How do gas masks actually work? - George Zaidan

Переводчик: Elvin Musayev Редактор: Rostislav Golod

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

Противогазы обычно кажутся неудобными, жутковатыми устройствами для военных,

only found in spy movies or World War I museums.

которые можно встретить

в шпионских фильмах или музеях о Первой мировой войне.

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

Но, скорее всего, у вас где-то есть маска, работающая по схожему принципу.

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

И, возможно, в недалёком будущем нам придётся пользоваться

as part of our everyday lives.

масками и респираторами в повседневной жизни.

In addition to emerging diseases,

С 1996 по 2021 год выросло не только число заболеваний,

wildfire frequency has more than tripled from 1996 to 2021.

но и более чем в три раза участились лесные пожары.

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

И чем дольше они горят, и чем бо́льшую площадь затрагивают,

тем бо́льшему числу людей ежегодно их дым наносит вред.

Climate change is also causing more hot, sunny days,

Из-за изменения климата жарких солнечных дней становится всё больше,

which accelerates the production of toxic ground level ozone.

в результате чего усиливается выделение токсичного приземного озона.

Как же всё-таки работают респираторы,

So, how do these masks work,

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

и могут ли они защитить от новых и старых «угроз с воздуха»?

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

Первое правило использования любого фильтра — это герметичность.

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

Без неё даже самый лучший респиратор в мире бесполезен.

So assuming your mask is on tight,

Допустим, ваша маска герметична.

this technology can capture pollutants in one of two ways:

Тогда средство защиты задерживает вредные частицы одним из двух способов:

filtering them out by size or attracting specific chemical compounds.

фильтруя их по размеру или притягивая определённые химические соединения.

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

В качестве примера первого способа рассмотрим дым от лесных пожаров.

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

Во время лесного пожара идёт выделение разнообразных химических веществ.

At close range, there are so many different pollutants

Совсем рядом с пожаром разных вредных веществ так много

at such high concentrations that no filter could help you—

и их концентрации столь велики, что не поможет ни один фильтр.

this is why firefighters travel with their own air supply.

Именно поэтому пожарные работают с отдельным запасом воздуха.

But further away, the situation is different.

Но по мере отдаления ситуация меняется.

While there's still a range of chemicals,

Вредные вещества всё ещё присутствуют в воздухе,

they’ve mostly aggregated into tiny solid or liquid particles

но в виде мельчайших жидких или твёрдых частиц

smaller than 2.5 microns in diameter.

диаметром менее 2,5 микронов.

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

Эти взвешенные частицы составляют видимый и имеющий запах дым,

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

и он особо опасен для детей, пожилых людей

и имеющих заболевания дыхательных путей или сердечно-сосудистой системы.

and those with respiratory or cardiovascular diseases.

Luckily, the majority of these particulates are still large enough

Но большинство эти микрочастиц настолько велики,

to be captured by the most basic filters,

что их могут улавливать почти все обычные фильтры,

which are made of polypropylene or glass strands

сделанные из полипропилена или стекловолокна

roughly 1/10 the width of a human hair.

и имеющие толщину примерно 1/10 человеческого волоса.

Under a microscope, they look like a thick forest,

Под микроскопом материал этих фильтров напоминает густой лес,

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

а его «ветки» обладают особым свойством.

Typically, when you use a sieve,

Как правило, когда вы пользуетесь ситом,

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

вы улавливаете с его помощью частицы большего размера, чем его отверстия.

But these polypropylene branches can catch particles much smaller

Полипропиленовые «ветки» способны улавливать даже частицы,

размер которых намного меньше пространства между ними.

than the gaps between them.

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

Это связано с тем, что при столкновении частиц с нитью

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

под действием сил Ван-дер-Ваальса они прилипают, как если бы это была липучка.

Plus, size-based filters can use electrically charged fibers

К тому же, в фильтрах этого типа могут использоваться

электрически заряжённые волокна,

that attract particles not already on a collision course.

которые притягивают находящиеся вблизи частицы.

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

Так, даже простая маска N95 может задерживать

как минимум 95% воздушных загрязнителей.

И точно так же маска N100

And why an N100 mask

или очиститель воздуха с высокоэффективным фильтром

or an air purifier with a high efficiency particulate air filter

can catch at least 99.97% of particulates.

могут улавливать не менее чем 99,97% загрязнителей воздуха.

With a tight seal,

И за счёт герметичности с таким уровнем фильтрации

this level of protection will filter out most airborne pollution.

можно защититься от большинства загрязнений в воздухе.

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

Однако некоторые загрязнители слишком малы для такой защиты,

including ozone molecules.

в том числе молекулы озона.

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

Они чуть больше молекул кислорода, необходимого нам для дыхания.

and exposure is associated with asthma, respiratory conditions,

Воздействие озона может вызвать астму, респираторные заболевания

and even premature death.

и даже преждевременную смерть.

Our best chance to filter them are activated carbon masks.

Лучшее средство уберечься от озона — респираторы с активированным углем.

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

Под микроскопом активированный уголь

напоминает крупные пчелиные соты чёрного цвета,

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

а его микропористая структура может удерживать крошечные молекулы озона.

But this material still needs help to capture other pollutants

Но этот материал не очень хорошо улавливает другие загрязнители,

like hydrogen sulfide, chlorine, and ammonia.

такие как сероводород, хлор и аммиак.

For these threats, we need to combine the activated carbon

Для защиты от этих вредных факторов необходимо добавить к углю

with some simple chemistry.

ещё немного химии.

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

В случае с кислотными загрязнителями

мы можем пропитать фильтр осно́вным веществом.

Затем при соприкосновении двух веществ они вступят в реакцию, и газ поглотится.

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

Similarly, we can use acids to trap basic pollutants.

Точно так же с помощью кислот можно улавливать осно́вные загрязнители.

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

Даже с хорошим респиратором стоит проверять показатели качества воздуха

and to stay indoors when the threat level is high.

и оставаться дома при высоком уровне загрязнения.

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

Вы должны быть уверены, что помещения также имеют хорошую герметичность.

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

Для этого необходимо закрыть окна, выключить наружную вентиляцию

и использовать очистители воздуха, оснащённые фильтром HEPA

and using HEPA filter equipped air purifiers

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

или их более дешёвые аналоги типа ящиков «сделай сам» Corsi-Rosenthal.

Following these guidelines can help us breathe easy

Соблюдение всех этих рекомендаций поможет «дышать спокойно»,

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

а мы продолжим работать

над средствами защиты от этих и других загрязнителей.