklim üzerindeki etkisinin küçük olduğuna inanılıyordu, ancak son zamanlarda yapılan birçok çalışma, kurumun beklenenden daha fazla kirletici bir tür olduğunu ve atmosferin reaktivitesini ve kimyasal bileşimini de etkilediğini göstermiştir. ve stratosferde kurumun varlığının araştırılması, balonların altındaki aletler aracılığıyla, uçaklarda ve uydu verilerinden ( GOMOS - Envisat ) daha yeni başlıyor .
Bir kurum birkaç parametre ile karakterize edilir
ve sonunda:
Hava kirleticiler arasında, havada asılı duran birincil partiküllerin veya öncüllerin rekombinasyonundan kaynaklanan ikincil partiküllerin aksine, birincil partiküller olarak sınıflandırılırlar .
Kurum, iki ana tip birincil bileşen içerir:
Kurumun bileşimi, türetildiği yakıtın niteliğine ve bu yakıtın yanma koşullarına göre değişir. Genel olarak, yanma sırasında aleve ne kadar çok oksijen verilirse, o kadar az kurum vardır.
Kurum parçacıkları içeren kompleks karışımlarıdır , siyah karbon (in) olarak da bilinen, karbon siyahı başlıca karbon oluşan grafit siyahı ve organik bileşikler ( PAH , vb oksitler, yoğunlaşabilir organik bileşikler,) olarak adlandırılan toplam organik karbon (TOC) ( "Toplam organik karbon " ). Organik karbon ve kurum karbonu birlikte, ancak kaynaklara ve yanma koşullarına bağlı olarak farklı oranlarda salınır. Kurum ayrıca inorganik tuzlar , metaller ve metaloidler içerir.
Bazı kurumlar soğumadan önce bile oksitlenebilir ve ardından özelliklerinin değiştiğini görebilir (örneğin yanmalı bir motorda).
Baca çıkışında kurum, yoğunlaşan sülfürik asitle birleşebilir (örneğin bir ağır fuel oil veya kükürt bakımından zengin bir kömürün yanmasından sonra. Bu tür etkileşimleri modellemeye çalışıyoruz.
Koyu kahverengi bir olan renk ismi ve bir pigment , ıslak kurum ile üretilen bir kez. Bu kullanıldı kalem ve yıkama çekme kitlesel boyama çizim kağıdı da, vb. Kahverengi renk günümüzde bir demir oksit karışımı ile elde edilmektedir .
Yalnızca karbon, karbon siyahı veya karbon siyahından oluşacak şekilde endüstriyel olarak üretilenler artık kurum olarak kabul edilmemektedir .
Kanallarda kurum ve katran birikmesi, süpürmeyi , yani kanalların temizlenmesini gerektiren bir yangın riski oluşturmaktadır .
Mesleki jargonunda baca temizliği , bistre is özel bir sıvı çeşididir bundan drene bacaların .
Bazıları için bistre, ıslak kurumdan kanallarda oluşan ve daha sonra kuruyan kompakt bir kabuktur. Odun şöminesi yangınlarının çoğuna neden olan oldukça yanıcı bir maddedir .
Parçacık oluşumu süreci ve bunların motorlarda yanmadaki modifikasyonları ve kinetiği hala tam olarak anlaşılamamıştır.
Yakıtların formülasyonu, yanma odasındaki gazların sirkülasyonu ve yanma süresi, oluşumuna katkıda bulunur. Bu faktörler, özellikle oluşumlarını azaltmaya çalışmak için çok incelenmiştir. Başka bir mühendislik dalı, egzoz borularında, filtreler veya duman yıkama yoluyla onları artık atmosfere salınmamaları için geri kazanmayı amaçlamaktadır.
Oksijenden fakir bir alevin bölgelerinde yanma, polisiklik aromatik hidrokarbonlar (PAH'lar) üretir ; bu, küçük bir birincil çekirdek etrafındaki yoğunlaşma ile değişen boyutlarda kurum üretecektir. En küçük kurum, çıplak gözle görülemeyen birkaç nanometrelik bir çapa sahiptir.
Kurum, esasen karbondan oluşur. Ayrıca şunları içerir:
Geometrik olarak, çapı birkaç nanometreden birkaç on nanometreye kadar neredeyse küresel parçacıkların kümeleridir. Alevdeki çarpışmaları, birkaç düzine parçacık içerebilen rastgele şekilli kümelerin oluşmasına yol açar .
Kurumun kanserojen doğası , baca temizleme karsinomunun keşfinden beri bilinmektedir ; içinde 1775 , İngiliz cerrah Percivall Pott göstermiştir skrotal kullanılan is nedeniyle kirlenmiş Londra baca temizliği kanser, genel popülasyonda çok nadir kanser, fakat son derece sık ( "sootwart") nedeniyle halatın sürtünmeden bu durumlarda oldu çocuk baca temizleyicileri ile onları süpürmek için bacalara iner. İlk başta tezine şiddetle karşı çıktı, sonra meslek geliştiğinde doğrulandı ve çocukları süpürmek için kullanmayı bıraktık. Bu kanser , neredeyse 250 yıl önce tanınan ilk mesleki kanserdi .
Boyutu açısından, kurum tespit edilen bir kirletici PM10 .
Sülfatlar gibi, şehir havasına yayılan kurum miktarı da kömür ve fuel-oil ısınmasındaki düşüşle büyük ölçüde azaldı. Ancak filo ve artan sayıda araç ( özellikle dizel motorlu araçlar, ağır vasıtalar da dizel), uçaklar (gazyağı) ve gemiler ( ağır yakıtlı motorlar ) ve sabit endüstriyel ısı motorları bunu kısmen olumsuz bir şekilde telafi etti. ilerleme. Gelişmekte olan ülkelerde, odun kömürü ve odun, kentsel ve iç mekan hava kirliliğinin önemli kaynakları olmaya devam etmektedir.
Bir kurum kirliliği coğrafyası var: Dolayısıyla, İsviçre'de 2008-2014 döneminde havada yapılan ölçümler, yollardan uzak kırsal alanlarda havadaki yıllık ortalama konsantrasyonların 0, 5 ile 1 μg / m3 arasında olduğunu, aglomerasyonlarda ise yaklaşık 1-2 μg / m3 miktarında ve karayolu trafiğinin yakınında 3 μg / m3'ü aşmaktadır .
Karbon kurum ya da karbon siyahı (bakınız kurum genel bileşimin ), tam olmayan yanma ile üretilen fosil yakıtlar ve biyokütle . Bu oluşur karbon olan siyah renk güneş radyasyonunu absorbe eden (C). Bu nedenle atmosferi ısıtma gücüne sahiptir, uzun mesafelerde taşınabilir ve yansıtma gücünü ( albedo ) azaltarak buzul genişliğinde biriktirilebilir . Çökeltisi, kar ve buzun erimesini artırır . Diğer bölgelerden daha fazla, Kuzey Kutbu , Alp bölgeleri gibi, siyah karbon emisyonlarının azaltılmasından faydalanabilir.
C is ana kaynakları yanmalı motorlar (vardır özellikle dizel ), yerleşim yanma odun ve taş kömürü , elektrik santralleri , kullanımı ağır yakıt veya kömür yanması tarımsal atık , hem de orman yangınları. Orman ve bitki . İnce partikül PM 2.5'e (çapı 2.5 mikrometreden küçük ) aittir , ancak esas olarak bunların en küçük kısmı olan, çapı 1 mikrometreye eşit veya daha küçük olan PM 1'de bulunur . Kimyasal ve fiziksel bu iki özellik sayesinde kurum karbonu, yanma kaynaklarına bağlı partikül kirliliğinin davranışını daha iyi anlamayı mümkün kılar .
"Siyah karbon (is)", metan ve troposferik ozonla birlikte , atmosferdeki ana kısa ömürlü iklim kirleticilerinden biridir (karbon, siyah için birkaç günden birkaç on yıla kadar, bir ila iki hafta). Bu kirleticiler , iklimin ısınmasını güçlü bir şekilde etkiler, CO 2'den sonra insan kaynaklı sera etkisine en önemli katkı sağlarlar . Aynı zamanda insan sağlığı , tarım ve ekosistemler üzerinde pek çok olumsuz etkisi olan tehlikeli hava kirleticileridir .
By 2020 , küçük ev ısıtıcıları toplam siyah karbon emisyonlarının kabaca yarısı üretecek. Bu eğilim , iklimin korunmasının bir ölçüsü olarak biyokütlenin yanmasının gelişmesiyle daha da kötüleşebilir . Kullanılması , modern ahşap pelet soba ve kazan , örneğin, önemli ölçüde biyokütle yanma siyah karbon emisyonlarının azaltılması olabilir.
Küçük ölçekli kurum, özellikle kalkış sırasında eğlence amaçlı, ticari ve askeri uçaklar tarafından alçak, orta ve yüksek irtifalarda kronik olarak yayılır.
Gelen 1995 , ölçümler yapılmıştır yerinde üst troposfer ER-2 uçaklar tarafından ve alt stratosfer muhtemelen, daha sonra kurum topaklar, ayrıca yaklaşık 21 km yükseklikte 45 ° S 90 ° N enlemlerde kurum bulunan diğer uçuş gösterdi uçak gazyağından. Bu kurum daha sonra daha yüksek rakımlara taşınabilir ve stratosferde dolaşabilir. Mevcut fiziksel ve iklimsel modellere göre, irtifa isi yine de esas olarak orman yangınlarından ve diğer biyokütle yangınlarından ve yanardağlardan gelecektir.
2000 yılında Pueschel ve ark. Atlantik Okyanusu'nun kuzeydoğusundaki hava trafiği tarafından püskürtülen kurum parçacıklarının% 50'sinin yerçekimi-fotoforesis ile daha yüksek rakımlara taşınabileceğini buldular . 2004 yılında Baumgardner ve ark. arktik enlemlerde 0,3 μm'den büyük partiküller arasında kurumun alt stratosferdeki ana aerosol popülasyonu olabileceğini gösterdi. Murphy ve ark. 2007'de 0,3 μm'den daha az kurumun atmosferde aylarca sürebileceğini göstermiştir. Envisat uydusundaki GOMOS cihazı , stratosferde (30 km yüksekliğe kadar) düşük spektral bağımlılığa sahip, yalnızca is gibi görünen parçacıkları bulur.
Katı aerosoller (kurum dahil), atmosferin genel sirkülasyonu yoluyla kutup bölgelerine göç etme (yaklaşık 30 kat daha fazla buluyoruz) ve daha sonra alt polar stratosfere inme eğilimindedir.
Mavnalar, balıkçı tekneleri ve ticari gemiler, vapurlar ve savaş gemileri de, orman yangınları ve bazı petrol alevlenmelerinde olduğu gibi , sırasıyla kanallarda ve denizde önemli miktarlarda emisyon yayarlar .
Kurum, Uluslararası Kanser Araştırma Ajansı tarafından insanlar için belirli kanserojen maddeler grubunda (grup 1) sınıflandırılmıştır .
Kurum oluşumunun kesin ve eksiksiz mekanizmaları çok karmaşıktır ve birçok parametreye göre değişiklik gösterir. Onlar is çeşitli içerdiği gerçeğine bağlı belli bir öneme sahip iken, bu nedenle hala açıklanan olan toksik polisiklik aromatik hidrokarbonlar da (PAH), kanserojen olduğu gibi, bu daha çok, ve adsorbe tozlar üzerindeki. Metalik parçacıklar , bu, toksisitelerini daha da arttırır . Fransa anakarasında , konut sektöründe ahşabın yakılması atmosfere PAH emisyonlarına büyük ölçüde katkıda bulunmaktadır ( 2005 yılında ulusal emisyonların% 77'si ).
Kurum maruziyeti, akciğer kanseri için bir risk faktörü ( yeterli insan kanıtı ) olarak kabul edilir , özellikle mesleki baca temizlemesine maruz kalma durumunda: deri kanseri ( göğüs kanseri) skrotum için yeterli insan kanıtı ) ve akciğer ve "için sınırlı insan kanıtı mesane kanseri ”.
Bu, özellikle ısı motorları , ek parçalar ve büyük kazanlar için daha düşük kurum emisyonları ve kirli gazların daha iyi filtrelenmesi ile giderek daha katı standartlara yol açar .
Bu kullanılarak hafif hidrokarbonlar kullanılarak termik motorlarda is oluşum oranını azaltmak mümkündür katalizörü ve oksidasyon motoru ilave edilerek, dizel bir partikül filtresi yakıt oksijenle daha zengin bir hidrokarbon ilave etmek, ( etanol gibi).
Zararlı olduğu artık anlaşılan kurum parçacıkları uzun süredir üzerinde çalışılan bir konu olmuştur.
In XIX inci yüzyıl Michael Faraday optik özelliklerini ve notlar bir alevin parlaklık için bunun önemi okuyan: ateş üzerinde koyu kırmızı ve turuncu, daha o kurum oluşturur. Mavi alevler çok az veya çok küçük boyut oluştururlar. Emisyonları, ortamın sıcaklığını gösteren siyah gövdeye yakın bir spektrum ile radyasyonda baskındır .
Hoyt Hotel , 1960'larda elektron mikroskobu görüntülerini aldı .
Roger Millikan , bir alevin yüksekliği değiştiğinde bileşiminin değiştirilmesini analiz etti.
Kurum daha sonra bir kirletici olarak kapsamlı bir şekilde incelenmiştir .
İsteği üzerine 2012 yılında ONERA (uzay çalışmaları, araştırma ulusal ofisi), IRSN (özellikle yangınların durumunda yayılan karbon parçacıklarının metroloji çalışılan onun aerosol fizik ve metroloji laboratuarı yoluyla. Bir nükleer kurulumda) başlamıştır su ve uçaklar tarafından yayılan parçacıkların yüzeyinde buz büyümesi arasındaki etkileşimleri inceleyin ( Büyük kredi çerçevesinde finanse edilen, havacılık motorlarından kaynaklanan emisyonların reaktivitesini ölçmek için "Mermose" projesi olarak adlandırılır ). IRSN böylelikle bir nükleer kaza durumunda kurum partikülleri üzerindeki buhar yoğunlaşması alanındaki uzmanlığını geliştirecek.
Fraktal morfolojisi ve kurum şeklinin düzensizliği, onları Mie'nin teorisi kullanılarak modellenemeyecek kadar karmaşık hale getiriyor .
Araştırmacılar tarafından kontrollü bir şekilde kurum üretmek, oluşumunu, dönüşümlerini, kinetiğini, bileşimini vb. İncelemek için birçok cihaz geliştirilmiştir. ; örneğin şununla:
Bazı mağaraların tavanında biriken kurum, çoğu zaman tarih öncesi insan işgalinin işaretlerinden biridir. Bu nedenle, fuliginokronoloji , bu kurum filmlerinin birbirini izlemesidir , bu yöntem, mağaralardaki insan işgallerinin ardı ardına tarihlenmesini mümkün kılar.
Ağaç halkalı dendrokronoloji gibi göreceli bir tarihleme yöntemidir . Paleolitik dönem için benzersiz zamansal çözünürlüğe izin verir, alt-yıllık hassasiyete kadar gider, ancak uzun kronolojik süreklilik sağlamak için çok sayıda numunenin sıfırlanmasını gerektirir.
Fransa'da fuliginokronoloji, 2017 yılında Ségolène Vandevelde tarafından Orta ve Üst Paleolitik dönemlerde işgal edilen Drôme'daki Malataverne'deki Mandrin mağarasının incelenmesi için kullanıldı . Çalışma, çeşitli stratigrafik tabakalarda bulunan ve su, rüzgar ve don etkisiyle düşen çok sayıda kireçtaşı duvar örneğine odaklandı.
Yangın bazen yeraltı taş ocaklarında kayaları kırmak için kullanıldığından, yöntem antik ve ortaçağ dönemlerine de uygulanabilir .