Rook

Rook van een natuurbrand.

Smoke is de door de lucht zwevende vaste en vloeibare deeltjes en gassen die ontstaan wanneer een materiaal pyrolyse of verbranding ondergaat, samen met de hoeveelheid lucht die wordt meegevoerd of anderszins in de massa wordt vermengd. Het is gewoonlijk een ongewenst bijproduct van vuren (met inbegrip van kachels en lampen) en open haarden, maar kan ook worden gebruikt voor ongediertebestrijding (fumigatie), communicatie (rooksignalen), verdediging (rookgordijn) of het inademen van tabak of andere drugs. Rook wordt soms gebruikt als smaakstof en conserveermiddel voor diverse voedingsmiddelen. Rook is soms ook een bestanddeel van uitlaatgassen van verbrandingsmotoren, met name dieseluitlaatgassen.

Rookinhalatie is de belangrijkste doodsoorzaak bij slachtoffers van binnenbranden. De rook doodt door een combinatie van thermische schade, vergiftiging en longirritatie veroorzaakt door koolmonoxide, waterstofcyanide, en andere verbrandingsproducten.

Chemische samenstelling

“Bling-bling”: Skywriters gebruiken rook om te spellen.

De samenstelling van rook hangt af van de aard van de brandende brandstof en de verbrandingsomstandigheden.

Vuren met een hoge beschikbaarheid van zuurstof branden bij hoge temperatuur en met een kleine hoeveelheid geproduceerde rook; de deeltjes bestaan meestal uit as, of bij grote temperatuurverschillen, uit gecondenseerde aërosol van water. Hoge temperatuur leidt ook tot de productie van stikstofoxiden. Bij zwavelgehalte ontstaat zwaveldioxide. Koolstof en waterstof worden volledig geoxideerd tot koolstofdioxide en water. Branden bij gebrek aan zuurstof produceren een veel breder scala aan verbindingen, waarvan vele giftig zijn. Gedeeltelijke oxidatie van koolstof levert koolstofmonoxide op, stikstofhoudende materialen kunnen waterstofcyanide, ammoniak en stikstofoxiden opleveren. De aanwezigheid van chloor (b.v. in polyvinylchloride) of andere halogenen kan leiden tot de productie van waterstofchloride, fosgeen, dioxine, en chloormethaan, broommethaan, en andere halokoolwaterstoffen.

Pyrolyse van het verbrande materiaal leidt ook tot de produktie van grote hoeveelheden koolwaterstoffen, zowel alifatische (methaan, ethaan, ethyleen, acetyleen) als aromatische (benzeen en zijn derivaten, polycyclische aromatische koolwaterstoffen; b.v. benzopyreen, dat als kankerverwekkende stof is bestudeerd, of retenen), terpenen. Heterocyclische verbindingen kunnen eveneens aanwezig zijn.

De aanwezigheid van zwavel kan leiden tot de vorming van bijvoorbeeld waterstofsulfide, carbonylsulfide, zwaveldioxide, koolstofdisulfide en thiolen; vooral thiolen hebben de neiging om aan oppervlakken te adsorberen en zelfs lang na de brand een blijvende geur te produceren. Gedeeltelijke oxidatie van de vrijgekomen koolwaterstoffen levert een breed scala aan andere verbindingen op: aldehyden (b.v. formaldehyde, acroleïne en furfural), ketonen, alcoholen (vaak aromatisch, b.v. fenol, guaiacol, syringol, catechol en cresolen), carbonzuren (mierenzuur, azijnzuur, enz.).

De zichtbare deeltjes in dergelijke rook zijn meestal samengesteld uit koolstof (roet). Andere deeltjes kunnen bestaan uit druppels gecondenseerde teer, of vaste asdeeltjes. Het gehalte aan metalen levert deeltjes van metaaloxiden op. Deeltjes van anorganische zouten kunnen ook worden gevormd, zoals ammoniumsulfaat, ammoniumnitraat. Veel organische verbindingen, meestal de aromatische koolwaterstoffen, kunnen ook worden geadsorbeerd aan het oppervlak van de vaste deeltjes.

Rookemissies kunnen karakteristieke sporenelementen bevatten. Vanadium is aanwezig in de emissies van oliegestookte elektriciteitscentrales en raffinaderijen; oliecentrales stoten ook wat nikkel uit. De verbranding van kolen levert emissies op die selenium, arseen, chroom, kobalt, koper en aluminium bevatten.

Enkele bestanddelen van rook zijn kenmerkend voor de verbrandingsbron. Guaiacol en zijn derivaten zijn producten van de pyrolyse van lignine en zijn kenmerkend voor houtrook; andere markers zijn syringol en derivaten, en andere methoxyfenolen. Retene, een product van pyrolyse van naaldbomen, is een indicator van bosbranden. Levoglucosan is een pyrolyseproduct van cellulose. De verhouding guaiacolen/syringolen in rook van hardhout tegenover die van zachthout verschilt. Markers voor uitlaatgassen van voertuigen zijn polycyclische aromatische koolwaterstoffen, hopanen, steranen en specifieke nitroarenen (b.v. 1-nitropyreen). De verhouding van hopanen en steranen tot elementaire koolstof kan worden gebruikt om onderscheid te maken tussen de uitstoot van benzine- en dieselmotoren.

Gevaren van rook

Rook van zuurstofarme branden bevat een aanzienlijke hoeveelheid verbindingen die ontvlambaar zijn. Een rookwolk die in contact komt met zuurstof uit de lucht, kan daarom worden ontstoken door een andere open vlam in de buurt of door de eigen temperatuur. Dit leidt tot effecten als backdraft en flashover.

Veel bestanddelen van rook van branden zijn zeer giftig en/of irriterend. De gevaarlijkste is koolmonoxide, wat leidt tot koolmonoxidevergiftiging, soms met ondersteunend effect van waterstofcyanide en fosgeen. Rookinhalatie kan dan ook snel leiden tot bewusteloosheid en bewustzijnsverlies.

Rook kan het zicht belemmeren, waardoor bewoners de brandhaard niet kunnen verlaten. Het slechte zicht als gevolg van de rook bij de brand in het Worcester Cold Storage Warehouse in Worcester, Massachusetts, was precies de reden waarom de ingesloten reddingswerkers het gebouw niet op tijd konden evacueren. 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. Op 1 oktober 2007 ontleend.
• Centers for Disease Control and Prevention (V.S.). Secondhand smoke: what it means to you. Rockville, MD: U.S. Dept. of Health and Human Services, 2006. OCLC: 70215796.
• Schwartz, Joel. De kwestie Houtrook: Comparison of Fuel Emissions Burning Issues, 2002. Opgehaald 1 oktober 2007.

Alle links opgehaald 16 november 2019.

• Chemische samenstelling van houtrook