آلة الضباب

تستخدم آلات الضباب المُسخّنة إما غازًا خاملًا أو مضخة كهربائية لدفع الزيت المعدني أو البروبيلين جليكول أو خليط من الجلسرين والماء إلى مبادل حراري، حيث يتبخر المحلول. يُعدّ جهاز المضخة الشكل الأكثر شيوعًا لآلات الضباب المُسخّنة. تتكون النماذج الأساسية لهذا النوع من خزان سائل، ومضخة كهربائية لتحريك سائل الضباب، ومبادل حراري لتبخير السائل. قد تتضمن النماذج الأكثر تعقيدًا مجموعة متنوعة من الميزات الأخرى، بما في ذلك مضخات متغيرة السرعة للتحكم في كمية الضباب، ووحدات مؤقت، أو مكونات للتشغيل عن بُعد ومراقبة حالة آلات الضباب. وقد أنتج بعض المصنّعين ملحقات وسوائل، عند دمجها مع جهاز مضخة مُسخّن عادي، تُنتج تأثيرات ضباب مشابهة لآلات الضباب المُبرّدة. أما آلات الضباب التي تعمل بالغاز، فتستخدم غازًا خاملًا (غالبًا _ثاني أكسيد الكربون أو النيتروجين ) لدفع الزيت المعدني أو سائل قائم على الجليكول إلى مبادل حراري، حيث يتبخر إلى جزيئات، مُنتجًا الضباب. توفر بعض طرازات آلات الضباب التي تعمل بالغاز إمكانية التحكم في كمية الضباب الناتجة عن طريق تغيير حجم الغاز المستخدم لدفع السائل.

صُممت آلات الضباب المبرد لإنتاج سحب كثيفة من الضباب تستقر بالقرب من الأرض وتتلاشى مع ارتفاعها. ويتم إنتاجها عادةً باستخدام الثلج الجاف ، أو _ثاني أكسيد الكربون السائل المضغوط ، أو النيتروجين السائل، أو الجليد، أو الهواء السائل الذي تم تطويره مؤخراً.

تُنتج تأثيرات الثلج الجاف ( _ثاني أكسيد الكربون الصلب) بتسخين الماء إلى درجة الغليان أو ما يقاربها في وعاء مناسب (مثل برميل سعة 55 جالونًا مزود بملفات تسخين الماء)، ثم إسقاط قطعة أو أكثر من الثلج الجاف فيه. ولأن ثاني أكسيد الكربون غاز في الظروف القياسية من درجة الحرارة والضغط ، فإنه يتسامى فورًا مُنتجًا غازًا، مُكثفًا بخار الماء ومُشكلاً ضبابًا أبيض كثيفًا. ويمكن استخدام النيتروجين السائل ( _N₂ ) بطريقة مشابهة للثلج الجاف. وفي كلتا الحالتين، تُوجه مروحة موضوعة أعلى الوعاء الضباب إلى المكان المطلوب.

يُعدّ الهواء السائل بديلاً لاستخدام النيتروجين السائل في توليد تأثيرات الضباب المنخفض. يتكون الهواء السائل من مزيج من النيتروجين _{والأكسجين} بنسبة 79% نيتروجين و21% أكسجين _، ويُخزّن كسائل في أسطوانات معزولة. هذه النسبة من النيتروجين إلى الأكسجين هي نفسها الموجودة في الهواء الجوي، بل ويمكن إنتاج الهواء السائل ببساطة عن طريق تسييل الهواء الجوي. يُمكن استخدام الهواء السائل كبديل مباشر للنيتروجين السائل في تأثيرات الضباب المبرد، وهو مصمم للاستخدام بنفس الطريقة وفي نفس المعدات. ميزته الرئيسية على النيتروجين السائل هي أنه لا يُشكّل خطر الاختناق، لاحتوائه على الأكسجين. أما عيبه فهو أنه يُساعد على الاحتراق، بينما يُثبّط النيتروجين السائل الاحتراق.

تُستخدم تقنية التضبيب فائق الصغر (ULV) في مكافحة الآفات وشركات التنظيف. يشير مصطلح ULV إلى حجم القطرات (بين 20 و30 ميكرومترًا (0.00079-0.00118 بوصة) ) التي تُنتجها هذه الأجهزة. يُعرف هذا الحجم الدقيق للقطرات ^{[ 3 ]} بأنه الحجم الأمثل لمكافحة الآفات. تواجه تقنية أجهزة التضبيب الحراري التقليدية صعوبة في الوصول إلى الآفات الزاحفة مثل الصراصير والبراغيث والقوارض نظرًا لصغر حجم القطرات (أقل من 10 ميكرومترات (0.00039 بوصة) ). غالبًا ما يُلاحظ أن القطرات الصغيرة تُحجب بواسطة "الحاجز الهوائي" للحشرات والقوارض. ^{[ 3 ]} في المقابل، يتميز التضبيب البارد بكثافته الكافية لاختراق هذا "الحاجز الهوائي"، وفي الوقت نفسه، بخفة كافية لتوزيعه بالتساوي داخل الغرفة.  

قد تُسبب التأثيرات الجوية الناتجة عن استخدام الماء والثلج الجاف أو النيتروجين السائل خطر الاختناق أو مشاكل في التنفس. إذ يُزيح كلٌ من ثاني أكسيد الكربون والنيتروجين الهواء العادي والأكسجين الموجود فيه، مما يُؤدي إلى خطر نقص الأكسجين الخفيف (انعدام الأكسجين) للأشخاص العاملين في هذه الأجواء. لذا، يُعدّ توفير تهوية كافية أمرًا ضروريًا لضمان وجود هواء صالح للتنفس حول الفنانين والفنيين. ويُضيف ثاني أكسيد الكربون خطرًا آخر يتمثل في تأثيره على رد الفعل التنفسي الطبيعي، الذي يتأثر بمستويات ثاني أكسيد الكربون في الهواء. أما النيتروجين، فلا يُؤثر على رد الفعل التنفسي، لكن هذا يُشكل خطرًا بحد ذاته، إذ قد يفقد الشخص وعيه نتيجة نقص الأكسجين عند استنشاقه النيتروجين النقي دون أي علامات تحذيرية.

لا يشكل الضباب الناتج عن الهواء السائل مخاطر ثاني أكسيد الكربون أو النيتروجين السائل لأن الهواء السائل له نفس التركيب الموجود في الهواء الجوي العادي (بما في ذلك نفس مستوى الأكسجين القابل للتنفس).

لا تشكل آلات الضباب التي تولد تأثيراتها باستخدام الماء فقط، مثل تقنية الموجات فوق الصوتية أو الضغط، أي مخاطر صحية خاصة، ومع ذلك فإن سائل الضباب "المائي" يحتوي عادة على الجليكول أو الجلسرين.

تبلغ درجة غليان الجلسرين 290 درجة مئوية (554 درجة فهرنهايت)، وهي أعلى بكثير من درجة الحرارة اللازمة لتكوين الضباب. ^{[ 4 ]} لذا، من غير المرجح تجاوز نطاق الثبات الحراري للجلسرين في عمليات التضبيب التجارية العادية، وبالتالي لن يتحلل الجلسرين إلى جزيئات أخرى بفعل الحرارة عند هذه الدرجات.

تم اختبار سلامة الجلسرين في 62 اختباراً من قبل المعاهد الوطنية للسلامة والصحة المهنية (NIOSH). وتشمل هذه الاختبارات اختبارات السمية، وتهيج العين، وتهيج الجلد، وغيرها. ^{[ 5 ]}

نُشر عدد من الدراسات حول الآثار الصحية المحتملة الناتجة عن التعرض للضباب المسرحي والرذاذ الاصطناعي القائم على الجليكول .

أُجريت دراستان، الأولى تقييم للمخاطر الصحية عام 1994 من قِبل المعهد الوطني للسلامة والصحة المهنية ، ^{[ 6 ]} والثانية عام 2000 من قِبل قسم طب المجتمع والطب الوقائي في كلية طب ماونت سيناي وشركة ENVIRON؛ ^{[ 7 ]،} وكلاهما أُعدّتا لصالح نقابة ممثلي المسرح ورابطة المسارح والمنتجين الأمريكيين، ركزتا على تأثيرات ضباب المسرح على الممثلين والفنانين في عروض برودواي الموسيقية. وخلصت الدراستان إلى وجود تهيج في الأغشية المخاطية، كالعينين والجهاز التنفسي، نتيجة التعرض لفترات طويلة لضباب المسرح. وحددت دراسة عام 2000 إرشادات للتعرض، خلصت إلى أنها كفيلة بحماية الممثلين من أي آثار سلبية على صحتهم أو قدراتهم الصوتية.

ركزت دراسة أخرى ^{[ 8 ]} على استخدام الضباب المسرحي في صناعة الطيران التجاري لتدريب الموظفين على حالات الطوارئ في ظروف حريق محاكاة. ووجدت هذه الدراسة أيضًا تهيجًا في العين والجهاز التنفسي.

في مايو 2005، نُشرت دراسة في المجلة الأمريكية للطب الصناعي ^{[ 9 ]} ، أجرتها كلية البيئة والصحة بجامعة كولومبيا البريطانية، تناولت الآثار السلبية على الجهاز التنفسي لدى أفراد الطاقم في مجموعة واسعة من أماكن الترفيه، بدءًا من المسارح والحفلات الموسيقية، مرورًا بإنتاجات التلفزيون والأفلام، وصولًا إلى صالات ألعاب الفيديو. وخلصت الدراسة إلى أن التعرض التراكمي للضباب الناتج عن الزيوت المعدنية والجليكول يرتبط بآثار سلبية حادة ومزمنة على صحة الجهاز التنفسي. ووجدت الدراسة أن التعرض قصير الأمد لضباب الجليكول يرتبط بالسعال، وجفاف الحلق، والصداع، والدوار، والنعاس، والتعب. كما وجدت أن التعرض طويل الأمد للدخان والضباب يرتبط بمشاكل تنفسية قصيرة وطويلة الأمد، مثل ضيق الصدر والأزيز. ولوحظ انخفاض في وظائف الرئة لدى العاملين الأقرب إلى أجهزة الضباب.

قامت جمعية الإضاءة والصوت الاحترافية بتجميع معيار لتركيبات الضباب المسرحي أو الضباب الاصطناعي للاستخدام في أماكن الترفيه والتي "لا يُحتمل أن تكون ضارة بالفنانين أو الفنيين أو أفراد الجمهور الأصحاء في سن العمل العادية، والتي تتراوح أعمارهم بين 18 و 64 عامًا". ^{[ 10 ]} استند هذا المعيار بشكل أساسي (وإن لم يكن حصريًا) إلى نتائج تقرير بتكليف من مجموعة كوهين ^{[ 11 ]} وينطبق فقط على تركيبات سائل الضباب التي تتكون من خليط من الماء والجليكول (ما يسمى بسائل الضباب "المائي").

قد يرتبط التعرض قصير الأمد لضباب الجليكول بالصداع والدوار والنعاس والتعب. أما التعرض طويل الأمد للدخان والضباب فقد يرتبط بأعراض في الجهاز التنفسي العلوي والصوت. وقد ارتبط التعرض المطول (لعدة سنوات) للدخان والضباب بمشاكل صحية تنفسية قصيرة وطويلة الأمد. لذا، ينبغي بذل الجهود لتقليل التعرض لدخان المسرح إلى أدنى مستوى ممكن. ويمكن اعتبار استخدام المؤثرات الرقمية في مرحلة ما بعد الإنتاج في مواقع تصوير الأفلام والمسلسلات التلفزيونية ممارسة أكثر أمانًا من استخدام دخان المسرح والضباب أثناء التصوير، ^{[ 12 ]} مع أن هذا ليس عمليًا دائمًا.

تعمل آلات الضباب عن طريق تسخين سوائل أساسها الجليكول أو الزيوت المعدنية لإنتاج رذاذ يُشكّل سحابة مرئية. يُشابه التبخر الحراري لبروبيلين جليكول والجلسرين المستخدمين في العديد من سوائل الضباب آلية توليد الرذاذ الموجودة في أنظمة توصيل النيكوتين الإلكترونية (ENDS)، مثل السجائر الإلكترونية. ^{[ 13 ] [ 14 ]}

على الرغم من أن حجم رذاذ آلات الضباب قد يقع ضمن نطاق الجسيمات الدقيقة (PM₂.₅)، إلا أن معظم تقييمات انبعاثات هذه الآلات لم تُبلغ عن تركيزات PM₂.₅ بوحدات الميكروغرام لكل متر مكعب (ميكروغرام/م³) المستخدمة في تنظيم جودة الهواء المحيط. وترتبط PM₂.₅ بتأثيرات صحية على الجهاز التنفسي والقلب والأوعية الدموية، بالإضافة إلى تأثيرات صحية جهازية أخرى. ^{[ 15 ] [ 16 ]}

تُشير تقييمات الصناعة والصحة المهنية عادةً إلى تركيزات رذاذ آلات الضباب بوحدة ملليغرام لكل متر مكعب (ملغم/م³). وتُشير الوثائق الإرشادية الصادرة عن مختبرات روسكو، والتحالف الدولي لموظفي المسرح، والجمعية الأمريكية للعاملين في مجال الترفيه والمنظمات، إلى مستويات تعرض مُوصى بها تتراوح بين 10 و40 ملغم/م³ للضباب المُعتمد على الجليكول. ^{[ 17 ] [ 18 ] [ 19 ]} ولأن 1 ملغم/م³ يُعادل 1000 ميكروغرام/م³، فإن هذه القيم تُقابل 10000 إلى 40000 ميكروغرام/م³. للمقارنة، يبلغ معيار وكالة حماية البيئة الأمريكية لتركيز الجسيمات الدقيقة (PM₂.₅) على مدار 24 ساعة 35 ميكروغرام/م³، ^{[ 20 ]} بينما يبلغ الحد الإرشادي لمنظمة الصحة العالمية 15 ميكروغرام/م³. ^{[ 21 ]} وتُعد هذه المستويات المهنية الموصى بها (10,000-40,000 ميكروغرام/م³) أعلى بعدة مراتب من تركيزات الجسيمات الدقيقة المصنفة على أنها "غير صحية" أو "غير صحية للغاية" أو "خطيرة" في إرشادات جودة الهواء الصادرة عن وكالة حماية البيئة الأمريكية. ^{[ 22 ]}

أشارت تقييمات سابقة لانبعاثات آلات الضباب إلى تركيزات الهباء الجوي بوحدة ملغم/م³، لكنها لم تُقدّم قياسات للجسيمات المصنفة حسب الحجم، مثل PM₂.₅. وقد قاس تقييم المخاطر الصحية الذي أجراه المعهد الوطني للسلامة والصحة المهنية التعرض لهباء الجليكول، لكنه لم يتضمن قياسات PM₂.₅. ^{[ 23 ]} كما قيّمت دراسة أجرتها كلية طب ماونت سيناي وشركة ENVIRON لصالح نقابة ممثلي المسرح ورابطة المسارح والمنتجين الأمريكيين ضباب الجليكول وضباب الزيوت المعدنية، وأبلغت عن تركيزات الهباء الجوي بوحدة ملغم/م³، لكنها لم تُقدّم بدورها قياسات PM₂.₅ أو غيرها من قياسات الجسيمات المصنفة حسب الحجم. ^{[ 24 ]}

بدأت دراسات حديثة خضعت لمراجعة الأقران في تحديد التركيب الكيميائي لهباءات الضباب المصنوعة من الجليكول. درس غو وآخرون (2022) الضباب الاصطناعي الناتج عن بروبيلين جليكول (PG) وثلاثي إيثيلين جليكول (TEG) في غرفة تجريبية، ووجدوا أن أجهزة الضباب تُنتج كميات كبيرة من الجسيمات متناهية الصغر، مما يؤثر سلبًا على جودة الهواء الداخلي. ^{[ 25 ]} كما أشارت الدراسة إلى وجود تركيزات عالية من الفورمالديهايد ومركبات الكربونيل الأخرى في سوائل الضباب المخزنة لفترات طويلة، والتي انطلقت لاحقًا في الهواء الداخلي أثناء تشغيل جهاز الضباب. وأظهرت دراسة لاحقة أجراها غو وآخرون (2023) أن الجليكولات الشائعة الاستخدام في الضباب الاصطناعي تخضع للأكسدة الذاتية، منتجةً مركبات كربونيل سامة من خلال تفاعلاتها مع المؤكسدات الداخلية مثل جذور الهيدروكسيل والأكسجين الأحادي. ^{[ 26 ]} تشير هذه النتائج إلى أن الضباب القائم على الجليكول قد يُدخل ملوثات كيميائية إضافية تتجاوز الجسيمات، بما في ذلك الفورمالديهايد والكربونيلات الأخرى المتكونة من خلال التحلل التأكسدي.

نظراً لأن قطرات آلة الضباب تقع ضمن نطاق الحجم الذي يساهم في PM₂.₅، ولأن الدراسات الحالية لا تذكر سوى كتلة الهباء الجوي الإجمالية بدلاً من تركيزات الجسيمات المجزأة حسب الحجم، فإن التعرض للجسيمات الدقيقة من استخدام آلة الضباب في الأماكن المغلقة لا يزال غير موصوف بشكل كافٍ.