Горіння в умовах пожежі, як правило, протікає в дифузійній-ном режимі. Поряд з виділенням тепла і світла утворюється дим, горючі матеріали згорають в повному обсязі, частиною потрапляючи в навколишнє середовище. Пожежа супроводжується термічним розкладанням речовин, випаровуванням горючих речовин, взаємодією з киснем повітря, підвищенням температури навколишнього середовища.
Перебіг пожежі характеризується наступними параметрами: масової швидкістю вигоряння, площею пожежі, щільністю теплового потоку, тривалістю димовидалення, швидкістю газообміну і димовидалення, температурою і т.д.
Ці параметри визначають обстановку на пожежі і значення небезпечних факторів пожежі - в тому числі тих характеристик пожежі, які призводять до травм і загибелі людей.
Небезпечними факторами пожежі (ОФП) є:
1. токсичність і швидкість виділення продуктів ...
горіння;
2. щільність диму;
3. температура пожежі і т.д.
Ці фактори пожежі змінюють параметри стану навколишнього середовища. Отже, їх можна назвати екологічно небезпечними чинниками пожежі.
У процесі горіння відбувається зменшення кількості кисню повітря, витрачається горючий матеріал, в навколишнє середовище розсіюється тепло, потрапляють шкідливі і інші хімічні сполуки (продукти горіння) і частково може потрапляти горючий матеріал.
Екологічна небезпека пожеж прямо обумовлена зміною хімічного складу, освітленості і температури повітря, води і грунту, а побічно і інших параметрів навколишнього середовища.
Пожежа як джерело забруднення навколишнього середовища: повітря, води і грунту
Можливі наслідки пожеж для навколишнього середовища залежать від маси виділився диму, обсягу виділився диму, виду і концентрації токсичних речовин, температури і т.д. В результаті пожежі безпосередньо може відбуватися забруднення всіх трьох природних середовищ: повітря; води, грунту.
Основний перенесення забруднювачів при пожежах відбувається по повітрю. Цьому сприяють обставини:
1. основна кількість забруднювачів у вигляді продуктів горіння надходить в повітря;
2. конвективні потоки піднімають продукти горіння вгору, а вітри розносять на великі простори.
Дим від великих пожеж викликає зміна освітленості, температури повітря, впливає на кількість атмосферних опадів. Крім того, димової аерозоль і газоподібні продукти, взаємодіючи з атмосферною вологою, можуть викликати кислотні опади, дощі, тумани. Виділення великої кількості диму при великих пожежах зменшує кількість сонячної радіації, що надходить до земної поверхні і, як наслідок, призводить до кліматичних змін тривалістю кілька днів, тижнів, місяців (лісові пожежі, пожежі на нафтових свердловинах в Кувейті).
Встановлено, що частинки сажі містять на своїй поверхні багато токсичних речовин: антрацен, інші поліядерних ароматичні сполуки, сульфосоедіненіяі т.д. Під дією сили тяжіння аерозолі можуть з повітря осідати, вимиватися опадами. Азотна або сірчана кислоти на рідких крапельках можуть реагувати з аміаком [5].
Використання фреонів для гасіння пожеж пов'язують не тільки з місцевими, регіональними проблемами руйнування природного середовища, а й з глобальними. Вважається, що внесок фреонів, які використовуються для пожежогасіння, в руйнування озонового шару атмосфери особливо великий у порівнянні з вкладами від інших областей їх застосування, так як "пожежні" фреони більш інтенсивно взаємодіють зі стратосферним озоном.
Забруднена вода при пожежах може надавати токсичну дію на людину, якщо потрапить у водойми, на грунт і надалі надійде в травний тракт. Токсичні речовини можуть накопичуватися в організмах водних тварин, що вживаються в їжу. Шкідливі сполуки потрапляють у воду при пожежах:
1. Вода, яка використовується при гасінні, може містити поверхнево-активні речовини, коли пожежу гасять піною і водою зі змочувачами, антипірени і продукти їх піролізу. Останні виділяються при горінні матеріалів у вигляді твердих "відходів".
2. У воду можуть потрапляти інші добавки, що вводяться в горючі матеріали для додання їм певних експлуатаційних властивостей.
3. На грунт, а потім з атмосферними опадами в воду можуть потрапляти порошкові вогнегасники речовини.
4. З опадами у водойми потрапляють продукти горіння, які можуть бути більш шкідливими, ніж вогнегасники склади.
При лісових, степових пожеж знищується рослинний покрив. В результаті зменшується виробництво кисню. Таким чином, ці пожежі, безсумнівно, завдають шкоди навколишньому середовищу. Деякі горючі матеріали, наприклад нафту, нафтопродукти, органічні розчинники, фенол і ряд інших, опинившись під час пожежі в грунті, у воді, також чинять негативний вплив на навколишнє середовище.
На відкритих пожежах відбувається накопичення теплоти в газовому просторі зони горіння, причому повітряні маси здатні нагріватися до температур, що перевищують гранично допустимі для людини та інших живих організмів. Температура навколишнього середовища в 60-70ºС є небезпечною - особливо в умовах підвищеної вологості - і може привести до теплового удару, а при затримці з евакуацією - і до летального результату.
Небезпека забруднення навколишнього середовища при пожежах на складах добрив, пестицидів, вибухових та інших небезпечних хімічних речовин.
Пожежі на складах небезпечних і шкідливих хімічних речовин трапляються рідко, але наслідки їх бувають катастрофічними. Пожежа поширилася-ється по складських приміщеннях зазвичай значно швидше, ніж по про-виробничій і житлових будинків.
Частина речовини, що не згораючи, надходить в атмосферу у вигляді аерозолю з подальшим осіданням на місцевості, інша частина з вогнегасними соста-вами - піною і водою - на грунт і у водойми. Крім того, в ОС виділяють-ся продукти горіння.
Щоб мати уявлення про небезпеку забруднення навколишнього середовища продуктами горіння деяких пестицидів, наведемо їх склад.
У продуктах горіння 220 кг діурон (порошкоподібного хлорована-ного урізана) міститься: 250 кг СО2. 15 кг СО, 5,6 кг NO2. 18-35 кг НС1, 0,075 кг амінів, 0,001 кг ізоціанатів, 0,175 кг альдегідів, 0,005 кг акро-Леїн.
У складі продуктів горіння 60 л диметоат (рідкого інсектициду) міститься: 220 кг СО2. 7-11 кг СО, 0,4 кг HCN, 0,1 кг NO2. 0,01 кг з-ціанатів, 8,4 кг SО2. 4,2 кг меркаптанів, 0,02 кг альдегідів, 5 кг сажі.
Екологічні наслідки пожеж в житлових будинках
При горінні по-Лімер утворюються багато токсичних речовин, хоча вони і со-ють не більше 3-5% від загального обсягу продуктів горіння. Серед токсичних продуктів горіння: аліфатичні, ароматичні, кисень-містять вуглеводні, оксид вуглецю, азот і сірковмісні сполуки, хлористий і ціаністий водень, поліциклічні ароматичні з'єднання і діоксини, важкі метали, їх оксиди і солі.
При пожежі в типовій кімнаті готелю в складі продуктів горіння знайдені: діоксид вуглецю - 8% об. оксид вуглецю -1,5, вуглеводні - 5, діоксид сірки> 0,01-0,04, оксиди азоту - 0,015-0,03, хлористий водень - 0,0083, фтористий водень - 0,0001, ціаністий водень - 0,071% про.
У наведених прикладах наочно виявляється залежність складу токсичних газів від умов тепло-, масообміну і складу пожежного навантаження.
Щоб концентрація токсичних газів при пожежі в житловому приміщенні не досягала летального рівня, необхідно 100-1000-кратне розбавлення повітря. В умовах реальних пожеж розбавлення відбувається за рахунок виявило прорізів.
Забруднення навколишнього середовища при великих і масових пожежах
Сукупність великого числа окремих пожеж прийнято називати масовими. При сприятливих умовах окремі (поодинокі) близько розташовані пожежі можуть зливатися в групові (суцільні) пожежі. При слабкому вітрі або його відсутності, наявності біль-шого кількості пального (не менше 100 кг / м 2) одночасне возникно-вение декількох вогнищ пожеж на площі 2-3 км 2 призводить до явища вогненної стихії. В цьому випадку в зону горіння за рахунок інтенсивності вертикального підйому повітря спрямовуються повітряні маси з перифе-рії, швидкість яких досягає 40-100 км / ч.
Забруднення атмосферного повітря при пожежах з подальшим оса-дження на земну поверхню може призвести до зниження продуктив-ності і плодючості худоби, птіц.Напрімер, сірчистий ангідрид SO2 є сильною отрутою для рас-тітельності (особливо хвойних і фруктових порід дерев). Навіть короткочасний вплив діоксиду сірки при концентрації понад 0,9 мг / м 3 призводить до зменшення швидкості фотосинтезу. Найбільш чувст-вітельно до впливу SО2 ялина, сосна, клен. Після закінчення 5-10 днів хвоя починає рижеть, опадати. Присутність діоксиду азоту інтенсіф-цірует процес. Для тварин летальні концентрації СО, CO2. HCN складають близько 14 г / м 3. Таким чином, затяжні, масові і окремі великі пожежі можуть істотно вплинути на стан екосистем і привести до незворотних змін в природних середовищах.
Нарешті, при масових пожежах та вогненних штормах в атмосферу потрапляє більше значна маса газоподібних продуктів горіння і ае-розоліт.
Частина продуктів горіння в нижніх шарах атмосфери може взяти участь в утворенні вторинного аеро-золю - фотохімічного смогу за рахунок реакцій з азотом і вільними ра-Дікалу (ОН, Н), присутніми в повітрі.
До числа найбільш важливих наслідків лісових пожеж можна відне-сти сильне забруднення атмосфери продуктами горіння, що утворюються при тліючому режимі горіння, при скупченні їх в низинних ділянках суші.
При великих тривалих тліючих пожежах через поглинання димом сонячного випромінювання виникають температурні інверсії, пере-мешіваніе повітря з продуктами горіння відбувається в межах 200-метрового шару атмосфери.
10.2. ландшафтні пожежі
Ландшафтними (рослинними) пожежами називають стихійне, некероване поширення горіння по території, покритої рослинністю. На основі ботаніко-географічної класифікації рослинності ландшафтні пожежі можуть бути розділені на ліс-ні, тундрові, степові, чагарникові, лугові, болотні.
Горючі матеріали в лісі, складові складні лісових екосистем-ми, відрізняються великою різноманітністю: опад, лишайники, мохи, пні, кус-тарнікі, трави, торф, гілки, сучки, стовбури дерев і т.д.
По розташуванню горючих матеріалів в лісі їх поділяють на три групи: підземні (торф'яні); наземні (низові); надземні (вер-ховие).
Визначальним фактором пожежі є вологість пального мате-ріалу. Важливим фактором, що підсилює інтенсивність горіння, є вітер. Вітер підсилює горіння і сприяє тим самим зниженню вологості горю-чого.
Проби повітря над осередком пожежі показують, що частина виділивши-шихся газів швидко вступає в фотохімічні реакції. Про це свиде-ність підвищення концентрації озону в 3 рази в порівнянні з фоно-вої на висоті 2,7 км і на відстані більше 50 км від вогнища пожежі. Час життя в атмосфері більшості з'єднань внаслідок їх високої реак-ної здатності невелика.
Тепло, що виділяється при горінні рослинності, викликає прогрів грунту. Вогонь прогріває грунт до глибини 25 см. Температура грунту дос-Тігана 250-300 ° С на поверхні, 150 ° С - на глибині 2 см і 50 ° С - на глибині 5 см і далі швидко нормалізується з глибиною. За рахунок високої температури змінюються фізико-хімічні властивості ґрунтів, їх биологиче-ська активність.
Лісові пожежі на територіях, забруднених радіонуклідами. Оцінка наслідків пожеж
При лісових пожежах радіонукліди виділяються в повітря за рахунок горіння деревостану, рослинного покриву (підстилки), підйому часток поч-ви і золи.
Підвищення температури в зоні пожежі призводить до освітньої-ня летючих радіонуклідів і підвищує загальний радіаційний фон в при-земному шарі повітря. Що залишилися після пожежі зола і недожог представляють фактично низькоактивні відходи. За рахунок активних процесів масопереносу при горінні йде міграція радіонуклідів, і загальна площа забруднення розширюється.
Пожежі в шахтах і відвалах
Вогнища пожеж частіше виникають в діючих виїмкових полях і скупченнях вугілля у виробок, ніж у вироблених просторах і тупикових виробках.
Окислення вугілля киснем - одна з причин виділення горючих га-зов, так як за рахунок тепла екзотермічної реакції йде піроліз вугілля. У міру підвищення температури в зароджується осередку пожежі послідовно-тельно виділяються оксид вуглецю, метан, водень, етилен та інші гази. Пориста структура вугілля сприяє виділенню горючих газів і по-глощенію кисню. Поверхня пір складає (1,0-1, 5) # 8729; 10 м 2 / кг.
Забруднення повітряного басейну відбувається при пожежах не тільки в відвалах і діючих шахтах, а й в шахтах, де припинена подача вугілля, так як там, як правило, припиняється контроль за пожежною безпекою об'єкта.
Забруднення навколишнього середовища гірничим виробництвом, в тому числі при пожежах, має локальний характер. Це не виключає необхідності контролю стану навколишнього середовища, в тому числі і при пожежах, так як питання збереженні-вати здоров'я людей, пов'язаних з гірськими розробками, повинен стати одним із пріоритетних завдань галузі.
Пожежі побутових відходів
Все, що виробляється людством, рано чи пізно перетворюється у відходи. Їх можна розділити на промислові і побутові (коммуналь-ні). Багато видів відходів є шкідливими речовинами або в про-процесі зберігання перетворюються в такі.
У різних країнах кількістю-ство побутових відходів на одну людину в рік складає 0,2-0,6 т.
Основні види позбавлення від відходів: утилізація (переробка), спалювання, складування на звалищах і полігонах, компостування.
Завершення терміну експлуатації (переробка) відходів на заводах здійснюється з метою отримання енергії, сировини для промисловості: алюмінію, заліза, кому-поста і ін.
Найпоширенішими способами позбавлення від відходів є-ються їх спалювання і складування. У країнах Європейського співтовариства на звалища відправляється майже 75% ТПВ, в США - 80%, а в Росії - 95%. Обсяг спалюваних відходів становить: у Франції - 40%, в Німеччині та Нідерландах - 30%, в Швеції - 50-55%, в Японії - 70%.
Сам факт, що в продуктах горіння ТПВ знаходиться багато токсичних сполук: оксидів сірки, азоту, металів і т.д. - не вимагає доказа-тельств, так як практично будь-які речовини і матеріали, що містяться в ТПВ, при горінні утворюють токсичні гази і летючу золу. Твердий залишок - шлак, що утворюється при горінні ТПВ, також буде містити небезпечні речовини. Склад газоподібних продуктів горіння ТПВ і твердо-го залишку визначається морфологічним складом сміття і умовами горіння.
Діоксини - тверді речовини. При фотолізі вони термостабільні до 1000-1200 ° С, а при 1500 ° С - руйнуються лише на 94,8-98,9%. Діоксини, дібензофурани, хлоровані і бромовані біфеніли биологиче-скі стійкі і зберігаються в ОС багато років. Діоксини канцерогенні, тератогенний та мутагенний. Відомо близько 5000 сполук, які при-надлежат до сімейства діоксинів і дибензофуранов, атоми галогенів в них можуть займати будь-які положення в бнзольних і фуранових кільцях. Найбільш небезпечні тетрахлорірованние сполуки, що містять хлор в положеннях 2,3,7,8.
Діоксини впливають на імунну систему, процеси метаболізму, ферментну систему, структуру ДНК.
Діоксини - небезпечні ксенобіотики (ксено - чужий). Період напів-розпаду для них становить 10-30 років, а час повного розпаду - століття.
Характерними ознаками ураження рослинності діоксинами є накопичення нітратів в рослинній масі. В цілому фотосинтезирующие рослини слабо чутливі до діоксинів, а тварини - більш чутливі.
При горінні чистого ПВХ виділяються в основному поліхлордібензофурани, а трансформаторні рідини, що складаються з поліхлордифенілів і поліхлорбензолов, утворюють діоксини. Найчастіше пожежі за участю трансформаторних рідин метушні-кают в силових трансформаторах в результаті програвав і електричних розрядів. При коронарному розряді в рідинах виділяється водень, при перегріванні масла - етилен, при електричній дузі - ацетилен, а при згорить-ванні обмотки трансформатора з целюлози - оксид вуглецю.
Діоксини утворюються при горінні деревини, будівельних полімерів, целюлозних матеріалів, трансформаторних масел; тобто при пожежах промислових, житлових і адміністративних об'єктів і т.д. відбувається надходження діоксинів у навколишнє середовище.
До хімічних способів знищення діоксинів відносяться озонує-вання, каталітичне окислення і дегідрохлорування. Грунт обробляють розчином лугів в поліетилен гліколі. Діоксини активно раз-порушуються під дією ультрафіолетового та сонячного освітлення в присутності оксидів олова, цинку і титану з утворенням хлористого по-огрядний, вуглекислого газу та інших сполук, які мають значно меншу токсичність, ніж діоксини.
З точки зору вартості та ефективності методу очищення для твердо-дих відходів і відпрацьованих масел найбільш підходить спалювання відходячи-чих газів - фотохімічні розкладання; для стічних вод - розкладання озоном. І, звичайно, при здешевленні методу ефективно біорозпад.
ДИНАМІКА РОЗВИТКУ ПОЖЕЖІ