How do gas masks actually work? - George Zaidan

Translator: Mohammad Badsar Reviewer: Pari ‌Szi

You might think of gas masks as clunky, spooky, military-looking devices

ممکن است ماسک‌های گازی را ابزارهایی سنگین، ترسناک و نظامی تصور کنید

only found in spy movies or World War I museums.

که فقط در فیلم‌های جاسوسی یا موزه‌های جنگ جهانی اول دیده می‌شوند.

But you probably already own a mask that uses remarkably similar technology.

اما احتمالاً شما پیشاپیش ماسکی دارید که تا حد زیادی دارای فناوری مشابه می‌باشد.

And in the near future, we may need to rely on these filters

و در آینده نزدیک، ممکن است برای بخشی از زندگی روزمره

as part of our everyday lives.

به این فیلترها متکی باشیم.

In addition to emerging diseases,

علاوه بر بیماری‌های نوظهور،

wildfire frequency has more than tripled from 1996 to 2021.

فراوانی آتش‌سوزی‌های جنگلی از ۱۹۹۶ تا ۲۰۲۱ سه برابر شده است.

As fires burn longer and cover more land, their smoke affects more people each year.

با گسترش آتش‌سوزی و درگیری زمین بیشتر، سالانه دود به افراد بیشتری آسیب می‌زند.

Climate change is also causing more hot, sunny days,

تغییرات آب و هوایی هم موجب روزهای گرم‌تر و آفتابی‌تر شده،

which accelerates the production of toxic ground level ozone.

که تولید ازن سمی سطح زمین را شتاب می‌بخشد.

So, how do these masks work,

خب این ماسک‌ها چطور عمل می‌کنند،

and can they protect us from new and old airborne threats?

و آیا می‌توانند در مقابل تهدیدهای جدید و قدیم هوایی از ما حفاظت کنند؟

Well, the first rule of filters is making sure you have a tight seal.

اولین قانون فیلترها، اطمینان از داشتن یک آب‌بندی محکم است.

Without that, even the best mask in the world is useless.

بدون این، حتی بهترین ماسک دنیا هم به درد نمی‌خورد.

So assuming your mask is on tight,

خب فرض کنیم ماسک شما محکم چسبیده است،

this technology can capture pollutants in one of two ways:

این فناوری می‌تواند آلاینده‌ها را به دو روش نگه دارد:

filtering them out by size or attracting specific chemical compounds.

فیلتر کردن بر اساس اندازه‌ی ذره یا جذب ترکیبات شیمیایی خاص.

For an example of the first approach, let’s look at wildfire smoke.

به عنوان مثالی از روش اول، بیایید نگاهی به دود آتش‌سوزی جنگل اندازیم.

When forests burn, they generate a wide variety of chemicals.

با آتش گرفتن جنگل‌ها، طیف گسترده‌ای از مواد شیمیایی تولید می‌شود.

At close range, there are so many different pollutants

در فواصل نزدیک، انواع مختلف آلاینده

at such high concentrations that no filter could help you—

در چنان غلظت بالایی‌اند که هیچ فیلتری قادر به شما کمک کند؛

this is why firefighters travel with their own air supply.

به همین دلیل آتش‌نشانان با تجهیزات هوایی خودشان حرکت می‌کنند.

But further away, the situation is different.

اما در فواصل دورتر، موقعیت متفاوت است.

While there's still a range of chemicals,

با وجود طیف وسیعی از مواد شیمیایی،

they’ve mostly aggregated into tiny solid or liquid particles

بیشتر آن‌ها به شکل ذرات جامد یا مایع

smaller than 2.5 microns in diameter.

کوچک‌تر از قطر ۲.۵ میکرون تجمیع شده‌اند.

This particulate matter is much of what you're seeing and smelling in smoke,

این ذرات بیشتر همان چیزی است که به شکل دود دیده و استنشاق می‌شود،

and it's especially dangerous for children, the elderly,

و مخصوصاً برای کودکان و سالمندان،

and those with respiratory or cardiovascular diseases.

و کسانی که امراض ریوی و قلبی دارند، خطرناک است.

Luckily, the majority of these particulates are still large enough

خوشبختانه، عمده این ذرات به اندازه کافی بزرگ هستند

to be captured by the most basic filters,

که توسط بیشتر فیلترهای معمولی گرفته شوند،

which are made of polypropylene or glass strands

این فیلترها از پلی‌پروپیلن یا از رشته‌های شیشه

roughly 1/10 the width of a human hair.

با ضخامت تقریبی یک دهم موی انسان ساخته می‌شوند.

Under a microscope, they look like a thick forest,

زیر یک میکروسکوپ شبیه یک جنگل انبوه هستند،

and at this scale, these branches have a special property.

و در این مقیاس، این تارها یک خاصیت ویژه دارند.

Typically, when you use a sieve,

مثلاً هنگام استفاده از یک الک،

you’re filtering out objects larger than the sieve’s holes.

شما اشیای بزرگتر از سوراخ‌های الک را فیلتر می‌کنید.

But these polypropylene branches can catch particles much smaller

اما این تارهای پلی‌پروپیلن می‌توانند ذراتی بسیار کوچکتر از

than the gaps between them.

فاصله بین تارها را گیر اندازند.

That’s because, when a particle collides with a thread,

زیرا هنگامی که یک ذره با یک رشته برخورد می‌کند،

van der Waals forces cause it to stick as if it were made of Velcro.

نیروهای وان‌دروالس باعث می‌شود به آن بچسبد، گویی از ولکرو ساخته شده است.

Plus, size-based filters can use electrically charged fibers

به علاوه، فیلترهای اندازه-محور می‌توانند از فیبرهای باردار الکتریکی استفاده کنند

that attract particles not already on a collision course.

که ذرات را قبل از فرآیند برخورد جذب می‌کنند.

This is how even a simple N95 mask can catch at least 95% of particulate matter.

این نحوه عملکرد یک ماسک ساده اِن-۹۵ است که حداقل ۹۵٪ از ذرات را می‌گیرد.

And why an N100 mask

و به همین دلیل یک ماسک ان-۱۰۰

or an air purifier with a high efficiency particulate air filter

یا یک تصفیه کننده هوا با بازدهی بالای فیلتر ذرات

can catch at least 99.97% of particulates.

می‌تواند حداقل ۹۹.۹۷درصد از ذرات را بگیرد.

With a tight seal,

با یک آب‌بندی محکم،

this level of protection will filter out most airborne pollution.

این سطح از محافظت بیشتر آلودگی‌های هوایی را فیلتر می‌کند.

Unfortunately, some pollutants are still too small for this approach,

متاسفانه، برخی آلاینده‌ها همچنان برای این روش خیلی ریز هستند

including ozone molecules.

من جمله مولکول‌های ازن.

These are barely bigger than the oxygen that we need to breathe

این‌ها کمی بزرگتر از اکسیژنی‌اند که تنفس می‌کنیم

and exposure is associated with asthma, respiratory conditions,

و در معرض آن بودن با آسم و علائم تنفسی،

and even premature death.

و حتی مرگ زودرس مرتبط است.

Our best chance to filter them are activated carbon masks.

تنها شانس ما برای فیلتر آن ماسک‌های کربن فعال است.

At the microscopic level, activated carbon looks like a vast black honeycomb,

در مقیاس میکروسکوپی، کربن فعال شبیه یک کندوی عسل سیاه و عظیم است،

and it's highly microporous structure can trap tiny ozone molecules.

و ساختاری بسیار متخلخل است که می‌تواند مولکول‌های ریز ازن را به دام اندازد.

But this material still needs help to capture other pollutants

اما این ماده همچنان برای گرفتن دیگر آلاینده‌ها نیازمند کمک است

like hydrogen sulfide, chlorine, and ammonia.

آلاینده‌هایی چون سولفید هیدروژن، کلر و آمونیک.

For these threats, we need to combine the activated carbon

برای این تهدیدها باید کربن فعال را

with some simple chemistry.

با برخی مواد ساده ترکیب کنیم.

If the pollutant is acidic, we can infuse the filter with a basic chemical.

اگر آلاینده اسیدی است، می‌توانیم فیلتر را با یک ماده بازی برانگیخته کنیم.

Then when the two meet, they react, and the gas is trapped.

سپس با ملاقات این دو، واکنش صورت گرفته و گاز گیر می‌افتد.

Similarly, we can use acids to trap basic pollutants.

به همین طریق با استفاده از اسید می‌توانیم آلاینده‌های بازی را گیر اندازیم.

Even with the right mask, it's still smart to check air quality indicators

حتی با داشتن ماسک صحیح، همچنان بررسی نشانگرهای کیفیت هوا

and to stay indoors when the threat level is high.

و در منزل ماندن در سطح بالای هشدار، هوشمندانه است.

And just like a mask, you'll want to make sure your house is well sealed.

و درست مثل یک ماسک، باید از آب‌بندی منزل‌تان هم مطمئن شوید.

You can do this by closing windows, turning off fans that vent outside,

می‌توانید این کار را با بستن پنجره‌ها، خاموش کردن فن‌های تهویه،

and using HEPA filter equipped air purifiers

و استفاده از تصفیه‌کننده‌های هوای مجهز به فیلتر هپا

or their cheaper, DIY cousin, the Corsi-Rosenthal box.

یا نسخه ارزان‌تر و خانگی آن، جعبه کورسی-روزنتال، انجام دهید.

Following these guidelines can help us breathe easy

پیروی از این دستورالعمل‌ها می‌تواند به ما کمک کند

as we work on preventing these pollutants in the first place.

هنگام کار روی جلوگیری از آلاینده‌ها، در وهله اول به راحتی نفس بکشیم.