Пожары как экологический фактор

Иногда пожары вызывают искусственно. Такие пожары принято называть управляемыми. Целью управляемых пожаров является: уничтожение пожароопасных горючих материалов, удаление отходов лесозаготовок, подготовка участков для посадки саженцев, борьба с насекомыми и болезнями леса и т. д., а также намеренный поджог леса с целью последующей его вырубки (к примеру, в приграничных с Китаем областях Дальневосточного региона России).

Таким образом, в природе ещё задолго до человека существовало своеобразное равновесие. Экологическая роль лесных пожаров заключалась в естественном обновлении лесов.

Рассмотрим другой вид пожаров – антропогенный. Антропогенная пожарная опасность - это пожарная опасность для леса со стороны населения.

Основными непосредственными антропогенными причинами лесных пожаров являются [19,24]: 

- огневая очистка  местности и пожары, связанные  с разработкой ресурсов;

- поджоги;

- случайные пожары  или пожары по недосмотру;

- наличие в  лесах большего количества воспламеняющегося топлива в связи с лесозаготовками или тушением пожаров.

Пожар в лесу чаще всего возникает по вине человека: это и неосторожное обращение с огнем, оставленные непотушенные костры или брошенные окурки и спички, вследствие игры детей с огнем, при сжигании мусора владельцами дач и садовых участков на опушках леса. В жаркую сухую погоду достаточно искры, чтобы вспыхнул огонь, особенно в хвойном лесу. От оставленного стекла может произойти самовозгорание. Ведь при попадании на стекло солнечных лучей оно превращается в линзу, концентрирует солнечные лучи до спонтанного возгорания находящейся под ней травы. Тепло пожара разогревает окружающий материал, в то время, как языки пламени и искры, переносимые ветром, легко находят то, что быстро воспламеняется. Потому важно не только не нарушать правил пожарной безопасности, но и убирать за собой мусор.

По официальным данным, в 44 % случаев пожары возникли из-за антропогенных факторов¸ куда входит неосторожное обращение с огнем, сельхозхпалы, и непотушенные костры [31]. В 18 % случаев причиной признаны природные факторы (сухие грозы), в 38 % причину выявить не удалось. По данным руководителя управления охраны и защиты лесов Рослесхоза Андрея Грибенникова, которые он озвучил на оперативном совещании в Рослесхозе, больше всего пожаров, которые произошли при невыясненных обстоятельствах, пришлось на долю Уральского (61%) и Северо-Кавказского федеральных округов (55%) [31]. В Камчатском крае нет ни одного лесного пожара, причину которого власти удалось бы установить. Максимальное количество пожаров, произошедших по вине человека, зафиксировано в Центральном (76 %), Северо-Западном (69 %) и Сибирском федеральных округах (60%) [32]. 

Таким образом, пожар - такой же источник загрязнения окружающей среды, как и объекты промышленности, сельского хозяйства и другие отрасли хозяйственной деятельности человека. Пожары являются наиболее распространенными аварийными ситуациями, при которых происходит загрязнение экосистем.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Глава 2. Меры по предотвращению антропогенных пожаров, восстановление биоразнообразия

 

2.1. Экологические последствия пожаров

 

 

Большинство малых и средних пожаров возникает в наиболее посещаемых участках лесного фонда: возле поселков, вдоль дорог и рек. Многие пожары приурочены к местам хозяйственной деятельности: участкам проведения рубок, интенсивных заготовок недревесных продуктов леса, рекреационным участкам.

Такое размещение пожаров, а также подавляющего большинства загораний (т.е. очагов огня, подавленных до превращения в пожары) создает ситуацию, при которой в первую очередь страдают наиболее ценные с хозяйственной точки зрения леса.

Загрязнение окружающей среды (ОС) в результате штатных выбросов объектов хозяйственной деятельности, транспорта, пожаров и аварий ухудшает экологическое состояние среды обитания, причиняет вред здоровью людей и экосистемам. Во всех перечисленных случаях в ОС попадают вредные и токсичные (ядовитые) вещества. В целях обеспечения безопасности людей, сохранения флоры и фауны для многих веществ, попадающих в ОС: воздух, воду, почву установлены предельно допустимые концентрации (ПДК), которые не могут вызывать заболевания людей [21].

Степень загрязнения ОС по ПДК при штатных ситуациях регламентируется предельно допустимыми выбросами (ПДВ) вредных веществ, исходя из условий, при которых концентрации загрязнителей в ОС не превышали предельно допустимых концентраций (ПДК) [21]. Для этого на промышленных предприятиях, транспорте, как правило, внедрены системы очистки выбросов, которые позволяют обеспечить приемлемое качество воздуха, воды, почв.

За выбросы загрязняющих веществ стационарными и передвижными источниками в пределах установленных норм (ПДВ), а также за сверхлимитные и аварийные выбросы устанавливается плата, являющаяся возмещением ущерба от загрязнения ОС, причинения вреда здоровью населения и состоянию природных экосистем [21].

В результате многочисленных причин, в том числе стихийных бедствий, нарушения производственных процессов, износа оборудования, человеческого фактора и др., на промышленных предприятиях, в коммунально-бытовой сфере, на транспорте могут возникать аварии, катастрофы, пожары.

Пожары являются наиболее распространенными аварийными ситуациями, при которых происходит загрязнение ОС [21].

В условиях пожара горение, как правило, протекает в диффузионном режиме. Вещества и материалы при этом сгорают не полностью и наряду с частичками сажи попадают в ОС в виде газообразных, жидких продуктов горения [26].

Тепловые потоки, регулирующие газообмен и развитие пожара, обеспечивают перенос загрязнителей в пространстве. Течение пожара характеризуется определенными параметрами, например, массовой скоростью выгорания vM, кг/(м2 /с), площадью пожара Sn, м2, плотностью теплового потока Q, Вт/м2, продолжительностью фп, с, скоростью газообмена и дымовыделения, температурой Тг и т.д. [26] Эти параметры определяют обстановку и достигаемые в конкретных условиях значения опасных факторов пожара, приводят к нарушению условий жизнедеятельности, заболеваниям, травмам, гибели людей. Опасные факторы пожара (ОФП): токсичность продуктов горения, плотность дыма, температура пожара и др. можно назвать экологически опасными факторами пожара (ЭОФП). Они являются негативными абиотическими факторами для экосистем суши и водных объектов.

Экологическая опасность пожаров прямо обусловлена изменением химического состава, температуры воздуха, воды и почвы, а косвенно и других параметров ОС.

В природной среде наиболее опасны по своему воздействию растительные пожары. При лесных пожарах отмечается загрязнение воздуха вредными и токсичными газами, парами и аэрозолями. В целом на планете 20 % загрязнителей поступает в атмосферу в результате лесных пожаров. Только в Северном полушарии выбросы монооксида углерода (СО) составляют около 11-106 т/год, аэрозолей (35-360)106 т/год, аммиака - до 12-106 т/год [32].

Космическая аэрофотосъемка многократно фиксировала во время лесных пожаров огромные облака сажи над территорией Сибири, США. Лесные пожары считают вторым после океана источником выбросов в атмосферу хлорорганических соединений, например хлористого метила [32].

При лесных, торфяных, степных пожарах уничтожается растительный покров суши и как следствие - уменьшается продуцирование кислорода.

Серьезное влияние на ОС оказывают пожары в техносфере: в промышленности, на транспорте и др., так как горючие материалы чрезвычайно разнообразны по своему составу, а пожар может возникнуть практически на любом объекте [32]. В результате в продуктах горения могут присутствовать самые разнообразные по химическому строению и токсичности соединения. Среди самых распространенных - оксиды углерода, серы, азота, хлористый водород, углеводороды различных классов, спирты, альдегиды, бензол и его гомологи, полиароматические соединения (ПАУ) и др. Среди самых опасных - соли и оксиды тяжелых металлов, бенз(а)пирен (БаП), диоксины [26]. Большинство перечисленных химических веществ оказывают вредное воздействие на живые организмы. Так, диоксины, ПАУ и другие способны вызывать онкологические заболевания у людей, а оксиды серы - гибель растительности.

Наиболее опасные ситуации, связанные с воздействием на окружающую среду, возникают на пожарах при разлитии ЛВЖ и ГЖ на нефтебазах (в резервуарах, и обваловании и за его пределами), транспортных средствах (при морских перевозках), на химических предприятиях, радиационных объектах, складах удобрений, пестицидов, аварийно опасных веществ (АХОВ) [25].

Так, в Швейцарии при тушении пожара на складе с пестицидами и удобрениями часть ядохимикатов с огнетушащей пеной попала в Р.Рейн, сделав значительный участок реки безжизненной на многие годы.

Наряду с токсичными и вредными продуктами горения загрязнение окружающей среды может быть вызвано огнетушащими веществами, используемыми в пожаротушении.

Известно разрушающее действие фреонов на озоновый слой. Некоторые галогеноуглероды (например, фреон 13В1, 114В2) особенно опасны, так как способны долгое время находиться в атмосфере и эффективнее других взаимодействуют с озоновым слоем на больших высотах [25].

Поверхностно - активные вещества (ПАВ), применяемые в пожарной охране как смачиватели и пенообразователи, также причиняют вред окружающей среде. Попадая в водоемы, они препятствуют поступлению кислорода. Многие ПАВ биологически трудно разлагаются (ПО-1, ПО-10, Форэтол, ПО-6К). В результате происходит гибель фитопланктона, рыб.

Кроме того, при пожарах на людей, флору и фауну оказывает негативное влияние тепловой фактор (для человека критической во время пожара принята температура, равная 70є С) [25]. В зоне горения температура может возрастать до 800-1500є С, а иногда (при огненном шторме, горение металлов) и выше. Размер зоны теплового воздействия зависит от интенсивности массо - и теплообмена, вида горючего и так далее. Вблизи и в зоне горения причинение вреда природной среде и технообъектам неизбежно. Действие высоких температур во время пожара приводит к гибели растительности, либо заставляет представителей флоры и фауны искать новые места обитания, подчас менее благоприятные, так как отдельные виды флоры и фауны способны существовать в определённом температурном режиме. При лесных пожарах тепловой фактор изменяет минеральный состав почвы, кислотность (рН) почвенного покрова, происходит смена видов растительности. Таким образом, степень риска гибели от температурного фактора зависит от вида пожара и типа экосистемы, которая подвергается тепловому воздействию.

До настоящего времени ухудшение экологической обстановки вследствие пожаров зафиксировано на местном и региональном уровне. Например, установлено, что в глобальном масштабе с учетом всех пожаров, происходящих на планете, концентрация кислорода и углекислого газа в атмосфере изменяется ничтожно мало [32].

Учеными подсчитано, что даже на сгорание всего известного запаса горючих ископаемых необходимо затратить не более 0,1 части кислорода воздуха [31]. Однако в некоторых регионах земного шара расход кислорода на сжигание различных видов топлива превышает его поступление в атмосферу за счет фотосинтеза, несмотря на лесовосстановительные работы. Так, в США расход кислорода в 2 раза больше его продуцирования [30]. Высказывается мнение, что в будущем содержание кислорода в глобальном масштабе может уменьшиться до критического, опасного для жизни людей уровня.

Возможные негативные последствия пожаров для ОС во времени и пространстве зависят от вида и концентрации токсичных веществ, попавших в воздух, на почву или в водоем, температуры пожара и внешних факторов (скорости ветра, других погодных условий, рельефа местности и т.д.). Пожары на промышленных объектах более опасны.

На урбанизированных территориях всегда опасны крупные пожары на складах и промышленных объектах, хотя они происходят значительно реже, чем в жилых зданиях. В различных отраслях народного хозяйства РФ функционирует более 8000 взрывопожароопасных производств [31]. Наиболее часто аварии и пожары возникают на предприятиях химической, нефтехимической, нефтеперерабатывающей промышленности.

При таких пожарах может происходить загрязнение непосредственно всех трех природных сред: воздуха, воды и почвы. В результате естественных процессов загрязняющие вещества могут переходить из одной среды в другую, мигрировать во внутренние водоемы, подземные воды и т.д.

Основной перенос загрязнителей при пожарах происходит по воздуху. Этому способствуют два обстоятельства. Во-первых, большинство токсичных соединений с продуктами горения поступает в воздух в виде направленных конвективных потоков. Во-вторых, переносу загрязнителей способствуют ветры. Выбросы от пожаров можно характеризовать как кратковременные и высокотемпературные.

Дальность распространения загрязнений от пожаров зависит от двух главных факторов - высоты факела и параметров ветра. Максимальное расстояние, на которое могут переноситься продукты горения, определяется скоростью вертикальной диффузии, предельной высотой, на которую поднимается аэрозоль, а также скоростью его оседания. Чем больше отношение высоты подъема к скорости оседания аэрозоля, тем дальше он уносится. Расчетные и экспериментальные данные ученых показывают, что максимальная концентрация загрязнителей от источников выбросов, включая пожары, достигается по направлению ветра на расстоянии, равном 10-20-кратной высоте источника [30].

При перемещении и рассеивании продукты горения могут взаимодействовать друг с другом и компонентами воздуха, что определяет их концентрацию и продолжительность нахождения в атмосфере (время жизни). Газообразные продукты горения (хлористый водород, аммиак), переносимые конвективными потоками и ветром, при взаимодействии с парами воды образуют жидкие аэрозоли или адсорбируются на частицах сажи и оседают на поверхность суши и растений.