ОПАСНЫЕ ФАКТОРЫ ПОЖАРОВ

10.1. Экологически опасные факторы пожара

Горение в условиях пожара, как правило, протекает в диффузион­ном режиме. Наряду с выделением тепла и света образуется дым, горючие материалы сгорают не полностью, частью попадая в окружающую среду. Пожар сопровождается термическим разложением веществ, испарением горючих веществ, взаимодействием с кислородом воздуха, повышением температуры окружающей среды.

Течение пожара характеризуется следующими параметрами: массовой скоростью выгорания, площадью пожара, плотностью теплового потока, продолжительностью дымовыделения, скоростью газообмена и дымовыделения, температурой и т.д.

Эти параметры определяют обстановку на пожаре и значение опасных факторов пожара - в том числе тех характеристик пожара, которые приводят к травмам и гибели людей.

Опасными факторами пожара (ОФП) являются:

1. токсичность и скорость выделения продуктов горения;

2. плотность дыма;

3. температура пожара и т.д.

Эти факторы пожара изменяют параметры состояния окружающей среды. Следовательно, их можно назвать экологически опасными факторами пожара.

В процессе горения происходит уменьшение количества кислорода воздуха, расходуется горючий материал, в окружающую среду рассеивается тепло, попадают вредные и другие химические соединения (продукты горения) и частично может попадать горючий материал.

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

Пожар как источник загрязнения окружающей среды: воздуха, воды и почвы

Возможные последствия пожаров для окружающей среды зависят от массы выделившегося дыма, объема выделившегося дыма, вида и концентрации токсичных веществ, температуры и т.д. В результате пожара непосредственно может происходить загрязнение всех трех природных сред: воздуха; воды, почвы.

Основной перенос загрязнителей при пожарах происходит по воздуху. Этому способствуют обстоятельства:

1. основное количество загрязнителей в виде продуктов горения поступает в воздух;

2. конвективные потоки поднимают продукты горения вверх, а ветры разносят на большие пространства.

Дым от крупных пожаров вызывает изменение освещенности, температуры воздуха, влияет на количество атмосферных осадков. Кроме того, дымовой аэрозоль и газообразные продукты, взаимодействуя с атмосферной влагой, могут вызывать кислотные осадки, дожди, туманы. Выделение большого количества дыма при крупных пожарах уменьшает количество солнечной радиации, поступающей к земной поверхности и, как следствие, приводит к климатическим изменениям продолжительностью несколько дней, недель, месяцев (лесные пожары, пожары на нефтяных скважинах в Кувейте).

Установлено, что частицы сажи содержат на своей поверхности много токсичных веществ: антрацен, другие полиядерные ароматические соединения, сульфосоединенияи т.д. Под действием силы тяжести аэрозоли могут из воздуха оседать, вымываться осадками. Азотная или серная кислоты на жидких капельках могут реагировать с аммиаком [5].

Использование фреонов для тушения пожаров связывают не только с местными, региональными проблемами разрушения природной среды, но и с глобальными. Считается, что вклад фреонов, используемых для пожаротушения, в разрушение озонового слоя атмосферы особенно велик по сравнению с вкладами от других областей их применения, так как "пожарные" фреоны более интенсивно взаимодействуют со стратосферным озоном.

Загрязненная вода при пожарах может оказывать токсическое действие на человека, если попадет в водоемы, на почву и в дальнейшем поступит в пищеварительный тракт. Токсические вещества могут накапливаться в организмах водных животных, употребляемых в пищу. Вредные соединения попадающие в воду при пожарах:

1. Вода, используемая при тушении, может содержать поверхностно-активные вещества, когда пожар тушат пеной и водой со смачивателями, антипирены и продукты их пиролиза. Последние выделяются при горении материалов в виде твердых "отходов".

2. В воду могут попадать другие добавки, вводимые в горючие материалы для придания им определенных эксплуатационных свойств.

3. На почву, а затем с атмосферными осадками в воду могут попадать порошковые огнетушащие вещества.

4. С осадками в водоемы попадают продукты горения, которые могут быть более вредными, чем огнетушащие составы.

При лесных, степных пожарах уничтожается растительный покров. В результате уменьшается производство кислорода. Таким образом, эти пожары, несомненно, причиняют ущерб окружающей среде. Некоторые горючие материалы, например нефть, нефтепродукты, органические растворители, фенол и ряд других, оказавшись во время пожара в почве, в воде, также оказывают негативное воздействие на окружающую среду.

На открытых пожарах происходит накопление теплоты в газовом пространстве зоны горения, причем воздушные массы способны нагреваться до температур, превышающих предельно допустимые для человека и других живых организмов. Температура окружающей среды в 60-70ºС является опасной - особенно в условиях повышенной влажности – и может привести к тепловому удару, а при задержке с эвакуацией – и к летальному исходу.

Опасность загрязнения окружающей среды при пожарах на складах удобрений, пестицидов, взрывчатых и других опасных химических веществ.

Пожары на складах опасных и вредных химических веществ случаются редко, но последствия их бывают катастрофичными. Пожар распространя­ется по складским помещениям обычно значительно быстрее, чем по про­изводственным и жилым зданиям.

Часть вещества, не сгорая, поступает в атмосферу в виде аэрозоля с последующим оседанием на местности, другая часть с огнетушащими соста­вами - пеной и водой - на почву и в водоемы. Кроме того, в ОС выделяют­ся продукты горения.

Чтобы иметь представление об опасности загрязнения окружающей среды продуктами горения некоторых пестицидов, приведем их состав.

В продуктах горения 220 кг диурона (порошкообразного хлорирован­ного урезана) содержится: 250 кг СО₂, 15 кг СО, 5,6 кг NO₂, 18-35 кг НС1, 0,075 кг аминов, 0,001 кг изоцианатов, 0,175 кг альдегидов, 0,005 кг акро­леина.

В составе продуктов горения 60 л диметоата (жидкого инсектицида) содержится: 220 кг СО₂, 7-11 кг СО, 0,4 кг HCN, 0,1 кг NO₂, 0,01 кг изо­цианатов, 8,4 кг SО₂, 4,2 кг меркаптанов, 0,02 кг альдегидов, 5 кг сажи.

Опасность представляют пожары на складах пиротехнической про­дукции. В результате сгорания пиротехнических составов образуются вредные газы: оксиды углерода, азота, серы, хлористый и бромистый во­дород, но их содержание в воздухе при пожаре, согласно расчетам, не представляет угрозы для жизни и здоровья людей.

Экологические последствия пожаров в жилых домах

При горении по­лимеров образуются многие токсичные вещества, хотя они и со­ставляют не более 3-5 % от общего объема продуктов горения. Среди токсичных продуктов горения: алифатические, ароматические, кислород­содержащие углеводороды, оксид углерода, азот- и серосодержащие со­единения, хлористый и цианистый водород, полициклические ароматиче­ские соединения и диоксины, тяжелые металлы, их окислы и соли.

При пожаре в типовой комнате гостиницы в составе продуктов горения найдены: диоксид углерода - 8 % об., оксид углерода -1,5, углеводороды - 5, диоксид серы > 0,01-0,04, оксиды азота - 0,015-0,03, хлористый водород - 0,0083, фтористый водород - 0,0001, цианистый водород - 0,071 % об.

В приведенных примерах наглядно обнаруживается зависимость со­става токсичных газов от условий тепло-, массообмена и состава пожарной нагрузки.

Чтобы концентрация токсичных газов при пожаре в жилом помещении не достигала летального уровня, необходимо 100-1000-кратное разбавление воздуха. В условиях реальных пожаров разбавление происходит за счет вскрывшихся проемов.

Загрязнение окружающей среды при крупных и массовых пожарах

Совокупность большого числа отдельных пожаров принято называть массовыми. При благоприятных условиях отдельные (одиночные) близко расположенные пожары могут сливаться в групповые (сплошные) пожары. При слабом ветре или его отсутствии, наличии боль­шого количества горючего (не менее 100 кг/м²) одновременное возникно­вение нескольких очагов пожаров на площади 2-3 км² приводит к явлению огненного шторма. В этом случае в зону горения за счет интенсивности вертикального подъема воздуха устремляются воздушные массы с перифе­рии, скорость которых достигает 40-100 км/ч.

Загрязнение атмосферного воздуха при пожарах с последующим оса­ждением на земную поверхность может привести к снижению продуктив­ности и плодовитости скота, птиц.Например, сернистый ангидрид SO₂ является сильным ядом для рас­тительности (особенно хвойных и фруктовых пород деревьев). Даже кратковременное воздействие диоксида серы при концентрации свыше 0,9 мг/м³ приводит к уменьшению скорости фотосинтеза. Наиболее чувст­вительны к воздействию SО₂ ель, сосна, клен. По истечении 5-10 дней хвоя начинает рыжеть, опадать. Присутствие диоксида азота интенсифи­цирует процесс. Для животных летальные концентрации СО, CO₂, HCN составляют около 14 г/м³. Таким образом, затяжные, массовые и отдельные крупные пожары могут существенно повлиять на состояние экосистем и привести к необратимым изменениям в природных средах.

Наконец, при массовых пожарах и огненных штормах в атмосферу попадает более значительная масса газообразных продуктов горения и аэ­розоля.

Часть продуктов горения в нижних слоях атмосферы может принять участие в образовании вторичного аэро­золя - фотохимического смога за счет реакций с азотом и свободными ра­дикалами (ОН, Н), присутствующими в воздухе.

К числу наиболее важных последствий лесных пожаров можно отне­сти сильное загрязнение атмосферы продуктами горения, образующимися при тлеющем режиме горения, при скоплении их в низменных участках суши.

При крупных продолжительных тлеющих пожарах из-за поглощения дымом солнечного излучения возникают температурные инверсии, пере­мешивание воздуха с продуктами горения происходит в пределах 200-метрового слоя атмосферы.

10.2. Ландшафтные пожары

Ландшафтными (растительными) пожарами называют стихийное, неуправляемое распространение горения по территории, покрытой растительностью. На основе ботанико-географической классификации растительности ландшафтные пожары могут быть разделены на лес­ные, тундровые, степные, кустарниковые, луговые, болотные.

Горючие материалы в лесу, составляющие сложные лесные экосисте­мы, отличаются большим разнообразием: опади, лишайники, мхи, пни, кус­тарники, травы, торф, ветки, сучья, стволы деревьев и т.д.

По расположению горючих материалов в лесу их разделяют на три группы: подземные (торфяные); наземные (низовые); надземные (вер­ховые).

Определяющим фактором пожара является влажность горючего мате­риала. Важным фактором, усиливающим интенсивность горения, является ветер. Ветер усиливает горение и способствует тем самым снижению влажности горю­чего.

Пробы воздуха над очагом пожара показывают, что часть выделив­шихся газов быстро вступает в фотохимические реакции. Об этом свиде­тельствует повышение концентрации озона в 3 раза по сравнению с фоно­вой на высоте 2,7 км и на расстоянии более 50 км от очага пожара. Время жизни в атмосфере большинства соединений вследствие их высокой реак­ционной способности невелико.

Наряду с этим при лесных пожарах выделяются в больших количест­вах относительно устойчивые соединения: метан, аммиак и др. Фоновое содержание этих газов увеличивается в атмосфере в региональном и гло­бальных масштабах.

Тепло, выделяющееся при горении растительности, вызывает прогрев почвы. Огонь прогревает почву до глубины 25 см. Температура почвы дос­тигает 250-300°С на поверхности, 150°С - на глубине 2 см и 50°С - на глу­бине 5см и далее быстро нормализуется с глубиной. За счет высокой температуры изменяются физико-химические свойства почв, их биологиче­ская активность.

Лесные пожары на территориях, загрязненных радионуклидами. Оценка последствий пожаров

При лесных пожарах радионуклиды выделяются в воздух за счет горения древостоя, растительного покрова (подстилки), подъема частиц поч­вы и золы.

Повышение температуры в зоне пожара приводит к образова­нию летучих радионуклидов и повышает общий радиационный фон в при­земном слое воздуха. Оставшиеся после пожара зола и недожог представляют фактически низкоактивные отходы. За счет активных процессов массопереноса при горении идет миграция радионуклидов, и общая площадь загрязнения расширяется.

Пожары в шахтах и отвалах

Очаги пожаров чаще возникают в действующих выемочных полях и скоплениях угля у выработок, чем в выработанных пространствах и тупиковых выработках.

Окисление угля кислородом - одна из причин выделения горючих га­зов, так как за счет тепла экзотермической реакции идет пиролиз угля. По мере повышения температуры в зарождающемся очаге пожара последова­тельно выделяются оксид углерода, метан, водород, этилен и другие газы. Пористая структура углей способствует выделению горючих газов и по­глощению кислорода. Поверхность пор составляет (1,0-1, 5)∙10 м²/кг.

Загрязнение воздушного бассейна происходит при пожарах не только в отвалах и действующих шахтах, но и в шахтах, где прекращена подача угля, так как там, как правило, прекращается контроль за пожарной безопасностью объекта.

Загрязнение окружающей среды горным производством, в том числе при пожарах, имеет локальный характер. Это не исключает необходимости контроля состояния окружающей среды, в том числе и при пожарах, так как вопрос сохра­нения здоровья людей, связанных с горными разработками, должен стать одной из приоритетных задач отрасли.

Пожары бытовых отходов

Все, что производится человечеством, рано или поздно превращается в отходы. Их можно разделить на промышленные и бытовые (коммуналь­ные). Многие виды отходов являются вредными веществами или в про­цессе хранения превращаются в таковые.

В разных странах количе­ство бытовых отходов на одного человека в год составляет 0,2-0,6 т.

Основные виды избавления от отходов: утилизация (переработка), сжигание, складирование на свалках и полигонах, компостирование.

Утилизация (переработка) отходов на заводах осуществляется в целях получения энергии, сырья для промышленности: алюминия, железа, ком­поста и др.

Самыми распространенными способами избавления от отходов явля­ются их сжигание и складирование. В странах Европейского сообщества на свалки отправляется почти 75 % ТБО, в США - 80 %, а в России - 95 %. Объем сжигаемых отходов составляет: во Франции - 40 %, в Германии и Нидерландах - 30 %, в Швеции - 50-55 %, в Японии - 70 %.

Основная масса мусора состоит из целлюлозных материалов: пище­вых отходов, бумаги, картона, листвы и т.д. Их удельный вес составляет 50—70 %, а иных природных и синтетических полимеров 10-15 %. Сотые доли процентов в твердых бытовых отходах составляют такие металлы, как Pb, Zn, Cu, Ni. Та­ким образом, органические вещества в составе мусора занимают 60-80 %. Содержание основных газов в продуктах горения ТБО находится в следующих пределах: диоксида углерода - 4-10 %, кислорода - 9-16 %, азота - 79-82 %, паров воды - 6-28 %.

Сам факт, что в продуктах горения ТБО находится много токсичных соединений: оксидов серы, азота, металлов и т.д., - не требует доказа­тельств, так как практически любые вещества и материалы, содержащиеся в ТБО, при горении образуют токсичные газы и летучую золу. Твердый остаток - шлак, образующийся при горении ТБО, также будет содержать опасные вещества. Состав газообразных продуктов горения ТБО и твердо­го остатка определяется морфологическим составом мусора и условиями горения.

"Диоксиновые" пожары

Диоксины - твердые вещества. При фотолизе они термостабильны до 1000-1200°С, а при 1500°С - разрушаются лишь на 94,8-98,9%. Диоксины, дибензофураны, хлорированные и бромированные бифенилы биологиче­ски устойчивы и сохраняются в ОС многие годы. Диоксины канцерогенны, тератогенны и мутагенны. Известно около 5000 соединений, которые при­надлежат к семейству диоксинов и дибензофуранов, атомы галогенов в них могут занимать любые положения в бнзольных и фурановых кольцах. Наиболее опасны тетрахлорированные соединения, содержащие хлор в положениях 2,3,7,8.

Диоксины влияют на иммунную систему, процессы метаболизма, ферментную систему, структуру ДНК.

Диоксины - опасные ксенобиотики (ксено - чуждый). Период полу­распада для них составляет 10-30 лет, а время полного распада - столетия.

Характерными признаками поражения растительности диоксинами является накопление нитратов в растительной массе. В целом фотосинтезирующие растения слабо чувствительны к диоксинам, а животные - более чувствительны.

При горении чистого ПВХ выделяются в основном полихлордибензофураны, а трансформаторные жидкости, состоящие из полихлордифенилов и полихлорбензолов, образуют диоксины. Чаще всего пожары с участием трансформаторных жидкостей возни­кают в силовых трансформаторах в результате перегревов и электрических разрядов. При коронарном разряде в жидкостях выделяется водород, при перегреве масла - этилен, при электрической дуге - ацетилен, а при сгора­нии обмотки трансформатора из целлюлозы - оксид углерода.

Диоксины образуются при горении древесины, строительных полимеров, целлюлозных материалов, трансформаторных масел; т.е. при пожарах промышленных, жилых и административных объектов и т.д. происходит поступление диоксинов в окружающую среду.

К химическим способам уничтожения диоксинов относятся озониро­вание, каталитическое окисление и дегидрохлорирование. Почву обрабатывают раствором щелочей в полиэтилен гликоле. Диоксины активно раз­рушаются под действием ультрафиолетового и солнечного освещения в присутствии оксидов олова, цинка и титана с образованием хлористого во­дорода, углекислого газа и других соединений, обладающих значительно меньшей токсичностью, чем диоксины.

С точки зрения стоимости и эффективности метода очистки для твер­дых отходов и отработанных масел наиболее подходит сжигание отходя­щих газов - фотохимическое разложение; для сточных вод - разложение озоном. И, конечно, при удешевлении метода эффективно биоразложение.

Дата добавления: 2014-10-14; просмотров: 811; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!