Қорғаныш газ маскасы: Ауадағы зиянды заттар мен уытты газдардан қорғану

Кіріспе

Ауадағы зиянды заттар мен уытты газдардан қорғану

Газ маскасы – бұл киюшіні ауадағы зиянды заттар мен уытты газдарды жұтудан қорғауға арналған жеке қорғаныш құралы. Маска мұрын мен ауызды тығыз жауып, сондай-ақ көздерді және беттің өзге де осал жұмсақ тіндерін қорғайды. Көптеген газ маскалары респираторлардың да қызметін атқарады, бірақ «газ маскасы» деген сөз көбінесе әскери жабдыққа (мысалы, далалық қорғаныш маскасы) қатысты қолданылады, осы мақалада осы мән қолданылады. Газ маскасы пайдаланушыны жұтыну, дем алу және көз арқылы тікелей байланыс арқылы зиянды заттардың әсерінен ғана қорғайды (көптеген зиянды заттар көзбен байланысқанда әсер етеді). Газ маскаларының біріктірілген сүзгілері биологиялық немесе химиялық жағдайда шамамен 8 сағатқа дейін қызмет етеді. Нақты химиялық заттарға қарсы сүзгілер 20 сағатқа дейін жұмыс істей алады. Ауадағы уытты заттар газ (мысалы, хлор немесе ипек газы) немесе бөлшектер (мысалы, биологиялық агенттер) түрінде болуы мүмкін. Көптеген сүзгілер екі түрлі зиянды заттан да қорғайды. Алғашқы газ маскалары көру үшін шыныдан, микадан немесе целлюлоза ацетатынан жасалған дөңгелек линзаларды пайдаланған. Шыны мен мика тез сынып, жиі алмастыруды қажет еткен. Кейіннен Triplex линзалары (шыны арасында целлюлоза ацетаты линзасы) танымал болды және жай целлюлоза ацетатымен бірге 1930 жылдарға дейін стандартқа айналды. Панорамалық линзалар 1930 жылға дейін кеңінен қолданылмады, бірақ соғыс кезінде де қолданылған мысалдары бар (Австро-Венгрия 15М). Кейіннен берік поликарбонат қолданыла бастады. Кейбір маскаларда бір немесе екі кішкентай ауа сүзгісі орнатылған, ал басқаларында газ маскасына құбыр арқылы жалғанған үлкен ауа сүзгісі болады, осы құрылым кейде ауамен қамтамасыз етілетін респиратормен шатастырылады, онда таза ауаның (қышқылтек баллондары) баламалы көзі қарастырылған.

Ерте дем алу құрылғылары

Popular Mechanics журналына сәйкес, "Ежелгі Грецияда әдеттегі кеуекті сүңгіні газ маскасы ретінде пайдаланған". 850 жылы Бану Муса ағайындары жариялаған "Тапқыр құрылғылар" кітабында газ маскасы сипатталған, ол киюшіге улы ортада қауіпсіз тыныс алуға мүмкіндік берген. 1785 жылы Жан Франсуа Пилат де Розье респираторды ойлап тапты. Респиратордың алғашқы үлгілерін 1799 жылы Александр фон Гумбольдт Пруссияда кен инженері болып жұмыс істеген кезде қолданған. Қазіргі заманғы газ маскасының алғашқы нұсқасын 1847 жылы Льюис П. Хаслетт ойлап тапты, ол мұрын мен ауыз арқылы тыныс алуға, шам тәрізді сүзгі арқылы ауа тартуға және ауаны атмосфераға шығаруға арналған құрылғы болды. First Facts басылымы "қазіргі заманғы түріне ұқсас газ маскасын" 1849 жылдың 12 маусымында Луисвиллде (Кентукки штаты) Льюис Фектик Хаслетт патенттегенін хабарлайды. Хаслеттке берілген АҚШ патенті №6,529 ауадан шаңды сүзгілейтін алғашқы "ингалятор немесе өкпе қорғаушыны" сипаттайды. Алғашқы үлгілерін 1854 жылы шотланд химигі Джон Стенхаус және 1870 жылдары физик Джон Тиндалл жасаған. Тағы бір ерте үлгі – 1912 жылы Гаррет Морган ойлап тапқан және 1914 жылы патенттелген "Қауіпсіз капот және түтіннен қорғаушы". Бұл қарапайым құрылғы еденге түсетін екі шлангы бар мақтадан жасалған капоттан тұрды, бұл киюшіге сол жердегі таза ауамен тыныс алуға мүмкіндік берді. Сонымен қатар, ауаны жақсырақ сүзгілеу үшін шлангтардың ұштарына ылғалды кеуекті сүңгілер салыныпты.

Бірінші дүниежүзілік соғыс

Бірінші дүниежүзілік соғыс химиялық қарудың кең қолданылуына байланысты екі жақта да газ маскаларын жаппай өндіру қажеттігін тудырды. Неміс әскері 1915 жылғы 22 сәуірде Бельгиядағы Ипр шайқасының екінші кезеңінде одақтас әскерлерге қарсы тұңғыш рет улы газды сәтті қолданды. Оған жауап ретінде мамырдың 1-іне дейін әскерлерге муслинге оралған мақта таратылды. Бұдан кейін Джон Скотт Холдейн ойлап тапқан Black Veil Respirator пайда болды – ол қара мақтадан жасалған мақталық жамылғы, ауызға қара мақтадан тігілген мата арқылы бекітілген, сіңіретін ерітіндіге малынған. Black Veil респираторын жақсартуды көздеген Клуни Макферсон химиялық заттарды сіңіретін матадан жасалған маска құрады, ол бүкіл басқа жабысатын болды. Бұл кенептен жасалған капюшон, хлорды сіңіретін химиялық заттармен өңделген және мөлдір микадан жасалған көзге арналған линзасы бар еді. Макферсон 1915 жылғы 10 мамырда өз идеясын Британдық соғыс кеңсесінің газға қарсы қызметіне ұсынды, жақын арада прототиптер жасалды. Бұл дизайнды британдық армия қабылдап, 1915 жылғы маусымда британдық түтін капюшоны ретінде енгізді, ал Макферсон Улы газдардан қорғану жөніндегі соғыс кеңсесі комитетіне тағайындалды. Оның каскасына (PH каскасы) фосген, дифосген және хлоропикрин сияқты басқа да улы газдарды жеңу үшін күрделі сорбенттер қосылды. 1915 жылдың жазы мен күзінде Эдвард Харрисон, Бертрам Ламберт және Джон Сэдд Үлкен қорапты респираторды жасады. Бұл канистрлі газ маскасы сіңіретін материалдарды сақтайтын қалайы банкадан және шланг арқылы қосылғаннан тұрды, ол 1916 жылдың ақпанында әскерге таратыла бастады. Одан кейін, 1916 жылдың тамызынан бастап, ықшамдалған нұсқасы – Small Box Respirator барлық әскерге жалпы қолданысқа енгізілді. Бірінші дүниежүзілік соғыстың алғашқы газ маскаларында ағаш көмірінің улы газдарды жақсы сіңіретіні анықталды. 1918 жылға қарай кокос, каштан, ат каштаны және шабдалының қабықтары мен тұқымдарынан жасалған көмірдің ағаш көмірінен гөрі тиімдірек екені анықталды. Бұл қалдықтар соғысқа көмектесу үшін қайта өңдеу бағдарламалары аясында жұрттан жиналды. Әлемдегі алғашқы тиімді сүзгіленген белсендірілген көмір газ маскасын 1915 жылы орыс химигі Николай Зелинский ойлап тапты. Бірінші дүниежүзілік соғыста иттер майданға жиі жіберілгендіктен, оларға кигізілетін газ маскасының арнайы түрі жасалды. Бірінші дүниежүзілік соғыс кезінде және одан кейін майданға жақын әрекет ететін түрлі атты әскер бөлімдері үшін де газ маскалары жасалды. Америкада американдық және одақтас әскерлер үшін мыңдаған газ маскалары өндірілді. "Mine Safety Appliances" бас өндіруші болып табылды. Бұл маска кейіннен өнеркәсіпте кеңінен қолданылды.

The First World War brought about the first need for mass produced gas masks on both sides because of extensive use of chemical weapons. The German army successfully used poison gas for the first time against Allied troops at the Second Battle of Ypres, Belgium on April 22, 1915. An immediate response was cotton wool wrapped in muslin, issued to the troops by May 1. This was followed by the Black Veil Respirator, invented by John Scott Haldane, which was a cotton pad soaked in an absorbent solution which was secured over the mouth using black cotton veiling. Seeking to improve on the Black Veil respirator, Cluny MacPherson created a mask made of chemical absorbing fabric which fitted over the entire head. A canvas hood treated with chlorine absorbing chemicals, and fitted with a transparent mica eyepiece. Macpherson presented his idea to the British War Office Anti Gas Department on May 10, 1915; prototypes were developed soon after. The design was adopted by the British Army and introduced as the British Smoke Hood in June 1915; Macpherson was appointed to the War Office Committee for Protection against Poisonous Gases. More elaborate sorbent compounds were added later to further iterations of his helmet (PH helmet), to defeat other respiratory poison gases used such as phosgene, diphosgene and chloropicrin. In summer and autumn 1915, Edward Harrison, Bertram Lambert and John Sadd developed the Large Box Respirator. This canister gas mask had a tin can containing the absorbent materials by a hose and began to be issued in February 1916. A compact version, the Small Box Respirator, was made a universal issue from August 1916. In the first gas masks of World War I, it was initially found that wood charcoal was a good absorbent of poison gases. Around 1918, it was found that charcoals made from the shells and seeds of various fruits and nuts such as coconuts, chestnuts, horse chestnuts, and peach stones performed much better than wood charcoal. These waste materials were collected from the public in recycling programs to assist the war effort. The first effective filtering activated charcoal gas mask in the world was invented in 1915 by Russian chemist Nikolay Zelinsky. Also in World War I, since dogs were frequently used on the front lines, a special type of gas mask was developed that dogs were trained to wear. Other gas masks were developed during World War I and the time following for horses in the various mounted units that operated near the front lines. In America, thousands of gas masks were produced for American as well as Allied troops. Mine Safety Appliances was a chief producer. This mask was later used widely in industry.

Екінші дүниежүзілік соғыс

Британдық Respirator, Anti Gas (Light) 1943 жылы британдықтар жасаған. Ол пластик және резеңке сияқты материалдан жасалған, бұл Бірінші дүниежүзілік соғыстағы газ маскаларымен салыстырғанда салмағын және көлемін едәуір азайтып, пайдаланушының бетіне жақсырақ және ыңғайлырақ жабысты. Басты жетістік – газ маскасының бүйініне бұралатын, оңай алмастырылатын сүзгілік канистрмен, шланг арқылы жалғанған жеке сүзгілік канистрді алмастыру болды. Сонымен қатар, оның алмастырылатын пластик линзалары да болды.

Қазіргі заманғы бетперде

Газ маскаларының дамуы химиялық агенттердің дамуымен қатар жүрді, ядролық дәуірде өлімге қаупі бар, биологиялық қару және радиоактивті шаңнан қорғану қажеттігін қанағаттандыра отырып. Дегенмен, теріге тікелей жанасу немесе ену арқылы зиян келтіретін, мысалы, күйдіргіш немесе уытты агенттерге қарсы газ маскасы ғана жеткілікті қорғаныс емес. Атмосферамен байланыстан қорғану үшін толық қорғаныш киімі де кию қажет. Азаматтық және жеке қорғаныс мақсатында адамдар көбінесе газ маскаларын сатып алады, себебі олардың ядролық, биологиялық немесе химиялық (НБК) шабуылдың зиянды әсерлерінен қорғайды деп санайды, бірақ бұл тек ішінара ғана рас, себебі газ маскалары тек тыныс алу жолдары арқылы сіңіруден ғана қорғайды. Көптеген әскери газ маскалары барлық НБК агенттерінен қорғайтын етіп жасалған, бірақ оларда осы агенттерге (салмақты) немесе тек тәртіпсіздікке қарсы агенттер мен түтінге (жеңіл және көбінесе оқу мақсатында қолданылады) қарсы сүзгілер болуы мүмкін. Жеңіл маскалар тек тәртіпсіздікті бақылау агенттерінен қорғануға арналған, НБК жағдайларына емес. Мұқият дайындық және газ маскалары мен басқа да қорғаныш құралдарының болуы химиялық агенттер шабуылдарының салдарынан болатын жарақаттарды азайта алады, бірақ толық қорғаныш киіммен жұмыс істеуге мәжбүр болған әскерлер тапсырмаларды орындауда тиімділігін жоғалтады, тез шаршайды және осы қарудың шабуылдау қаупінен психологиялық әсерге ұшырауы мүмкін. Суық соғыс кезінде ұрыс алаңында НБК қауіп-қатерінің үнемі болуы мүмкін деп есептелді, сондықтан әскерлер толыққанды жұмыс істей алатын қорғанысқа мұқтаж болды. Сондықтан қорғаныш киімдері, әсіресе газ маскалары, пайдаланушының жайлылығын арттыру және басқа жабдықтармен үйлесімділікті қамтамасыз ету үшін жаңа технологиялармен жабдықталды (су ішу құрылғыларынан бастап жасанды тыныс алу түтіктеріне, байланыс жүйелеріне дейін және т.б.). Иран-Ирак соғысы (1980-1988) кезінде Ирак Германия мен Франция сияқты еуропалық елдердің көмегімен химиялық қару бағдарламасын дамытты және оны ирандықтар мен ирактық күрдтерге қарсы кең ауқымда қолданды. Иран химиялық соғысқа дайын болған жоқ. 1984 жылы Иран Корея Республикасы мен Шығыс Германиядан газ маскаларын алды, бірақ корей маскалары Шығыс Азиялық емес адамдардың бетіне сәйкес келмеді, сүзгісі тек 15 минутқа ғана жететін, ал Шығыс Германиядан сатып алынған 5000 маска газ маскалары емес, емес, бояу шашыратуға арналған көзілдіріктер болып шықты. 1986 жылға дейін ирандық дипломаттар әлі де Еуропаға белсенді көмір мен сүзгі үлгілерін сатып алып, қорғаныс құралдарын отандық өндіріске енгізуге тырысты. 1988 жылдың сәуір айында Иран "Иран Яса" зауыттарында газ маскаларын отандық өндіріске енгізді.

Gas mask development since has mirrored the development of chemical agents in warfare, filling the need to protect against ever more deadly threats, biological weapons, and radioactive dust in the nuclear era. However, for agents that cause harm through contact or penetration of the skin, such as blister agent or nerve agent, a gas mask alone is not sufficient protection, and full protective clothing must be worn in addition to protect from contact with the atmosphere. For reasons of civil defence and personal protection, individuals often buy gas masks since they believe that they protect against the harmful effects of an attack with nuclear, biological, or chemical (NBC) agents, which is only partially true, as gas masks protect only against respiratory absorption. Most military gas masks are designed to be capable of protecting against all NBC agents, but they can have filter canisters proof against those agents (heavier) or only against riot control agents and smoke (lighter and often used for training purposes). There are lightweight masks solely for protection against riot control agents and not for NBC situations. Although thorough training and the availability of gas masks and other protective equipment can nullify the casualty causing effects of an attack by chemical agents, troops who are forced to operate in full protective gear are less efficient in completing tasks, tire easily, and may be affected psychologically by the threat of attack by those weapons. During the Cold War, it was seen as inevitable that there would be a constant NBC threat on the battlefield and so troops needed protection in which they could remain fully functional; thus, protective gear and especially gas masks have evolved to incorporate innovations in terms of increasing user comfort and compatibility with other equipment (from drinking devices to artificial respiration tubes, to communications systems etc.). During the Iran–Iraq War (1980–88), Iraq developed its chemical weapons program with the help of European countries such as Germany and France and used them in a large scale against Iranians and Iraqi Kurds. Iran was unprepared for chemical warfare. In 1984, Iran received gas masks from the Republic of Korea and East Germany, but the Korean masks were not suited for the faces of non East Asian people, the filter lasted for only 15 minutes, and the 5,000 masks bought from East Germany proved to be not gas masks but spray painting goggles. As late as 1986, Iranian diplomats still travelled in Europe to buy active charcoal and models of filters to produce defensive gear domestically. In April 1988, Iran started domestic production of gas masks by the Iran Yasa factories.

Құрылыс қағидалары

Абсорбция – (әдетте үлкен) денеге немесе субстратқа сіңірілу процесі, ал адсорбция – бетке жабысу процесі. Бұл әдіс бөлшектік және газ тәрізді зиянды заттарды жою үшін қолданылуы мүмкін. Кейбір химиялық реакциялар жүруі мүмкін, бірақ бұл қажетті шарт емес; әдіс тартымды күштер арқылы да жұмыс істей алады. Мысалы, егер нысана бөлшектері оң зарядталған болса, теріс зарядталған субстрат қолдануға болады. Субстраттардың мысалдары – белсендірілген көмір және цеолиттер. Бұл эффект өте қарапайым және тиімді болуы мүмкін, мысалы, өрттен қашқанда ауыз бен мұрынды ылғал матамен жабу. Бұл әдіс жану нәтижесінде пайда болатын бөлшектерді ұстауға тиімді болғанымен, уытты болуы мүмкін зиянды газдарды немесе тіршілік үшін қажетті оттегіні ығыстырып шығаратын газдарды сүзгіден өткізбейді.

Ескі газ маскаларының қауіпсіздігі

Газ маскаларының қызмет ету мерзімі сүзгілердің сіңіру қабілетімен шектеледі. Фильтрлер қауіпті химиялық заттарға толып қалғанда қорғауын тоқтатып, тіпті жабық болса да уақыт өте келе тозады. Көптеген газ маскалары ауа кіретін жерін жабатын тығыз қақпақтармен жабдықталады және ылғал мен ауадағы зиянды заттардың әсерінен сүзгінің тозуын болдырмау үшін вакуумдік қаптарда сақталады. Екінші дүниежүзілік соғыстан қалған, қолданылмаған газ маскаларының сүзгілері ешқандай қорғаныс бермей, ұзақ уақыт бойы химиялық құрамының өзгеруіне байланысты кигенде зиянды болуы мүмкін. Екінші дүниежүзілік соғыс және Кеңес Одағының суық соғыс кезеңіндегі кейбір газ маскаларында кризотил асбесті немесе кроцидолит асбесті қамтитын сүзгілер болған, сол кезде олардың зиянды екені белгісіз болған. Бұл материалдар сүзгілерде қанша уақыт қолданылғаны туралы нақты мәлімет жоқ. Әдетте, 40 мм жалғағыштарды пайдаланатын маскалар көбінесе жаңа үлгі болып табылады. Резеңке уақыт өте тозады, сондықтан қорапта сақталған, қолданылмаған "қазіргі заманғы" маскалар жарылып, ауа өткізіп алуы мүмкін. АҚШ-тың C2 фильтрінде (қара) алты валентті хром бар; АҚШ Армиясының химиялық корпусы жүргізген зерттеулер көрсеткендей, фильтрдегі оның мөлшері қауіпсіз деңгейде, бірақ ол канцероген екендігіне байланысты пайдалану кезінде сақ болу ұсынылады.

Кемшіліктер

Газ маскасының қорғанысы кейбір кемшіліктерімен бірге келеді. Әдеттегі газ маскасын киген адам тыныс алу үшін қосымша күш жұмсауға мәжбүр, сондай-ақ, бет бөлігі мен пайдаланушының беті арасындағы өлі кеңістікке байланысты, шығарылған ауаның бір бөлігі қайтадан дем алынады. Көмірқышқыл газына ұшырау шекті рұқсат етілетін деңгейден (сегіз сағаттық жұмыс уақытында 0,5% көлемді/9 грамм/м3; 15 минуттық әсер ету кезінде 1,4%/27 грамм/м3) көп есе артық болуы мүмкін: газ маскалары мен эластомерлік респираторлар үшін 2,6%-ға дейін; ал ұзақ мерзімді пайдалануда бас ауруы, дерматит және безеу пайда болуы мүмкін. Ұлыбританияның HSE оқулығы ауамен жабдықталмаған (яғни PAPR емес) респираторларды бір сағатқа дейін пайдалануды ұсынады.

Реакция және алмасу

Бұл принцип адамға зиянды заттардың көбінесе ауадан реактивті болуына негізделген. Бұл бөліну әдісі әдетте реактивті заттың (мысалы, қышқыл) немесе қатты материалға жабысқан қаптамасын пайдаланады. Мысалы, синтетикалық шайырлар. Оларды әртүрлі қасиеттері бар атомдардың әртүрлі топтарымен (әдетте функционалдық топтар деп аталады) жасауға болады. Сөйтіп, шайырды нақты бір уытты топқа бейімдеуге болады. Реактивті зат шайырмен жанасқанда, оған байланысып, ауа ағынынан шығарып тастайды. Бұл орында зияндылығы азырақ затқа алмасуы да мүмкін. Гипокальпан болса да, британдық әскерлерге окоптарда газ шабуылы кезінде кем дегенде біршама қорғаныс берген уақытша шара болды. Айлар өте келе және уытты газ жиі қолданыла бастағанда, күрделі газ маскалары жасалып, пайдалануға енгізілді. Газ маскасын жасауда екі негізгі қиындық бар:

Пайдаланушы көптеген түрлі уытты заттарға ұшырауы мүмкін. Әскери қызметшілер әсіресе әртүрлі уытты газдарға ұшырауға бейім. Дегенмен, егер маска нақты бір мақсатта қолданылса (мысалы, зауытта нақты бір уытты материалдан қорғау үшін), онда конструкциясы әлдеқайда қарапайым және құны төмен болуы мүмкін. Қорғаныс уақыт өте келе тозығып, әлсірейді. Сүзгілер бітеді, сіңіруге арналған субстраттар толады, ал реактивті сүзгілердегі реактивті заттар таусылады. Осылайша, пайдаланушы тек шектеулі уақытқа қорғанысқа ие болады, содан кейін маскадағы сүзгі құрылғысын ауыстыруы немесе жаңа маска қолдануы керек.