Содержание к диссертации
Введение
1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА 12
1.1. Влияние продуктов горения на атмосферу и человека 12
1.2. Экологические последствия лесных пожаров 17
1.3. Обзор методик оценки и прогнозирования лесопожарной обстановки...29
1.4. Характеристика лесных ресурсов Иркутской области 45
1.5. Цель и задачи исследования 54
2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ДЫМООБРАЗУЮЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ОСНОВНЫХ ПОРОД ДРЕВЕСИНЫ И ЛЕСНЫХ ГОРЮЧИХ МАТЕРИАЛОВ 56
2.1. Объекты исследования 56
2.2. Методика исследования дымообразующей способности 63
2.3. Оценка воздействия техногенного загрязнения на дымообразующую способность лесных горючих материалов 65
2.4. Выводы 71
3. ОЦЕНКА ВЫБРОСОВ ОСНОВНЫХ ЗАГРЯЗНИТЕЛЕЙ АТМОСФЕРЫ ПРИ ЛЕСНЫХ ПОЖАРАХ В ИРКУТСКОЙ ОБЛАСТИ 72
3.1. Методика расчета выбросов загрязняющих веществ
от лесных пожаров 72
3.2. Оценка дополнительных выбросов токсикантов в атмосферу при лесных пожарах в Иркутской области 75
3.3. Выводы 84
4. МОДЕЛИРОВАНИЕ И ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ДОПОЛНИТЕЛЬНЫХ ВЫБРОСОВ ТОКСИКАНТОВ В АТМОСФЕРУ ПРИ ЛЕСНЫХ ПОЖАРАХ В ИРКУТСКОЙ ОБЛАСТИ 85
4.1. Выбор и обоснование факторов и показателей 87
4.2. Корреляционный анализ факторного пространства 102
4.3. Моделирование и краткосрочное прогнозирование дополнительных выбросов токсикантов в атмосферу при лесных пожарах 106
4.4. Выводы 115
5. РАЗРАБОТКА ПРАКТИЧЕСКИХ МЕРОПРИЯТИЙ ПО СНИЖЕНИЮ ДОПОЛНИТЕЛЬНЫХ ВЫБРОСОВ ТОКСИКАНТОВ В АТМОСФЕРУ ПРИ ЛЕСНЫХ ПОЖАРАХ 116
5.1. Зонирование территории Иркутской области по показателям риска лесных пожаров и дополнительных выбросов токсикантов 116
5.2. Организационно-технические мероприятия по минимизации дополнительных выбросов токсикантов в атмосферу при лесных пожарах в зонах техногенного загрязнения 125
5.3. Выводы 132
Заключение 133
Литература 135
Приложения 150
- Характеристика лесных ресурсов Иркутской области
- Оценка воздействия техногенного загрязнения на дымообразующую способность лесных горючих материалов
- Оценка дополнительных выбросов токсикантов в атмосферу при лесных пожарах в Иркутской области
Введение к работе
Уровень загрязнения атмосферы (по комплексному индексу) за пять лет в крупнейших городах увеличился на 30 %. В список городов с очень высоким уровнем загрязнения входят и города Сибири (Братск, Кемерово, Красноярск и другие).
Исследованиями атмосферного воздуха, проведенными специалистами Государственной санитарно-эпидемиологической службы России, установлено содержание более 70 загрязняющих веществ в приземном слое атмосферы. Число проб, в которых их содержание превышает гигиенические нормативы, составило в среднем по стране 4,49 %. Наиболее высокие показатели отмечаются в Сибирском (8,72 %), Дальневосточном (7,46 %) и Уральском (5,49 %) федеральных округах [89, 128].
Повышенный уровень загрязнения городов и населенных пунктов обусловлен поступлением в атмосферу значительных количеств выбросов загрязняющих веществ, главным образом, от стационарных источников промышленных предприятий. Перечень основных загрязнителей атмосферного воздуха в последние годы не изменился, в него входят: бенз(а)пирен, диоксид азота, оксид углерода, формальдегид, свинец, углеводороды, диоксид серы и различные взвешенные вещества. Значительный вклад в изучение экологических последствий от техногенных загрязнений внесли Акимов В.А., Акинфеев Л.Л., Берлянд М.Е., Епифанова И.П., Калабеков А.Л., Козлов А.Д., Кулиш О.Н., Миляев В.Б., Муравьев А.Г., Нурмеев Б.К., Плущевский М.Б., Ревич Б.А., Улицкий В.А., Хохлявин С.А., Шахраманьян М.А., Яковлев А.В. и другие [4-8, 42, 44, 121, 123].
По исследованию экологических последствий от техногенных загрязнений в Байкальском регионе следует отметить работы таких ученых как Е.М. Руновой, С.С. Тимофеевой, Т.А. Михайловой, Л.В. Барахтеновой, В.К. Аргучинцева, В.Л. Макухина и других [56, 100-103, 112, 113, 114].
5 Известно, что негативное влияние на атмосферу оказывают продукты
горения при пожарах. Изучением экологического влияния на окружающую
среду последствий горения различных веществ и материалов занимались
известные ученые Андронова А.В., Бесчастнов М.В., Брушлинский Н.Н.,
Блинов В.Н., Вязниковцев А.В., Гармышев В.В., Гришин A.M., Гостинцев
Ю.А., Иванов А.В., Иванова Г.А., Исаева Л.К., Измаилов А.С., Копылов
Н.П., Курбатский Н.П., Куценогий К.П., Малыхин А.В., Павлов П.П.,
Петряков-Соколов И.В., Рыжов A.M., Серков Б.Б., Сутугин А.В., Таубкин
И.С., Хасанов И.Р., Хованов A.M., Худяков Г.Н., Щеглов П.П. и другие.
Результаты их исследований позволили дать комплексное представление о
воздействии горения на состояние окружающей среды, ими разработаны
общие подходы к оценке воздействия пожаров на экосистемы [2, 18, 19, 36,
40-41, 45, 57-59, 63, 69, 75, 94].
Негативный вклад в загрязнение атмосферы вносят продукты горения
древесины и лесных горючих материалов (ЛГМ). Литературный обзор
показал, что в пожароопасный период ежегодно на земле возникает до 400
тысяч лесных пожаров, повреждающих значительные площади лесов,
выбрасывающих в атмосферу миллионы тонн продуктов сгорания и
значительное количество загрязняющих веществ. К настоящему времени
проведены значительные теоретические и практические исследования
характеристик возникновения и распространения пожаров в лесах
(Амельчугов СП., Андреев Ю.А., Арбатская М.К., Белая А.Ю., Ваганов Е.А.,
Вакуров А.Д., Валендик Э.Н., Волокитина А.В., Гриценко М.М., Гришман
Э.Н., Дорогое Б.И., Доррер Г.А., Киселев Я.С., Конева Э.В., Коровин Г.Н.,
Костырина Т.В., Курбатский Н.П., Латышев В.М., Негина СВ., Нестеров
В.Г., Покрывайло В.Д., Раков В.А., Самусенко И.Ф., Софронов М.А.,
Столярчук Л.В., Телицын Г.П., Удилов В.П., Цветков П.А., Червонный М.Г.,
Шабунина Т.А.). В работах этих ведущих ученых отмечается, что число
лесных пожаров зависит от природно-климатических, антропогенных и
других факторов [9-14, 20-22, 26-30, 46, 47, 62, 77-81, 90, 109-111].
Несмотря на глубину и обширность выполненных теоретических работ по изучению характеристик возникновения и распространения пожаров в лесах, методы оценки экологических последствий горения древесины и лесных горючих материалов в зонах, подверженных техногенному загрязнению, на сегодняшний день находятся в начальной стадии исследования [33, 52, 55, 60, 72, 88, 97, 104, 122].
Недостаток, в первую очередь, технического, финансового потенциала не позволяет в масштабах всего субъекта Российской Федерации реализовать мероприятия по профилактике пожаров в лесах. Это предопределяет необходимость поиска новых подходов и путей более эффективного использования выделяемых средств. Одним из направлений решения этой задачи является моделирование, оперативное и краткосрочное прогнозирование обстановки с пожарами в лесах, зонирование территории субъекта Российской Федерации по показателям риска возникновения лесных пожаров.
Анализ лесных ресурсов России показывает, что Иркутская область характеризуется более высокими удельными запасами древесины: в среднем по России - 106 м /га, по Иркутской области - 150 м /га. Площадь лесов, приходящихся на одного жителя области в 4 раза больше, чем в целом по России. Показатель лесистости области составляет 78 %, что в 1,7 раза выше, чем в среднем по стране, и 2,9 раза выше, чем по планете [23, 24, 31, 39].
Наибольшую долю выбросов загрязняющих веществ в Иркутской области вносят предприятия химической и нефтехимической промышленности, целлюлозно-бумажного производства, цветной металлургии, т.е. производств характерных и для других регионов России. На основании изложенного объектом исследования выбрана Иркутская область.
Следует отметить, что оценка экологических последствий горения древесины и лесных горючих материалов из зон подверженных техногенному загрязнению практически не проводилась. Влияние техногенного загрязнения на дымообразующую способность лесных горючих
7 материалов практически не исследовалось. В литературных источниках лишь
отмечается, что длительные техногенные эмиссии влияют на степень
поражения лесной экосистемы, и что воздействие аэропромвыбросов ведет к
дисбалансу органогенных элементов и накоплению токсикантов в тканях
растений.
В связи с этим, целью работы является экологическая оценка воздействия на атмосферу продуктов горения лесных материалов в зонах техногенного загрязнения и разработка практических мер, обеспечивающих минимизацию их негативного воздействия на окружающую среду.
Задачи диссертационной работы следующие:
Исследовать дымообразующую способность древесины и лесных горючих материалов Восточной Сибири с учетом воздействия на них техногенного загрязнения.
Оценить выбросы токсических веществ при лесных пожарах в зонах техногенного загрязнения Иркутской области.
Провести моделирование и краткосрочное прогнозирование обстановки с пожарами в лесах Иркутской области с учетом различных факторов.
Провести зонирование территории Иркутской области по показателям риска возникновения лесных пожаров и значениям выбросов токсикантов в атмосферу при лесных пожарах.
Разработать мероприятия по снижению негативного воздействия на атмосферу при горении древесины и лесных материалов в зонах техногенного загрязнения Иркутской области.
Научная новизна работы состоит в:
определении дымообразующей способности наиболее распространенных в Сибири пород древесины и лесных горючих материалов из зон техногенного загрязнения;
- оценке выбросов основных загрязнителей атмосферы при горении лесных материалов из зон техногенного загрязнения;
- математическом моделировании обстановки с лесными пожарами в
зонах техногенного загрязнения с учетом площади лесов, лесистости, запаса древесины, проживающего населения в административно-территориальной единице (ATE), климатических условий;
- зонировании территории Иркутской области по валовым выбросам
основных загрязнителей атмосферного воздуха при лесных пожарах.
Достоверность и обоснованность научных результатов обеспечивается: использованием общепринятых методов и приборов при проведении лабораторных исследований; использованием современных методов обработки и анализа данных; значительным объемом проведенных экспериментальных исследований; корректностью выбора исходных данных и условий для построения моделей; критериальным анализом значимости параметров моделей; удовлетворительной сходимостью результатов экспериментальных исследований.
Практическая значимость. Практическая ценность работы состоит в получении результатов: краткосрочного прогнозирования загрязнения атмосферы при горении лесных материалов в зонах техногенного загрязнения с учетом площади лесов, лесистости, запаса древесины, проживающего населения в ATE, климатических условий; зонирования территории Иркутской области по показателям риска возникновения лесных пожаров и залповым выбросам при горении лесных горючих материалов и древесины. Разработанные организационно-технические мероприятия по профилактике лесных пожаров в пожароопасный период года в зонах техногенного загрязнения, позволяют снизить уровень загрязнения атмосферы.
Исследования проводились в соответствии с заказ-нарядом №1\203 от 21 сентября 2005 года Агентства лесного хозяйства по Иркутской области «Анализ и оценка социально-экономических, экологических последствий лесных пожаров в Иркутской области и разработка мероприятий, направленных на их снижение».
9 Результаты диссертационного исследования внедрены и используются:
Агентством лесного хозяйства по Иркутской области, Авиационной базой
охраны лесов Иркутской области, в Сибирском филиале ВНИИПО МЧС
России, в ГУ МЧС России по Иркутской области; в учебном процессе и при
выполнении НИР Восточно-Сибирского института МВД России.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы представлялись и обсуждались на: первой межвузовской научно-практической конференции «Проблемы деятельности правоохранительных органов и противопожарных служб» (Иркутск, 1996), региональной научно-практической конференции «Актуальные проблемы агропромышленного комплекса» (Иркутск, 2001), всероссийских научно-практических конференциях «Деятельность правоохранительных органов и ГПС в современных условиях: проблемы и перспективы развития» (Иркутск, 2004, 2005); третьей межрегиональной научно-практической конференции «Реализация современного законодательства в области охраны труда: проблемы и перспективы» (Иркутск, 2005), 6-ой Международной конференции «Лесные и степные пожары: возникновение, распространение, тушение и экологические последствия» (Томск, 2005).
Аннотация диссертационной работы по главам.
Во введении обосновывается актуальность темы диссертации, формулируются цель и задачи исследования, её научная новизна и практическая ценность, апробация результатов исследований, приведена информация о структуре и объеме работы.
В первой главе представлена характеристика объекта исследования, результаты литературного обзора исследований в области экологического воздействия продуктов горения на атмосферу от пожаров на различных объектах, а также обзор методик прогнозирования числа лесных пожаров и оценки их экологических последствий для атмосферы.
Во второй главе изложены результаты сравнительной оценки дымообразующей способности основных пород древесины и лесных горючих
10 материалов (ЛГМ), характерных для региона Сибири, из экологически
«чистых» районов и из зон, подверженных техногенному загрязнению
предприятиями нефтехимической и химической промышленности и цветной
металлургии.
В третьей главе представлены результаты исследования по оценке
выбросов токсикантов при лесных пожарах в Иркутской области, в
частности, приведены характеристики основных загрязнителей атмосферы
при лесных пожарах в зонах, подверженных негативному экологическому
влиянию промышленных предприятий, показатели загрязнения атмосферы от
основных токсикантов и результаты расчетов по методике оценки
загрязнения атмосферы от основных токсикантов, адаптированной к
горению при лесных и степных пожарах.
В четвертой главе приведены методы построения статистических моделей и их использования при прогнозировании. Обоснован и проведен выбор показателей, характеризующих напряженность ситуации с лесными пожарами, лесные ресурсы, климатические условия, экологические последствия лесных пожаров. Проведен корреляционный анализ факторов, построены статистические модели обстановки с пожарами, осуществлен прогноз дополнительных выбросов токсикантов в атмосферу при лесных пожарах в отдельных ATE (районах).
Пятая глава посвящена зонированию территории Иркутской области по показателям риска возникновения пожаров и значениям выбросов токсикантов в атмосферу при лесных пожарах, а также разработке практических мер, обеспечивающих минимизацию их негативного воздействия на окружающую среду.
В заключении диссертации сформулированы основные научные положения и результаты диссертационной работы.
Структура и объем работы: Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы из 133 наименований. Содержит 156 страниц, включая 28 рисунков и 26 таблиц.
На защиту выносятся следующие положения:
1. Исследования дымообразующей способности основных пород
древесины и лесных горючих материалов Восточной Сибири с учетом
воздействия на них техногенного загрязнения.
\ 2. Оценка выбросов токсикантов при лесных пожарах в Иркутской
области.
Моделирование и краткосрочное прогнозирование обстановки с пожарами в лесах, подверженных воздействию промышленного загрязнения.
Зонирование территории Иркутской области по показателям риска возникновения лесных пожаров и значениям выбросов токсикантов в атмосферу при лесных пожарах.
Комплекс организационно-технических мероприятий по профилактике лесных пожаров в зонах техногенного загрязнения Иркутской области, обеспечивающих минимизацию негативного воздействия на атмосферу продуктов горения лесных материалов.
Автор выражает искреннюю признательность и глубокую благодарность научному руководителю доктору технических наук, профессору Удилову В.П., сотрудникам Восточно-Сибирского института МВД России Носкову СИ., Гармышеву В.В. и Братского государственного университета за заинтересованное и благожелательное отношение, помощь в сборе необходимых материалов, многочисленные консультации, а также критические замечания и пожелания, которые способствовали улучшению содержания и оформления настоящей работы.
Характеристика лесных ресурсов Иркутской области
Леса - важное и наиболее эффективное средство поддержания естественного состояния биосферы и незаменимый фактор культурного и социального значения. Лесные экосистемы берут на себя колоссальную тяжесть антропогенной нагрузки и защищают тем самым среду обитания человека. Это и должно стать главным аргументом для признания опасности хронических нарушений лесных экосистем от лесных пожаров, от поллютантов и разработки действенных мер по обеспечению защиты от их негативных воздействий [23].
Наибольшую долю выбросов загрязняющих веществ в Иркутской области вносят предприятия химической и нефтехимической промышленности, целлюлозно-бумажного производства, цветной металлургии, т.е. производств характерных и для других регионов России.
В список городов с самым высоким уровнем загрязнения воздуха, где индекс загрязнения выше 14, включены 33 города, среди которых 7 городов Иркутской области: Ангарск, Братск, Зима, Иркутск, Черемхово, Шелехов, Усолье-Сибирское. Например, среднегодовая концентрация диоскида серы в г. Свирске выше среднего уровня по стране в 5,3 раза и выше ПДК в 1,1 раз, в городах Бирюсинске, Иркутске, Усолье-Сибирском и Черемхово выше общероссийского уровня в 1,3 - 2,6 раз.
Следует отметить, что оценка экологических последствий горения древесины и лесных горючих материалов из зон подверженных техногенному загрязнению практически не проводилась. Влияние техногенного загрязнения на дымообразующую способность лесных горючих материалов практически не исследовалось. В литературных источниках [100-103] лишь отмечается, что длительные техногенные эмиссии влияют на степень поражения лесной экосистемы, и что воздействие аэропромвыбросов ведет к дисбалансу органогенных элементов и накоплению токсикантов в тканях растений. Сравнительная оценка лесных ресурсов Иркутской области с общероссийскими показателями и некоторыми данными в мировом масштабе показала следующее.
Иркутская область располагает огромными лесными богатствами. Достаточно сказать, что площадь лесов, приходящихся на одного жителя области в 4 раза больше, чем в целом по России, и в 35 раз больше, чем приходится на каждого землянина. Показатель лесистости области (отношение покрытых лесом земель к общей площади с учетом поверхности водных объектов суши) соответствует 78 %, что в 1,7 раза выше, чем в среднем по стране, и 2,9 раза выше, чем в целом по планете [23, 24].
Площадь, покрытая лесом во всем мире составляет 3 486,5 млн. га (100 %), в России - 768,154 (22,0 %), в Иркутской области - 60,495 (1,7 %); лесистость, соответственно 27, 45 и 78 %; площадь лесов на одного жителя соответственно 0,6 5,2 и 20,9 га.
Доля древесных ресурсов Иркутской области в масштабе страны даже выше, чем по площади лесов. Это объясняется более высокими средними запасами древесины на гектаре покрытых лесом земель: в среднем по всем странам и континентам - 104 м та", по России - 106 м та", по области - 150 м3та" (рис.6). Всего несколько государств Северного полушария имеют более высокую концентрацию запасов древесины: Германия - 155 м та", Румыния - 157, Люксембург - 159, Чехословакия - 208, Австрия - 212 и Швейцария - 334 мЗта-1 [24].
В области сосредоточено 11,1 % общероссийского запаса спелых лесов, а по хвойным породам доля области еще выше - 13,4 %. Если же принять во внимание лишь спелые леса, возможные к эксплуатации, то их в лесхозах области числится 8 372 млн. м , в том числе хвойных - 7 732 млн. м (в стране соответственно 25 717 и 19 967 млн. м3). По этому показателю Иркутская область находится на втором месте в России, на первом -Красноярский край. 48 В связи со сравнительно невысокой плотностью населения области на каждого его жителя приходится в 5,7 раз больше древесины на корню по сравнению со среднероссийским уровнем и почти в 50 раз больше, чем в среднем по планете. По обеспеченности запасами древесины на 1 человека область опережает наиболее многолесные страны Северного полушария: в Канаде - 900 м3-чел"1, в Финляндии - 328 м3,чел_1 [24]. Ежегодный прирост древесины (без учета кустарников) в лесах области составляет 90 млн. м , или 10,9 % общероссийских объемов и 2,8 мировых. В расчете на 1 га покрытой лесом площади он равен 1,66 м3, что несколько выше, чем в среднем по России - 1,33 и суммарно по всем странам мира -1,14 м та" . Однако по этому показателю область находится далеко позади стран, обладающих лесами высокой продуктивности, произрастающих в значительно лучших условиях: Дания - 8,17 м3та"1, Бельгия - 7,83 м3 га" , Венгрия - 6,63 м та" . В расчете на душу населения годичный прирост в лесах области составляет почти 31м, что в 5,6 раз больше общероссийского уровня и в 51,6 - мирового. Для сравнения величина среднего прироста, приходящегося на одного жителя, в некоторых странах Северного полушария, характеризующихся наивысшим уровнем этого показателя, составляет: Канада - 28,8 м -чел , Финляндия - 13,1 м -чел" , Швеция - 8,8 м3-чел"1. В лесах развитых зарубежных стран пользование лесом с 1 га составляет 60 - 80 % среднего прироста. В области ежегодный средний прирост использовался максимум на 40%, что обусловлено, в основном, транспортной недоступностью части территории. В последние годы снижение объема лесозаготовок вызвано также превышением предложения над спросом [24]. По данным на 01.01.2005 г. общая площадь лесного фонда Иркутской области составляет 60495,6 тыс. гектаров или 78 % всей территории области. В ведении Главного управления природных ресурсов по Иркутской области 49 находится 57894,9 тыс. га лесов (95,7 %), за сельскохозяйственными формированиями различных типов закреплено 2213,6 тыс. га (3,4 %). За другими лесофондодержателями - 466,5 тыс. га (0,7 %) (табл. 1.6).
Оценка воздействия техногенного загрязнения на дымообразующую способность лесных горючих материалов
Дымообразующая способность основных пород древесины и ЛГМ определялась по методике изложенной в ГОСТ 12.1.044-89 «Пожаровзрывоопасность веществ и материалов. Номенклатура показателей и методы их определения» [38].
Для испытаний брались образцы размером 40x40x10 мм (для образцов древесины и коры). Хвоя, листья и ветки укладывались в форму в целом виде, при этом высота укладки не превышала 15 мм. Все подготовленные образцы перед испытаниями выдерживались при комнатной температуре не менее суток. Взвешивание образцов производили на весах первого класса точности марки ВЛЭ-144. Погрешность взвешивания составляла не более 0,01 г. Испытание образцов проводилось в режиме горения с использованием газовой горелки. Длина пламени горелки была до 15 мм. Значения коэффициента дымообразования (Dm) рассчитывались по формуле:
где V - вместимость камеры измерения, м ; L - длина пути луча света в задымленной среде, м; m - масса образца, кг; Т0, Tmin — соответственно значения начального и конечного светопропускания, %.
Погрешность значений коэффициента дымообразования при экспериментальных исследованиях не превышала 3 %.
Установка для определения коэффициента дымообразования приведена нарис. 10. — камера сгорания; 2 — держатель образца; 3 — окно из кварцевого стекла; 4, 7 — клапаны продувки; 5— приемник света; 6 — камера измерений; 8 — кварцевое стекло; 9 — источник света; 10 — предохранительная мембрана; 11 — вентилятор; 12 — направляющий козырек; 13 — запальная горелка; 14 — вкладыш; 15 — электронагревательная панель
Рис. 10. Установка для определения коэффициента дымообразования 2.3. Оценка воздействия техногенного загрязнения на
дымообразующую способность лесных горючих материалов
В результате проведенных исследований получены значения, дымообразующей способности для всех объектов исследований, выбранных и обоснованных в гл. 2.1.
Результаты сравнительных испытаний дымообразующей способности древесины из экологически «чистых» районов и зон техногенного загрязнения приведены в табл. 2.1 и на рис. 11,12.
Таблица 2.1
Показатели дымообразующей способности древесины
Горючие материалы Дымообразующаяспособность,м /кг(из экологически «чистых» зон) Дымообразующая способность,ум /кг (из зон техногенного загрязнения) Изменениедым ообразующейспособности подвоздействиемтехногенногозагрязнения, % Характеристикадымообразующейспособности
Древесина кедра 993 996 0,35 высокая
Древесина сосны 559 561 0,43 высокая
Древесина тополя 454 460 1,36 умеренная
Древесина лиственницы 568 583 2,66 высокая
Древесина березы 565 589 4,23 высокая
Древесина осины 443 469 5,84 умеренная
Древесина пихты 323 350 8,40 умеренная
Древесина ели 427 468 9,45 умеренная
Как видно, древесина обладает достаточно большой дымообразующей способностью (от 300 до 1000 м 2/кг). Наибольший коэффициент дымообразования у древесины кедра (Dm =996 м /кг), наименьший - у древесины пихты {Dm =350 м 2/кг). Необходимо отметить, что дымообразующая способность исследуемых образцов с учетом техногенных выбросов и без учета техногенных выбросов практически не изменилась. Изменение дымообразующей способности для древесины составило в средней 5%. Это, на наш взгляд, связано с тем, что техногенные выбросы воздействуют в основном на кору, хвою и листу. Результаты сравнительных испытаний дымообразующей способности коры из экологически «чистых» районов и зон техногенного загрязнения приведены в табл. 2.2 и на рис. 13, 14. Таблица 2.2 Показатели дымообразующей способности коры Горючие материалы Дымообразующаяспособность,м /кг(из экологически«чистых» зон) Дымообразующая способность, м /кг (из зон техногенного загрязнения) Изменениедымообразующейспособности подвоздействиемтехногенногозагрязнения, % Характеристикадымообразующейспособности
Кора сосны 948 930 -1,85 высокая
Кора кедра 460 464 0,82 умеренная
Кора березы 1096 1129 3,01 высокая
Кора пихты 594 613 3,30 высокая
Кора осины 480 503 4,86 высокая
Кора ели 556 588 5,91 высокая
Кора тополя 427 583 36,40 высокая
Кора лиственницы 277 468 69,12 умеренная
На основании анализа экспериментальных данных можно сделать вывод о том, что дымообразующая способность лесных горючих материалов существенно различна. Так наименьшей дымообразующей способностью обладает кора лиственницы (Dm =468 м 2/кг), а наибольшая дымообразующая способность свойственна коре березы (Dm =1129 м 2/кг). Однако, изменение дымообразующей способности под воздействием техногенного загрязнения у коры лиственницы составило 69 %, а для коры березы 3 %.
Результаты сравнительных испытаний дымообразующей способности хвои из экологически «чистых» районов и зон техногенного загрязнения приведены в табл. 2.3 и на рис.
Оценка дополнительных выбросов токсикантов в атмосферу при лесных пожарах в Иркутской области
Моделирование и прогнозирование дополнительных выбросов токсикантов в атмосферу при лесных пожарах в Иркутской области проводили в последовательности, представленной на рис. 17.
Первый этап включал анализ проблем пожарной безопасности в исследуемой ATE. Задачи этого этапа решены нами в гл. 1. Далее производили выбор и обоснование факторов и показателей, характеризующих и оказывающих наибольшее влияние на экологическую ситуацию при горении лесных материалов. Выполнение данного этапа подробно изложено в гл. 4.1.
Следующей задачей моделирования и прогнозирования дополнительных выбросов токсикантов в атмосферу при лесных пожарах является измерение тесноты связи между результативным и факторным признаком (признаками). Решение задачи изложено в гл. 4.2.
По результатам корреляционного анализа факторного пространства возможно построение спецификации модели и расчет и оценка её параметров (гл. 4.3.) При выполнении этапов воспользуемся опытом решения подобных задач [83].
Прогнозирование дополнительных выбросов токсикантов в атмосферу при лесных пожарах в Иркутской области с использованием полученных моделей, выполнено в гл.4.3.
При выборе групп факторов и показателей учитывали, имеется ли систематическая статистика; легко ли показатель интерпретируется и есть ли возможность объяснить результаты моделирования и прогнозирования; оказывают ли эти показатели существенное влияние на экологическую обстановку и влияние на атмосферу при горении лесных материалов.
В результате проведенных исследований (см. гл. 1. и гл. 3), представляется целесообразным выделить несколько групп факторов.
В первую группу включены десять показателей, характеризующих напряженность ситуации с лесными пожарами в k-ой ATE области.
Вторая группа показателей характеризует социально-географическую ситуацию в k-ой ATE (пять показателей).
Третья группа показателей, характеризует лесные ресурсы в k-ой ATE (шесть показателей).
В четвертую группу включены восемнадцать показателей, характеризующих последствия и суммарные выбросы токсических веществ в атмосферу при лесных пожарах в k-ой ATE.
Пятая группа показателей характеризует напряженность ситуации по причинам пожаров в k-ой ATE (три показателя).
Шестая группа показателей характеризует климатические условия в к-ой ATE (три показателя).
В седьмую группу включены восемь показателей, характеризующих мероприятия, направленные на профилактику лесных пожаров в k-ой ATE.
1. В первую группу вошли показатели, характеризующие напряженность ситуации с лесными пожарами:
Организационно-технические мероприятия, повышающие пожарную устойчивость лесного фонда, заключаются в закреплении участков леса за населенными пунктами, организациями, предприятиями, подготовке местного населения к работам по вопросам предупреждения, обнаружения, тушения лесных пожаров, строительство и ремонт противопожарных объектов, работа с органами власти, арендаторами и так далее.
Комплекс мер охраны лесов от пожаров по хронологической последовательности целесообразно разделить на две основные группы:
- разработка и реализация мероприятий по предотвращению лесных пожаров до наступления пожароопасного сезона;
- реализация мероприятий по предотвращению и тушению лесных пожаров в течение пожароопасного сезона.
Мероприятия первой группы определяют стратегию - требуемый уровень интенсивности охраны, предсезонное планирование состава, структуры и режима работы лесопожарных служб, оптимальное размещение сил, средств и маршрутов патрулирования.
В течение пожароопасного сезона мероприятия направлены на выработку тактических решений - оперативное планирование состава, структуры и режимов лесопожарных служб, управление процессом тушения лесных пожаров с учетом маневрирования имеющимися силами и средствами. Организационно-технические мероприятия, обеспечивающие разработку и принятие нормативно-правовых и законодательных документов по вопросам использования и охраны лесных ресурсов
1. Разработка и представление на утверждение органам власти мероприятий по пожарной профилактике и противопожарному обустройству;
2. Разработка и представление на утверждение органам власти оперативных планов борьбы с лесными пожарами;
3. Внесение предложений органам власти о дополнительных, не предусмотренных Правилами пожарной безопасности в лесах Российской Федерации противопожарных требованиях исходя из складывающейся пожарной обстановки;
4. Согласование с органами власти разрешений на проведение ранней весной и поздней осенью контролируемого выжигания напочвенного покрова;
5. Совершенствование законодательной базы по пути усиления ответственности виновных в возникновении лесных пожаров;
Организационно-технические мероприятия, обеспечивающие организацию тушения лесных пожаров
Для ограничения распространения пожаров в лесах предлагаю:
1. Регулировать состав древостоев путем ввода в культуры хвойных пород, где это возможно по лесорастительным условиям, примесь деревьев лиственных пород (березу, осину и другие породы);
2. Проводить санитарные рубки, при этом подлежат немедленной рубке
отмирающие сухостойные и ветровальные деревья, усиливающие опасность распространения лесных пожаров;
3. Проводить очистки мест рубок и ликвидацию внелесосечной захламленности, в первую очередь, на противопожарных барьерах, расчленяющих хвойные массивы, а также в хвойных молодняках и насаждениях, прилегающих к железным, шоссейным, лесовозным и грунтовым дорогам широкого пользования;
4. Создать системы противопожарных барьеров с целью разделения пожароопасных хвойных лесных массивов на изолированные друг от друга блоки разной величины;
5. Создать минерализованные полосы при помощи бульдозеров, тракторных почвообрабатывающих орудий, выжигания напочвенного покрова и посева огнестойких растений;
6. Осуществлять устройство лесных дорог так, чтобы они одновременно служили преградами распространению возможных низовых пожаров и опорными линиями при локализации действующих очагов;
7. Создать искусственные пожарные водоемы и подготовить естественные водоисточники для целей пожаротушения.
Мониторинг и прогнозирование пожароопасной ситуации и риска
возникновения пожаров
1. Создание базы данных об охране леса от пожаров, где необходимо сосредоточить информацию о прогнозируемой пожарной опасности, запроектированных и выполненных мероприятиях по охране и защите лесов от пожаров, данные о площадях и координатах всех возгораний и пожаров, ущербе, нанесенном пожарами и так далее;
2. Разработку формальных критериев введения чрезвычайной ситуации на основе учета интенсивности возникновения, сроков ликвидации пожаров, предварительных данных об ущербе и других факторов;
3. Разработку системы долгосрочного прогнозирования степени риска возникновения лесных пожаров в зависимости от природных факторов. Развитие авиационной охраны лесов
1. Организацию подготовки руководителей тушения лесных пожаров из числа работников наземной и авиационной охраны лесов;
2. Устройство временных посадочных площадок для вертолетов и учет естественных площадок, пригодных для посадки вертолета;
3. Организацию развития системы космического мониторинга лесных пожаров в области;
Мероприятия по пожарной профилактике и противопожарному обустройству
1. Устройство пунктов приема донесений от авиации, пунктов сосредоточения пожарного инвентаря;
2. Организацию лесной рекреации (подготовки лесного фонда для организованного отдыха населения) в целях сокращения неорганизованного притока людей и обеспечение пожарной безопасности в местах отдыха;
1. Проведение совещаний-семинаров лесной охраны с участием представителей органов власти, предприятий и организаций по вопросам состояния охраны лесов и мерах по ее улучшению;
2. Организацию осмотров готовности лесной охраны к борьбе с лесными пожарами;
3. Проведение лесопожарной пропаганды среди населения в населенных пунктах, общественном транспорте, в местах проведения работ массового отдыха людей по соблюдению правил пожарной безопасности;
Расследование и экспертиза лесных пожаров. Организация деятельности лесной милиции
1. Организацию взаимодействия органов исполнительной власти, лесопожарных служб, ГУ ГПС МЧС Иркутской области и РОВД по предотвращению, обнаружению, оперативному тушению лесных пожаров, выявлению и наказанию виновных;
2. Совершенствование законодательной базы по пути усиления ответственности виновных в возникновении лесных пожаров;
3. Осуществление контроля за соблюдением требований правил пожарной безопасности, установление причин возникновения лесных пожаров, выявление нарушителей и виновников возникновения лесных пожаров. Это достигается организацией постоянного наблюдения в местах лесозаготовительных и других работ в лесах, а так же патрулирования лесов по дорогам и на участках, наиболее посещаемых населением.
1. Выделены административно-территориальные единицы с весьма низкой, низкой, средней, высокой и критической напряженностью ситуации, что позволит эффективно распределить ресурсный потенциал (технический, финансовый и другие) по реализации мероприятий по профилактике пожаров в лесах.
2. Определены основные направления организационно-технических мероприятий по профилактике лесных пожаров в зонах техногенного загрязнения.
3. Разработаны организационно-технические мероприятия направленные на снижение напряженности по количеству лесных пожаров в пожароопасный период, что позволит минимизировать дополнительные выбросы токсикантов и их негативное воздействие на атмосферу.
