Пиротехнические изделия используют для создания развлекательных шоу и празднования особых событий на протяжении многих веков. Ученые Пермского Политеха рассказали интересные факты о фейерверках, особенностях пороха и состава пиротехнической смеси, ее воздействии на экологию и человека, а еще — о том, как не стать жертвой пиротехники и вместо праздников не угодить в больницу.
В Пермском Политехе рассказали о том, как устроен фейерверк / © Getty images
Фейерверк устроен очень просто. Конечно, все зависит от «навороченности» салюта, некоторые из них можно запускать удаленно, с помощью специальной программы. Но «одиночный» фейерверк устроен довольно просто. Он состоит из корпуса — картонной трубки (гильзы), которая определяет направление для снопа искр и защищает содержимое от внешнего воздействия — и зажигательного шнура (фитиля).
Через нее огонь попадает к пиротехнической смеси — пороху и различным химическим соединениям, которые при горении дают разноцветные вспышки. Некоторые фейерверки содержат пищалки и свистки для создания звуковых эффектов. Это возможно благодаря особой смеси химических соединений, которые при запуске салюта создают высокочастотные звуки.
Дымный порох изобрели в Китае в Х веке, делали его из смеси угля, серы и селитры. Изначально его добавляли именно в фейерверки, и только через 200 лет начали применять в военных целях. Со временем дымный порох в оружии заменили более эффективными и бездымными видами. Например, пироксилиновым порохом — более 90 процентов его состава представлено нитроцеллюлозой, которую получают при взаимодействии волокон целлюлозы и водных растворов азотной и серной кислот. Однако дымный порох до сих пор используют в воспламенительных устройствах и гражданской промышленности.
«Для удешевления в составе фейерверков можно использовать утилизируемые баллиститные пороха или вторичные отходы пороховых заводов. Для современных фейерверков подойдет любой порох с необходимыми ограничениями по температуре и скорости горения, количеству выделяемого дыма, — рассказывает Эмиль Ибрагимов, доктор технических наук, профессор кафедры проектирования и производства энергетических конденсированных систем и изделий из них для ракетно-космической техники и энергетических установок ПНИПУ. — Однако из-за специфичности характеристик фейерверочных порохов применить в военном деле его не получится».
Баллиститные пороха состоят из нитратов целлюлозы и труднолетучего пластификатора — например, нитроглицерина. Их используют в артиллерийских метательных снарядах и активно-реактивных системах. На утилизацию отправляют пороха с истекающим сроком годности или те виды, которые устарели и не подходят для использования в современном оружии.
Состав пиротехнической смеси определяет цветовой эффект фейерверка. Например, карбонат стронция придает искрам красный оттенок, карбонат бария – зеленый, оксид меди – голубой, оранжевый цвет получается благодаря солям кальция, а желтый — солям натрия и так далее. Усиливает яркость световых эффектов пероксид бария, а интенсивность вспышкам добавляет пероксид калия. Алюминий, магний и титан в составе позволяют создавать белые вспышки, золотые получают с помощью железа.
Кстати, узор из искр при горении бенгальского огня также возникает благодаря присутствию в составе магния или алюминия, а также железных и стальных опилок, отмечает эксперт Пермского Политеха.
Перхлораты калия и аммония — это дешевые окислители, которые благодаря большому количеству кислорода обеспечивают горение фейерверка. При запуске их большая часть сгорает в воздухе, оставшиеся частицы рассеиваются. Вдыхать дым и хлорсодержащие частицы не рекомендуется — это вызывает кашель. Кроме пиротехнических смесей, перхлораты применяют в составе твердых ракетного топлива и взрывчатых веществ. В медицине перхлорат калия используют как защиту от радиационного излучения.
В дымке (конденсированной фазе — если говорить научным языком) остаются также углеродсодержащие или тугоплавкие частицы, их объем может варьироваться: при низкой температуре горения и недостатке кислорода он растет.
«Часто после новогодней ночи остаются «пустышки» из-под фейерверков. Это многокомпонентный материал, к тому же с остатками «взрывной» химии. Единственная дорога для использованных фейерверков — на полигон. Хлопушки – еще один источник мусора. В советском прошлом их наполняли разноцветными бумажными конфетти, которые, попав в почву, разлагались и не причиняли вреда природе. Сейчас внутри хлопушек — блестящий пластик. Полностью разлагается он крайне долго и в процессе распадается на микропластик, который загрязняет почву, воду и попадает в организм человека», — добавляет Нина Вишневская, доктор медицинских наук, профессор кафедры безопасности жизнедеятельности ПНИПУ.
«В соответствии с ГОСТом, выделяют пять основных классов опасности для пиротехнической продукции. Пиротехнику I-III классов считают практически безопасной. Ее можно купить и применить без наличия специальных разрешений и навыков запуска. Радиус опасной зоны для этих классов пиротехники составляет от 50 сантиметров до 20 метров.
Если пиротехнику I класса (бенгальские огни, хлопушки, фонтаны холодного огня) можно применять в помещении, то изделия II и III класса опасности применять разрешено лишь на открытых пространствах. Речь идет о петардах, фонтанах, наземных фейерверках, ракетах и салютных батареях, — рассказывает Нина Вишневская.
О чем следует помнить? Неосторожное обращение с пиротехникой или неправильное ее хранение может легко привести к воспламенению и пожару. Необходимо требовать у продавца документы, поскольку фейерверки, бенгальские огни, петарды и хлопушки сомнительного качества несут угрозу для жизни. Кроме того, все пиротехнические изделия должны иметь подробные инструкции на русском языке. Необходимо обратить внимание на их внешний вид: они не должны быть мятыми, подмоченными, иметь трещины или другие повреждения корпуса или фитиля.
Какие могут быть последствия? Разрыв петард может сопровождаться вращением, свистом, выбросом дыма или цветных искр. Нередко их использование заканчивается больницей: петарды могут взорваться в руках, это приводит к серьезным механическим повреждениям и ожогам. При попадании в глаз необходимо его промыть проточной водой, закрыть чистым носовым платком и незамедлительно вызвать «скорую помощь». Неумелое обращение с бенгальским огнем способно воспламенить волосы.
Доктор медицинских наук напоминает, что к трагедии может привести ношение пиротехники в карманах (некоторые составы фейерверка могут взрываться от удара, трения или нагрева), сжигание пиротехнического изделия в костре, разборка изделия и механическое воздействие на него, использование пиротехники в нетрезвом состоянии.
«Есть и дополнительные неблагоприятные воздействия на людей при громких взрывах пиротехники. Это не что иное, как стрессорная нагрузка на детей, пожилых и высокочувствительных людей, а также животных и птиц. Были случаи, когда во время фейерверка собаки погибали из-за сердечного приступа. Страдают и птицы, многие из них не видят в темноте. Из-за взрывов у них начинается паника, они мечутся, врезаются в здания и серьезно травмируют себя», — добавляет Нина Вишневская.
Интересно, что накануне Нового года-2021 во многих европейских странах запретили фейерверки, чтобы не перегружать и так заполненные больницы. В России с января того же года в правила противопожарного режима внесли изменения, запрещающие запускать фейерверки с балконов и лоджий. Фейерверки помогают создать атмосферу торжества, подарить яркие впечатления о зимних праздниках, но стоит помнить о правилах безопасности.
