gh ВЗОРВАТЬ ДО НАНОЧАСТИЦ

Сотрудники Института динамики геосфер РАН под руководством академика Виталия Васильевича Адушкина впервые исследовали наночастицы, образующиеся при массовых химических взрывах. В идеале ученые хотели бы разработать метод коммерческого производства порошков из наночастиц с помощью управляемых взрывов. Такие порошки, как они пишут, могут найти практическое применение, например, в качестве средства защиты от некоторых видов биологического оружия или для решения проблем, связанных с загрязнением окружающей среды.

Массовые химические взрывы - один из существенных источников антропогенных частиц в атмосфере (по современным оценкам, антропогенную природу имеет более 10% от общей массы мелкодисперсной пыли и аэрозолей в атмосфере Земли). Из-за своих малых размеров (от 1 до 1000 нм) и высокой дисперсности наномасштабные частицы облают повышенной подвижностью и живут в атмосфере около 100 суток. С одной стороны, они атмосферу загрязняют, а с другой – очищают, будучи центрами конденсации при образовании ядовитых аэрозолей оксидов азота и серы. Частицы влияют на прозрачность и химию атмосферы, переносят элементы тяжелых металлов и радиоактивных изотопов и, в конечном счете, воздействуют на климат.

На первом этапе исследований ученых интересовала зависимость образования частиц от характера взрыва, в том числе от вида взрывчатого вещества, а также от типа горной породы и ее физико-механических свойств. Эксперименты проводили в гранитном массиве Фенноскандии около Выборга. На поверхности гранита на открытой площадке взрывали шашки прессованного тротила весом 200 г. После первого взрыва наночастиц оказалось слишком мало для подробного изучения. Пришлось взрывать трижды на одном и том же месте, каждый раз укладывая тротиловую шашку в воронку от предыдущего взрыва. Образовавшиеся при взрывах частицы улавливали на волокнистые пылесборники, представляющие собой фильтры Петрянова, и собирали на поверхности воронок, а для контроля анализировали фильтры, не подвергнутые действию взрыва, но заранее помещенные в то же место. Специалистам удалось сфотографировать при оптическом и электронном увеличении около 1000 наночастиц - вполне достаточное для анализа количество.

На контрольных фильтрах никаких частиц не оказалось, а при взрыве они возникают. Их размер варьировал от 20 нм до 240 мкм. Ученые выделили две разновидности частиц: осколочного и капельного типа. Осколочные частицы несколько крупнее. Химический анализ показал, что возникли они, несомненно, в результате дробления гранитной породы. Значительная их часть образовалась после второго и третьего взрывов из более крупных частиц, возникших при первом взрыве. Капельные частицы – результат не дробления, а конденсации расплавленных веществ породы и газообразных продуктов взрыва на волокнах фильтров. На такое происхождение указывает не только форма, но и малые размеры. Из-за размеров и недостаточного количества самих капельных частиц ученым не удалось исследовать их минералогический состав. Разумно ли налаживать коммерческое производство нанопорошков, взрывая скалы, и каково влияние взрывных работ на состояние атмосферы, покажут дальнейшие исследования.

***