Fumée

Fumée d’un feu de forêt.

La fumée est l’ensemble des particules solides et liquides et des gaz en suspension dans l’air qui se dégagent lorsqu’une matière subit une pyrolyse ou une combustion, ainsi que la quantité d’air qui est entraînée ou mélangée d’une autre manière à la masse. Il s’agit généralement d’un sous-produit indésirable des feux (y compris les poêles et les lampes) et des foyers, mais elle peut également être utilisée pour la lutte contre les parasites (fumigation), la communication (signaux de fumée), la défense (écran de fumée) ou l’inhalation de tabac ou d’autres drogues. La fumée est parfois utilisée comme agent aromatisant et conservateur pour diverses denrées alimentaires. La fumée est aussi parfois un composant des gaz d’échappement des moteurs à combustion interne, en particulier des gaz d’échappement des moteurs diesel.

L’inhalation de fumée est la première cause de décès chez les victimes d’incendies intérieurs. La fumée tue par une combinaison de dommages thermiques, d’empoisonnement et d’irritation pulmonaire causés par le monoxyde de carbone, le cyanure d’hydrogène et d’autres produits de combustion.

Composition chimique

« Bling-bling » : Les parachutistes utilisent la fumée pour épeler.

La composition de la fumée dépend de la nature du combustible brûlé et des conditions de combustion.

Les feux avec une grande disponibilité d’oxygène brûlent à haute température et avec une faible quantité de fumée produite ; les particules sont principalement composées de cendres, ou dans les grandes différences de température, d’aérosol d’eau condensé. Une température élevée entraîne également la production d’oxydes d’azote. La teneur en soufre produit du dioxyde de soufre. Le carbone et l’hydrogène sont complètement oxydés en dioxyde de carbone et en eau. Les feux qui brûlent par manque d’oxygène produisent une palette beaucoup plus large de composés, dont beaucoup sont toxiques. L’oxydation partielle du carbone produit du monoxyde de carbone, les matériaux contenant de l’azote peuvent donner du cyanure d’hydrogène, de l’ammoniac et des oxydes d’azote. La teneur en chlore (par exemple dans le chlorure de polyvinyle) ou en autres halogènes peut conduire à la production de chlorure d’hydrogène, de phosgène, de dioxine, et de chlorométhane, de bromométhane et d’autres halocarbures.

La pyrolyse de la matière en combustion entraîne également la production de grandes quantités d’hydrocarbures, aliphatiques (méthane, éthane, éthylène, acétylène) et aromatiques (benzène et ses dérivés, hydrocarbures aromatiques polycycliques ; par exemple, le benzopyrène, étudié comme cancérigène, ou le réène), de terpènes. Des composés hétérocycliques peuvent également être présents. Les hydrocarbures plus lourds peuvent se condenser sous forme de goudron.

La présence de soufre peut conduire à la formation, par exemple, de sulfure d’hydrogène, de sulfure de carbonyle, de dioxyde de soufre, de disulfure de carbone et de thiols ; en particulier, les thiols ont tendance à être adsorbés sur les surfaces et à produire une odeur persistante même longtemps après l’incendie. L’oxydation partielle des hydrocarbures libérés donne dans une large palette d’autres composés : aldéhydes (ex : formaldéhyde, acroléine et furfural), cétones, alcools (souvent aromatiques, ex : phénol, gaïacol, syringol, catéchol et crésols), acides carboxyliques (acide formique, acide acétique, etc.).

Les particules visibles dans ces fumées sont le plus souvent composées de carbone (suie). D’autres particules peuvent être composées de gouttes de goudron condensé, ou de particules solides de cendres. La présence de métaux donne des particules d’oxydes métalliques. Des particules de sels inorganiques peuvent également être formées, comme le sulfate d’ammonium, le nitrate d’ammonium. De nombreux composés organiques, typiquement les hydrocarbures aromatiques, peuvent également être adsorbés à la surface des particules solides.

Les émissions de fumée peuvent contenir des éléments traces caractéristiques. Le vanadium est présent dans les émissions des centrales électriques au fioul et des raffineries ; les centrales pétrolières émettent également un peu de nickel. La combustion du charbon produit des émissions contenant du sélénium, de l’arsenic, du chrome, du cobalt, du cuivre et de l’aluminium.

Certains composants de la fumée sont caractéristiques de la source de combustion. Le gaïacol et ses dérivés sont des produits de la pyrolyse de la lignine et sont caractéristiques de la fumée de bois ; d’autres marqueurs sont le syringol et ses dérivés, et d’autres méthoxyphénols. Le rétène, un produit de la pyrolyse des conifères, est un indicateur des feux de forêt. Le lévoglucosan est un produit de la pyrolyse de la cellulose. Les fumées de feuillus et de résineux diffèrent par le rapport gaïacols/syringols. Les marqueurs des gaz d’échappement des véhicules comprennent les hydrocarbures aromatiques polycycliques, les hopanes, les stéroanes et certains nitroarènes (par exemple, le 1-nitropyrène). Le rapport entre les hopanes et les stéroanes et le carbone élémentaire peut être utilisé pour distinguer les émissions des moteurs à essence et des moteurs diesel.

Dangers de la fumée

La fumée des feux privés d’oxygène contient une quantité importante de composés inflammables. Un nuage de fumée, en contact avec l’oxygène atmosphérique, a donc le potentiel d’être enflammé soit par une autre flamme nue dans la zone, soit par sa propre température. Cela conduit à des effets tels que le backdraft et le flashover.

Plusieurs composés de la fumée des incendies sont hautement toxiques et/ou irritants. Le plus dangereux est le monoxyde de carbone, entraînant une intoxication au monoxyde de carbone, avec parfois un effet d’appoint de cyanure d’hydrogène et de phosgène. L’inhalation de fumée peut donc rapidement conduire à une incapacité et à une perte de conscience.

La fumée peut masquer la visibilité, empêchant la sortie des occupants des zones d’incendie. En fait, la mauvaise visibilité due à la fumée qui se trouvait dans l’incendie de l’entrepôt frigorifique de Worcester, dans le Massachusetts, est la raison exacte pour laquelle les pompiers secouristes coincés n’ont pas pu évacuer le bâtiment à temps. Due to the striking similarity that each floor shared, the dense smoke caused the firefighters to become disoriented.

Visible and invisible particles of combustion

Depending on particle size, smoke can be visible or invisible to the naked eye. This is best illustrated when toasting bread in a toaster. As the bread heats up, the products of combustion increase in size. These particles begin as invisible but become visible if the toast is burnt.

See also

Smoke from a bee smoker, used in beekeeping.

• Firefighter
• Smoke detector
• Smog
• Smoking (cooking technique)
• Smoke-screen
• Smoke bomb
• Smoke signal
• Tobacco

Notes

• Bowman, C., et al. Shedding new light on wood smoke : a risk factor for respiratory health Eur. Respir. J. 27:446-47, 2006. Consulté le 1er octobre 2007.
• Centers for Disease Control and Prevention (États-Unis). La fumée secondaire : ce que cela signifie pour vous. Rockville, MD : Département de la santé et des services sociaux des États-Unis, 2006. OCLC : 70215796.
• Schwartz, Joel. The Wood Smoke Issue : Comparaison des problèmes de combustion des émissions de combustibles, 2002. Consulté le 1er octobre 2007.

Tous les liens sont consultés le 16 novembre 2019.

• Composition chimique de la fumée de bois

.