How do gas masks actually work? - George Zaidan

Translator: Trần Thái Hưng Reviewer: Trang Do Nu Gia

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

Bạn có thể nghĩ mặt nạ phòng độc là những thiết bị trông hầm hố, ma quái,

mang phong cách quân đội

only found in spy movies or World War I museums.

chỉ được thấy trong các bộ phim gián điệp hoặc bảo tàng Thế chiến thứ nhất.

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

Nhưng có lẽ bạn cũng đã sở hữu một chiếc mặt nạ sử dụng công nghệ tương tự.

Và trong tương lai gần, chúng ta có thể sẽ cần phải dựa vào những bộ lọc này

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

as part of our everyday lives.

như một phần trong cuộc sống hàng ngày của mình.

In addition to emerging diseases,

Ngoài các bệnh mới nổi,

wildfire frequency has more than tripled from 1996 to 2021.

tần suất cháy rừng còn tăng hơn gấp ba lần từ năm 1996 đến năm 2021.

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

Đám cháy càng kéo dài và lan rộng hơn,

thì khói càng ảnh hưởng đến nhiều người hơn mỗi năm.

Climate change is also causing more hot, sunny days,

Biến đổi khí hậu cũng đang gây ra nhiều ngày nắng nóng hơn,

đẩy nhanh quá trình sản xuất tầng ozone độc hại trên mặt đất.

which accelerates the production of toxic ground level ozone.

Vậy những chiếc mặt nạ này hoạt động ra sao,

So, how do these masks work,

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

và liệu chúng có bảo vệ ta khỏi mối đe dọa trong không khí mới và cũ không?

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

Vâng, quy tắc đầu tiên của bộ lọc là đảm bảo sự che chắn chặt chẽ.

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

Nếu không có điều đó, ngay cả mặt nạ tốt nhất trên thế giới cũng vô dụng.

So assuming your mask is on tight,

Giả sử khẩu trang của bạn đã được đeo kín,

this technology can capture pollutants in one of two ways:

công nghệ này có thể thu giữ các chất ô nhiễm theo một trong hai cách:

filtering them out by size or attracting specific chemical compounds.

lọc chúng theo kích thước hoặc thu hút các hợp chất hóa học cụ thể.

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

Để hiểu ví dụ về cách tiếp cận đầu tiên, chúng ta hãy xem xét khói lửa cháy rừng.

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

Khi rừng bị cháy, chúng tạo ra nhiều loại chất hóa học.

At close range, there are so many different pollutants

Ở cự ly gần, có rất nhiều chất ô nhiễm khác nhau

at such high concentrations that no filter could help you—

ở nồng độ cao đến mức không bộ lọc nào có thể giúp được bạn—

this is why firefighters travel with their own air supply.

đây là lý do tại sao lính cứu hỏa phải di chuyển bằng nguồn cấp khí của riêng họ.

But further away, the situation is different.

Nhưng ở xa hơn, tình hình lại khác.

While there's still a range of chemicals,

Mặc dù vẫn còn nhiều loại chất hóa học,

they’ve mostly aggregated into tiny solid or liquid particles

nhưng chúng chủ yếu chỉ tập hợp thành các hạt rắn hoặc lỏng

smaller than 2.5 microns in diameter.

nhỏ hơn 2,5 micron đường kính.

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

Vật chất dạng hạt này là phần lớn những gì bạn nhìn thấy và ngửi thấy trong khói,

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

và nó đặc biệt nguy hiểm cho trẻ em, người già

and those with respiratory or cardiovascular diseases.

và những người mắc các bệnh về đường hô hấp hoặc tim mạch.

Luckily, the majority of these particulates are still large enough

May mắn thay, phần lớn các hạt này vẫn đủ lớn

to be captured by the most basic filters,

để được thu giữ bởi các bộ lọc cơ bản nhất,

which are made of polypropylene or glass strands

được làm bằng polypropylen hoặc sợi thủy tinh

roughly 1/10 the width of a human hair.

có chiều rộng gần bằng 1/10 chiều rộng của một sợi tóc người.

Under a microscope, they look like a thick forest,

Dưới kính hiển vi, chúng trông giống như một khu rừng rậm,

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

và ở quy mô này, những cấu trúc dạng nhánh này có một đặc tính đặc biệt.

Typically, when you use a sieve,

Thông thường, khi sử dụng cái rây,

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

bạn sẽ lọc ra các vật thể lớn hơn lỗ rây.

But these polypropylene branches can catch particles much smaller

Nhưng những nhánh polypropylene này có thể bắt các hạt nhỏ hơn nhiều

than the gaps between them.

so với khoảng cách giữa chúng.

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

Đó là bởi vì khi một hạt va chạm với một sợi,

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

lực van der Waals sẽ khiến nó dính chặt như thể nó được làm bằng băng gai dính.

Plus, size-based filters can use electrically charged fibers

Thêm vào đó, các bộ lọc dựa trên kích thước có thể sử dụng các sợi tích điện

that attract particles not already on a collision course.

để thu hút các hạt chưa bị bắt trong quá trình va chạm.

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

Đây là cách mà ngay cả một mặt nạ N95 đơn giản

cũng có thể bắt được ít nhất 95% chất dạng hạt.

And why an N100 mask

Và là lý do tại sao mặt nạ N100

or an air purifier with a high efficiency particulate air filter

hoặc máy lọc không khí có bộ lọc hạt năng suất cao

can catch at least 99.97% of particulates.

có thể bắt ít nhất 99,97% các loại hạt.

With a tight seal,

Với sự che chắn chặt chẽ,

this level of protection will filter out most airborne pollution.

mức độ bảo vệ này sẽ lọc ra hầu hết ô nhiễm trong không khí.

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

Thật không may, một số chất ô nhiễm vẫn còn quá nhỏ đối với phương pháp này,

including ozone molecules.

bao gồm cả các phân tử ozone.

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

Chúng chỉ vừa đủ lớn hơn lượng oxy mà chúng ta cần để thở một chút

and exposure is associated with asthma, respiratory conditions,

và việc tiếp xúc nhiều với chúng sẽ khiến ta dễ mắc hen suyễn, các bệnh về hô hấp

and even premature death.

và thậm chí tử vong sớm.

Our best chance to filter them are activated carbon masks.

Cơ hội tốt nhất để chúng ta lọc chúng chính là mặt nạ than hoạt tính.

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

Ở cấp độ vi mô, than hoạt tính trông giống như một tổ ong đen rộng lớn,

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

và cấu trúc vi xốp của nó có thể bẫy các phân tử ozone nhỏ.

Nhưng vật liệu này vẫn cần vài sự kết hợp để có thể thu giữ được

But this material still needs help to capture other pollutants

like hydrogen sulfide, chlorine, and ammonia.

các chất ô nhiễm khác như hydro sunfua, clo và amoniac.

For these threats, we need to combine the activated carbon

Với những mối đe dọa này, chúng ta cần kết hợp than hoạt tính

with some simple chemistry.

với một số chất hóa học đơn giản.

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

Nếu chất ô nhiễm có tính axit, ta có thể cho một hóa chất có tính kiềm vào bộ lọc.

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

Sau đó, khi cả hai gặp nhau, chúng phản ứng và khí sẽ bị giữ lại.

Similarly, we can use acids to trap basic pollutants.

Tương tự, chúng ta có thể sử dụng axit để bẫy các chất ô nhiễm có tính kiềm.

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

Ngay cả có khẩu trang phù hợp, vẫn nên kiểm tra các chỉ số chất lượng không khí

and to stay indoors when the threat level is high.

và ở trong nhà khi mức độ đe dọa cao.

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

Và cũng giống như mặt nạ, bạn cần đảm bảo ngôi nhà của mình được niêm phong tốt.

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

Bạn có thể làm điều này bằng cách đóng kín các cửa sổ, tắt quạt thông hơi bên ngoài

and using HEPA filter equipped air purifiers

và sử dụng máy lọc không khí được trang bị bộ lọc HEPA

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

hoặc hộp Corsi-Rosenthal, một thiết bị lọc tương tự, có thể tự làm với giá rẻ hơn.

Following these guidelines can help us breathe easy

Việc làm theo những hướng dẫn này có thể giúp chúng ta dễ thở hơn

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

trong lúc cố gắng ngăn chặn những chất ô nhiễm này xâm nhập vào môi trường.