ما هي مكدسات الدخان؟

في وقت من الأوقات ، كان كل منزل أو عمل أو مصنع تقريبًا يحتوي على مدخنة أو مدخنة واحدة على الأقل تقذف تيارًا من الدخان. عندما كانت المنازل منتشرة وكانت المصانع صغيرة ، ربما لا يبدو الدخان مصدر قلق حقيقي. ومع نمو السكان والمصانع ، أصبح تأثير كل تلك المداخن أكثر وضوحًا.

المداخن عبارة عن أنابيب كبيرة تشبه المداخن تسمح للدخان والغازات بالخروج من المباني. ظهر أول استخدام لمصطلح المدخنة في عام 1836 ، في وقت مبكر من الثورة الصناعية. بينما يمكن كتابة المدخنة ككلمتين ("مكدس الدخان") ، الكلمة المركبة مدخنة هو الإملاء المفضل. على المدى مكومات المدخنة يشير إلى جزء المدخنة فوق السطح.

برغم من مدخنة هي كلمة أخرى للمدخنة ، يستخدمها الناس عمومًا مدخنة عند الإشارة إلى المداخن على المنازل ، و مدخنة عند الإشارة إلى مداخن المصانع التجارية أو مداخن محطات الطاقة.

يجب أن تكون تصميمات المداخن طويلة بما يكفي لإطلاق الغازات والدخان فوق طبقة الانعكاس المحلي. ثم يرتفع الدخان وينفجر بعيدًا بدلاً من الاستقرار في المنطقة المجاورة. تحدث الانقلابات السطحية ، عادة في الليل ، عندما تبرد الأرض الباردة الهواء الموجود فوقها مباشرة ، ويبقى الهواء البارد الأثقل في مكانه. قد يصل سمك الانقلابات الليلية إلى بضع مئات من الأقدام ، لذا يجب تصميم المداخن لتكون أطول من الظروف المحلية.

نظرًا لأن الدخان يحتاج إلى الارتفاع ، فقد لا يُسمح باستخدام أغطية المطر. يجب على المصممين أيضًا التفكير في كيفية تأثير المباني المحيطة أو الميزات الطبيعية على تدفق الغازات والدخان المنبعث.

قد تحتوي المداخن الحديثة على المرسبات الكهروستاتيكية مثبتة لالتقاط الجسيمات (الرماد والسخام) للحد من تلوث الهواء. تستخدم هذه المرسبات قطبين كهربائيين. يتسبب القطب الأول في تكوين السخام أو الرماد لشحنة سالبة. يحتوي القطب الثاني على شحنة موجبة قوية تجذب الجزيئات وتحملها. تختلف المرسبات الكهروستاتيكية ، اعتمادًا على نوع السخام والرماد الذي ينتقل عبر المدخنة.

تتطلب الحركة الجوية اعتبارًا إضافيًا للسلامة بالنسبة إلى المداخن: يجب أن تحتوي على أضواء لتحذير الطائرات. اعتمادًا على المنطقة ، قد يصل ارتفاع محطة الطاقة ومداخن المصنع إلى أكثر من 900 قدم.

بشكل عام ، يشمل تلوث الهواء الخارجي الجزيئات الدقيقة والغازات الضارة والأوزون على مستوى الأرض. تأتي الجسيمات الدقيقة من حرق الوقود مثل الخشب والنفط والغاز الطبيعي والبنزين والفحم. تشمل الغازات الضارة ثاني أكسيد الكبريت وأكاسيد النيتروجين وثاني أكسيد الكربون وأول أكسيد الكربون والأبخرة الكيميائية. ينتج الأوزون على مستوى الأرض عن تفاعل الضباب الدخاني في المناطق الحضرية مع ضوء الشمس.

تتطلب محطات توليد الطاقة التي تحرق الوقود الأحفوري ، وخاصة الفحم ، مداخن لإطلاق الدخان والغازات المتولدة أثناء الاحتراق. تقلل المداخن الأطول من تأثير الملوثات على المنطقة المحلية عن طريق نشر الملوثات المنبعثة على مساحة أكبر.

تختلف الملوثات الناتجة عن حرق الفحم بناءً على كيمياء الفحم ، ولكن بشكل عام ، حرق الفحم تطلق ثاني أكسيد الكربون وأول أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكبريت وأكاسيد النيتروجين والزئبق والزرنيخ و البنزين. يأتي حوالي 40 في المائة من كهرباء العالم من محطات حرق الفحم. تولد جنوب إفريقيا حوالي 94 في المائة من الكهرباء عن طريق حرق الفحم بينما تولد الهند والصين ما بين 70 إلى 75 في المائة من الكهرباء عن طريق حرق الفحم.

تطلب وكالة حماية البيئة أن يتم فحص انبعاثات المداخن الخاصة بمحطات توليد الطاقة بالفحم سنويًا بواسطة مدقق حسابات مستقل. على الرغم من هذا الاختبار ، يتسبب تلوث الهواء الناتج عن محطات توليد الطاقة في حوالي 52000 حالة وفاة مبكرة في الولايات المتحدة ، وفقًا لعام 2013 معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا الدراسة ، مع حدوث عدد أكبر من الوفيات في شرق الولايات المتحدة حيث يحتوي الفحم على نسبة كبريت أعلى. تاريخياً ، كان لتلوث الهواء الناتج عن الفحم الناتج عن المداخن عواقب مميتة مماثلة.

في ديسمبر من عام 1952 ، أصبح الدخان المشترك الناتج عن حرق الفحم المنبعث من مداخن المنزل في لندن ومداخن المصانع كثيفًا بشكل خاص. أدى انعكاس غير متوقع في درجة الحرارة إلى حبس الدخان. تفاعلت أكاسيد الكبريت في الدخان مع بخار الماء في الضباب لتكوين قطرات حمض الكبريتيك. أثرت هذه القطرات بشكل خاص على أولئك الذين يعانون من أمراض الرئة الحالية.

تسبب الضباب الدخاني العظيم في لندن عام 1952 بشكل مباشر وغير مباشر في وفاة ما يقدر بنحو 12000 شخص. بالإضافة إلى ذلك ، وجدت دراسة حديثة للأطفال الذين تقل أعمارهم عن سنة واحدة أو الذين كانت أمهاتهم حوامل خلال الضباب الدخاني العظيم أن معدل الإصابة بالربو أعلى بنسبة 20٪ تقريبًا.