Сверкающий зеленый, серебро, ослепительный красный - ничто так не радует, как фейерверк. Во всем мире эти красочные всполохи - обычное дело во время национальных праздников, религиозных фестивалей и в период новогодних празднеств. Благодаря усовершенствованным технологиям фейерверки становятся все более зрелищными. Однако, несмотря на все это, базовая химия, лежащая в основе фейерверков, долгое время оставалась неизменной.
Темная сторона светового шоу
Фейерверки были изобретены в Китае около тысячи лет назад, после открытия пороха. Когда порох помещали в трубку и зажигали с помощью запала, это приводило к громкому взрыву, что и начали использовать для празднования семейных торжеств.
Спектр цветов, который мы видим в фейерверках, зависит от металлических соединений, горящих в воздухе. Например, стронций дает нам красный цвет, а медь - сине-зеленый.
Некоторая часть энергии реакции горения передается электронам в ионах металлов, которые переходят в более высокое энергетическое состояние. Эти возбужденные электроны затем возвращаются в свое основное состояние, высвобождая энергию в виде фотона света. Длина волны или цвет зависит от зазора между энергетическими состояниями электронов, который различен для каждого металла.
Сегодня фейерверки доступны как никогда раньше. По мере того, как фейерверки становились все более масштабными и распространенными, ученые пытались понять влияние на окружающую среду запуска этих горящих химикатов в небо над нами.
Влияние на климат многовекового развлечения
Калий выделяется в больших количествах, чем любой другой металл, потому что он используется в соединениях, известных как окислители, чтобы заставить фейерверк гореть, а не обеспечивать цвет. По оценкам, проведенным в Соединенном Королевстве, в 2019 году на фейерверки пришлось 28 % выбросов калия. Однако калий не считается опасным и является важным природным минералом для растений.
Исследование фестиваля Сан-Хуан в Испании показало, что металлы, выделяемые фейерверком, могут оставаться в воздухе в течение нескольких дней после этого. В частности, уровень стронция был в 86 раз выше нормы. Стронций редко производится из других источников загрязнения, поэтому он может выступать в качестве хорошего экологического маркера для фейерверков, тем более что эти красные цвета так популярны.
По-прежнему существует ограниченная информация о том, вредны ли эти выбросы для нас, если мы их вдыхаем. Долгосрочное воздействие на здоровье может оказывать так много различных генетических факторов, образ жизни и окружающая среда, что было бы сложно возложить вину за загрязнение на фейерверк. Однако ученые могут анализировать загрязнители на предмет того, что они могут причинить вред.
Влияние на организм человека
Помимо металлов, используемых для создания цветов, при горении фейерверков также выделяются газы и мелкие частицы. Исследование, проведенное в Испании во время празднования Лас-Фальяс, обнаружило кратковременное увеличение количества загрязняющих веществ, включая мелкие частицы, оксиды азота и диоксид серы.
Все эти загрязнители могут усугублять симптомы астмы и обнаруживаются в высоких концентрациях во многих городах, таких как Милан и Варшава, в основном из-за выбросов транспортных средств и производства энергии. Эти мелкие частицы могут попасть глубоко в легкие и даже в кровоток, увеличивая риск сердечных и легочных заболеваний.
Огонь и вода
Одними из распространенных ингредиентов фейерверков являются перхлораты, химические вещества с высокой реакционной способностью, содержащие хлор и кислород. Они используются для запуска фейерверков в небо, а также являются компонентом ракетного топлива. Однако в нашем организме перхлорат может блокировать попадание ионов йода в щитовидную железу, что важно для выработки гормонов.
Лесные пожары также часто возникают из-за фейерверков, особенно в жарких и засушливых районах летом. Исследователи, анализирующие лесные пожары на западе США в период с 1992 по 2015 год, обнаружили резкий их всплеск на 4 июля. В День независимости возникает почти в три раза больше лесных пожаров по вине человека.
Альтернатива
В последние годы некоторые города перешли на использование дронов вместо фейерверков для своих празднований. Сотни дронов со светодиодами могут создавать в небе гораздо более сложные конструкции, чем это было бы возможно с помощью фейерверков. Дроны не представляют опасности возгорания и работают намного тише, поэтому они с меньшей вероятностью могут расстроить людей и домашних животных, а также диких животных, обитающих поблизости.
Тем не менее свист, хлопки и искры фейерверка - все это часть шоу.
