Пожары как экологический фактор

Пожары как экологический фактор

Введение

пожар экологический антропогенный Актуальность исследования. Проблемам пожаров посвящено огромное количество отечественных и зарубежных публикаций, накоплен многосторонний опыт организации борьбы с пожарами.

Для нескольких последних десятилетий характерен всплеск техногенных аварий. Если раньше в мире ежегодно происходило около 150 крупных катастроф, то в 90-х годах их случилось в несколько раз больше. По оценкам специалистов причинами повышенной аварийности являются усложнение структуры и рост числа техногенных объектов, человеческий и природный факторы. Существенное значение во многих случаях имеет изношенность оборудования и просчеты инженернотехнического характера.

Загрязнение окружающей среды в результате штатных выбросов объектов хозяйственной деятельности, транспорта, пожаров и аварий ухудшает экологическое состояние среды обитания, причиняет вред здоровью людей.

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

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

Пожары как антропогенный фактор чаще оцениваются только негативно. Исследования показали, что естественные пожары могут являться частью климата во многих наземных местообитаниях. Они влияют на эволюцию флоры и фауны. Биотические сообщества «научились» компенсировать этот фактор и адаптируются к нему как к температуре или влажности. Пожар можно рассматривать и изучать как экологический фактор, наряду с температурой, осадками и почвой. При правильном использовании огонь может быть ценным экологическим инструментом. Некоторые племена регулярно выжигали леса для своих нужд еще задолго до того, как люди стали целенаправленно изменять окружающую среду. Пожар — очень важный фактор, в том числе и потому, что человек может его контролировать в большей степени, чем другие лимитирующие факторы. Трудно найти участок земли, особенно в районах с засушливыми периодами, где бы не случился пожар хотя бы раз за 50 лет. Чаще всего причиной пожаров в природе служит удар молнии. Пожары бывают различных типов и оставляют разные последствия.

Таким образом, пожар — такой же источник загрязнения, как объекты промышленности, сельского хозяйства и другие отрасли хозяйственной деятельности человека.

Пожары оказывают большое влияние на состояние и динамику развития биоразнообразия, наносят большой ущерб экологическим системам.

Объект исследования — пожар как экологический фактор.

Предмет исследования — классификация пожаров и их последствия.

Цель работы: изучить особенности антропогенных пожаров и их влияние на биоразнообразие экологических систем.

Задачи:

1) изучить определения и виды пожаров;

2) выявить последствия и методы борьбы с пожарами;

3) рассмотреть пути восстановления биоразнообразия после пожаров.

Методы исследования: изучение и теоретический анализ литературы и исследований по проблеме; сравнение, анализ, обобщение, систематизация.

Курсовая работа состоит из введения, двух глав, 4 параграфов, заключения, списка литературы.

Глава 1. Особенности пожара как экологического фактора

1.1 Определение и история изучения пожаров пожар экологический антропогенный Пожар является одним из стихийных бедствий, возникающих в природе и в местах проживания человека.

Пожаром называется «неконтролируемый, стихийно развивающийся процесс горения, сопровождающийся уничтожением материальных ценностей и создающий опасность для жизни людей».

В другом определении «пожар — процесс горения, возникший непроизвольно или по злому умыслу, который будет распространяться и продолжаться до тех пор, пока не выгорят все горючие вещества и материалы, доступные на данном объекте, не возникнут условия, приводящие к самотушению, не будут приняты активные целенаправленные действия к его локализации и тушению».

В нашей стране богатой лесами страшным бедствием являются лесные пожары, особенно если они возникают в засушливое время года.

Пожар — довольно частое явление. Причиной возникновения пожара чаще всего становится человеческий фактор. Пожар может возникнуть в бытовых помещениях, офисе или на предприятии. Пожары охватывают леса в засушливые летние периоды, а также мусорные свалки. Любой пожар — это неконтролируемый процесс горения, при котором образуется большое количество загрязняющих окружающую среду веществ. Эти вещества влияют не только на окружающую среду, но и на наше с вами здоровье. Особенно это актуально для крупных пожаров, которые происходят на предприятиях, торговых центрах, складах, когда горит лес или на мусорных свалках.

По определению проф. Н. П. Курбатского [22], антропогенная пожарная опасность — это пожарная опасность охраняемой территории, обусловленная появлением источников огня в связи с деятельностью людей и относящаяся к многолетнему периоду.

В наибольшей степени этот вопрос изучен Г. П. Телицыным на Дальнем Востоке [20]: уточнен характер выявленной ранее Н. П. Курбатским зависимости частоты пожаров от плотности населения, получены коэффициенты, отражающие пожарную опасность населения для леса, предложены математические модели для определения вероятности возникновения пожаров в зависимости от расстояния до точечных и линейных объектов. Некоторые проблемы изучения закономерностей и профилактики возникновения пожаров по вине человека рассмотрены в работах Г. А. Мокеева, А. Д. Вакурова, Н. П. Курбатского с П. А. Цветковым, П. Н. Львова и А. И. Орлова [16,22, 21] и др. авторов. При этом социально — демографический состав виновников возникновения пожаров практически не учитывается, а величина плотности населения, чаще всего используемая для определения уровня антропогенной пожарной опасности в лесу, приводит к усреднённой оценке пространственного распределения пожаров. К тому же корреляция между плотностью населения и частотой пожаров в малонаселённых районах, к каковым относится и район исследований, незначительна.

Известные зарубежные системы оценки пожарной опасности в лесу основаны на анализе многолетних данных о возникновении пожаров без учёта влияния социально — экономических условий.

В настоящее время на Земле ежегодно возникает более 200 тысяч природных пожаров или пожаров растительности (т.е. лесных, кустарниковых, степных и т. д.), причем число их год от года возрастает. Учащаются и катастрофические вспышки пожаров на всех континентах (кроме Антарктиды). Вред, который пожары приносят человечеству, огромен, особенно если учитывать не только прямой, но и косвенный ущерб.

Большую часть пожаров вовремя обнаруживают, тушат и вскоре о них забывают. Но те немногие пожары, которые вырываются из-под контроля человека и достигают катастрофических размеров, надолго привлекают к себе всеобщее внимание.

Они нарушают ритм обыденной жизни, приносят массу забот и неприятностей. О них сообщают в газетах, говорят по радио, информируют по телевидению. При таких пожарах сгорают дома и целые поселки, гибнут животные, а случается — и люди. Гибель самого леса на этом фоне кажется уже малозначащей, хотя убытки при этом могут быть очень велики.

Решить проблему природных пожаров с помощью наращивания технической мощи пока не удается. Леса в развитых западных странах (например, в США, Канаде и других) горят не хуже, чем в странах Африки или у нас в России. Об этом сообщают средства массовой информации каждый год. Количество и площади лесных пожаров в России имеют тенденцию к возрастанию.

Главная причина в том, что засушливые сезоны как бы «кочуют» по планете. В каждом регионе они повторяются один раз в пять — десять лет и сопровождаются вспышками лесных пожаров. Предвидеть их заранее пока не научились. А содержать постоянно многочисленную пожарную охрану, рассчитанную на редкие вспышки пожаров, слишком накладно.

Есть и еще ряд причин пожарной проблемы, например, 1) возможность непредсказуемого саморазвития обычных пожаров в страшную огненную стихию; 2) трудность доставки и использования тяжелой техники в неосвоенные места; 3) отсутствие совершенной методики для оценки экономической эффективности пожарной охраны и другие.

Аркадий Александрович Тишков, доктор географических наук, профессор, Заслуженный деятель науки РФ, Почетный работник охраны природы РФ считает [31]: «Несмотря на действительно аномальные температуры конца июня — начала августа 2012 года и существенное возрастание риска пожаров, речь может идти преимущественно об антропогенных пожарах — возникших по вине человека. 95% - пожаров от человеческого фактора, а 5% - по природным причинам (сухие грозы и пр.) — здесь и сейчас вполне соблюдается». Такое же процентное отношение характерно и в последующие годы. Большая доля вины в возникновении пожаров принадлежит человеку.

1.2 Антропогенные и естественные пожары По причинам возникновения пожары делятся на следующие виды [24]:

— антропогенные (вызванные людьми),

— природные (естественные) пожары (вызванные молниями, погодными условиями).

Природные пожары — глобальная проблема всего мира. Ежегодно лесные и торфяные пожары наносят немалый урон экономике нашей страны и окружающей природной среде: приводят к серьезному и долговременному ухудшению состояния водосборных бассейнов, так как продукты горения смываются в реки и загрязняют их; снижают рекреационную и научную ценность ландшафтов; в результате пожаров гибнут массивы ценных древесных пород, дикие животные; сгорают жилые дома и другие постройки, погибают люди. При наличии сильного ветра пожары могут широко распространяться на соседние торфяные и лесные массивы, а также на населенные пункты. Особую опасность представляют лесные и торфяные пожары на территориях, загрязненных радионуклидами. Пожар в таких зонах становится причиной миграции радионуклидов, в результате чего не только население данного района, но и других, более отдаленных территорий подвергается дополнительному облучению.

Природный пожар — неконтролируемый процесс горения, стихийно возникающий и распространяющийся в природной среде. Различают следующие виды природных пожаров [8]:

— лесной,

— степной (полевой),

— торфяной,

— камышовый,

— радиоактивный.

Степные пожары являются следствием возгорания сухой травы или зрелых посевов сельскохозяйственных культур и распространяются в ветреную погоду со скоростью до 120 км/ч. Они носят сезонный характер и чаще бывают летом по мере созревания трав (хлебов), реже весной и практически отсутствуют зимой.

Неконтролируемое горение растительности, возникшее на торфянистых почвах — торфяной пожар. Торф формируется из перегноя — разлагающихся растений, животных и насекомых — в болотистых местах. Толщина торфяного слоя может достигать 10−15 метров. В его состав входит кислород и углерод. Кислород позволяет гореть (тлеть) торфу без доступа воздуха. В результате засухи или рукотворного осушения торф может оказаться на поверхности и вступить в контакт с воздухом. В таком случае торф может начать самопроизвольно тлеть — или вспыхнуть в результате лесного пожара. Благодаря притоку свежего воздуха, торф разгорается все сильнее.

Камышовые пожары возникают по причине возгорания сухого камыша и надводной растительности. Характерной особенностью таких пожаров является высокая плотность огня, его быстрое распространение, большое количество дыма.

Радиоактивный лесной пожар — лесной пожар на загрязненных радионуклидами территориях, при котором горят загрязненные радионуклидами лесные горючие материалы и образуются продукты горения, содержащие радионуклиды (зола, недожог, дымовой аэрозоль, газообразные продукты).

Природные пожары представляют собой опасное стихийное бедствие. Они уничтожают ценные материалы — лес, торф и др., и имеют следующие поражающие факторы [13]:

— высокая температура, вызывающая возгорание всего, что окажется в районе пожара;

— задымление больших районов, оказывающее раздражающее действие на людей и животных, а в некоторых случаях и отравление их монооксидом углерода;

— ограничение видимости;

— отрицательное психологическое воздействие на людей и живые организмы.

Наиболее распространенными естественными причинами больших лесных пожаров на Земле обычно являются молнии. Размеры пожаров делают возможным их визуальное наблюдение даже из космоса.

В молодых лесах, в которых много зелени, вероятность возгорания от молнии существенно ниже, чем в лесах возрастных, где много сухих и больных деревьев. На сегодняшний день доля естественных пожаров (от молний) составляет около 7%-8%, то есть возникновение большей части лесных пожаров связано с деятельностью человека. Таким образом, существует острая необходимость работы противопожарных служб, контроля над соблюдением пожарной техники безопасности.

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. 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%). 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%).

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.

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). 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.

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.

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.

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. 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.

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.

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. 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. 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).

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.

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). 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.

Учеными подсчитано, что даже на сгорание всего известного запаса горючих ископаемых необходимо затратить не более 0,1 части кислорода воздуха. 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. 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. 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.

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.

На частицах дыма также происходят химические реакции с образованием новых, иногда более токсичных соединений, чем те, которые непосредственно образуются при горении.

На поверхности частиц сажи обнаружены: пирен, антрацен, другие полиядерные ароматические углеводороды (ПАУ), сульфосоединения и так далее. Частицы дыма радиусом 3 мкм могут находиться в воздухе несколько дней, а более мелкие радиусом 0,1−0,3мкм — остаются там недели и месяцы. Аэрозоли могут оседать под воздействием силы тяжести, вымываются осадками из воздуха. В результате происходит не только самоочищение атмосферы от продуктов горения, но и загрязнение других сред, а токсичные вещества продолжают оказывать негативное действие на человека, растительность и животных, объекты техносферы, например, хлористый и фтористый водород вызывают коррозию металлов).

Устойчивость к загрязнению или степень самоочищения атмосферы за счет химических и физических процессов зависит от погодно-климатических условий, рельефа местности, наличия растительности и т. д., то есть, связаны с географическими координатами источника выброса. Все области суши на территории России, примыкающие к морям и океанам (исключая Каспий), способны очень интенсивно самоочищаться. Кавказский регион южная часть Сибири, примыкающая к странам Средней Азии и Казахстана, тоже очищаются весьма энергично. Западная Сибирь и внутренние регионы Европейской части РФ обладают средней способностью к самоочищению, а некоторые районы Восточной Сибири и район Красноярского края очищаются очень слабо.

Для более точных прогнозов и оценок опасности загрязнения необходимо иметь сведения о метеоусловиях во время и на месте пожара. Это связано с тем, что на химические и физические процессы в атмосфере с участием загрязняющих веществ оказывают влияние облачность, осадки, скорость и направление воздушных течений, которые формируются под действием температуры и давления воздуха, рельефа местности и других факторов.

Таким образом, пожар — такой же источник загрязнения ОС, как объекты промышленности, сельского хозяйства и другие отрасли хозяйственной деятельности человека — различен только масштаб воздействия.

Диапазон влияния отдельных пожаров на параметры ОС очень широк. Пожары в жилых домах, административных и других производственных зданиях не оказывает влияния на крупномасштабные и глобальные биосферные процессы. Опасность таких пожаров ограничивается, главным образом, токсическим загрязнением воздуха внутри и вблизи помещения и носит локальный характер. Пожары на складах удобрений, в местах добычи нефти, торфа и т. д. значительно загрязняют среду обитания на местном и региональном уровне.

Дым от крупных пожаров вызывает изменение освещённости, температуры воздуха, влияет на количество атмосферных осадков. Кроме того, дымовой аэрозоль и газообразные продукты, взаимодействуя с атмосферной влагой, могут вызывать кислотные осадки — дожди, туманы. Попадание на листья дыма, росы, дождя вызывает болезнь и гибель растений. Выделения большого количества дыма при крупных пожарах уменьшает количество солнечной радиации, поступающей с земной поверхности и, как следствие, приводит к климатическим изменениям продолжительностью несколько дней, недель, месяцев. Эти факторы влияют на рост растений, особенно если совпадают с вегетационным периодом.

Массовые пожары, при которых выделяется большое количество дыма, способно вызывать похолодание на местном и региональном уровне, но этот процесс не существен для растительности средних широт земного шара, устойчивых к низким температурам (в районах умеренного климатического пояса максимально низкие переносимые температуры для древесных пород лежат в интервале от-15 до-20єЖ).

Выживаемость растений в зависимости от освещенности изучена и отражена в литературе крайне слабо. Однако отмечено, что в умеренном поясе, чем медленнее рост, тем лучше растения переносят «затенения».

Поэтому злаки и другие культурные растения хуже переносят уменьшения освещенности, чем древесные породы растительности.

В прямой зависимости от видов и масштабов пожара находится загрязнение почвы им водоемов огнетушащими пенами, пролитой на тушении водой, самими горючими веществами, например нефтью при разливе горючих жидкостей (ГЖ). Вода, используемая при тушении, может содержать антипирены и продукты пиролиза горючих материалов. В воду могут попадать другие добавки, вводимые в горючие материалы. Эти вещества во время тушения могут попадать в водоемы через канализационную систему из грунтовых вод, а также при осаждении из воздуха, куда они выносились конвективными потоками с остальными продуктами горения. Многие токсичные вещества, например тяжелые металлы, диоксины, попавшие в воду или на почву, обладают способностью накапливаться в организмах рыб, птиц и в дальнейшем по пищевой цепи попадают в организм человека. Таким образом, загрязнение ОС в результате пожаров и аварий может происходить опосредованно и проявляться спустя годы.

В связи с этим представлять меру опасности, которая вызвана пожарами и авариями, крайне важно, так как реальная оценка вида и масштаба загрязнения ОС может уменьшить риск последствий и повысить уровень обеспечения экологической безопасности.

Любой пожар оказывает отрицательное влияние на экологическое состояние окружающей среды и изменяет границы экологической ниши, условия существования живых организмов. В дикой природе все предусмотрено так, что бы трава, кустарники росли после зимы сами, без палов. В нашем климате трава перегнивает за зиму и не является преградой для молодой поросли, а со временем перегнивают и ветки. Кроме этого, ветки в траве — прекрасное место для гнездовий птиц. Эффект более быстрого роста травы в результате выжигания является кажущимся. Сухая трава просто скрывает поначалу молодые зеленые побеги, и не выжженные участки кажутся серыми. В то время как на почерневших выжженных участках зеленая трава хорошо заметна. Во время палов уже начинает расти трава, цветы. Кустарники начинают свой активный вегетативный период — т. е. растут, хотя невооруженным глазом этого и не видно. Таким образом, весенние палы вредят траве и кустарникам. После палов выживает и первой пускается в рост, заглушая ослабленную и почти загубленную другую флору, самая грубая, неприхотливая трава и бурьян.

Погибают семена растений и самой травы над поверхностью земли и семена под землей, на земле. Семена каждого вида растений должны проходить определенный температурный режим для того, что бы взойти. Даже незначительное отклонение от нормы может отразиться на их всхожести. Во время выжигания они просто погибают. Выживают лишь глубоко находящиеся в почве корневища растений. Но не все растения многолетние. Многие — однолетние и размножаются семенами.

Погибают многие насекомые, их личинки, куколки. В огне горят все живые существа — божьи коровки, жужелицы, дождевые черви и другие, истребляющие различных вредителей сада и огорода, и участвующие в процессе образования почвы. Для дождевых червей лишней сухой травы не бывает. Её дружно и быстро перерабатывают дождевые черви, превращая в ценнейшее удобрение, внося его в глубину почвы к корням растений, и одновременно делают почву рыхлой, живой. Сухая прошлогодняя трава — не мусор, а бесценное питание, жилой дом, приют, условия для жизни, созданные самой природой.

Выжигание сухого травостоя вызывает гибель кладок и мест гнездовий таких птиц как кряква, чирок-трескунок, чибис, травник, бекас, камышовая и обыкновенная овсянки, полевой, лесной и хохлатый жаворонки, луговой конек. Гнездовой период этих птиц начинается в начале апреля. С выжженных мест птицы уходят, а значит уходят и от нас. Животные и птицы очень боятся огня. При поджоге травы гибнет вся полезная микрофлора почвы, в том числе и та, которая помогает растениям противостоять болезням. На восстановление необходимо время, как раз самое ценное весеннее время, когда растения набирают силу.

В огне могут погибнуть и пострадать даже звери, пресмыкающиеся, земноводные: особенно новорожденные зайчата, ежи и ежата, жабы, лягушки. При сильном травяном пожаре гибнут практически все животные, живущие в сухой траве или на поверхности почвы. Кто-то сгорает, кто-то задыхается в дыму. На пожарищах очень часто находятся сгоревшие птичьи гнезда со следами яиц, обгоревшие улитки, грызуны, мелкие млекопитающие.

Когда погибают одно или много звеньев из всего биоценоза места, экологическая ситуация может необратимо измениться в худшую сторону. Каждый зверек, каждый жучок, бабочка, лягушка, каждая травка и каждый цветочек — составляют единое целое в природе, в биологической цепи. Также важна и каждая травинка. По оценкам ученых, в 10 см слое верхнего слоя почвы содержится или с ним связано около 90% флористического и фаунистического разнообразия луговых экосистем. Зачастую невидимого разнообразия, но очень важного звена.

При весеннем пале могут повредиться деревья, особенно их корневая шейка — очень уязвимое место прямо над землей. Не говоря о том, что деревья могут просто сгореть, обгореть от сильной температуры набухающие весной почки, что очень вредит дереву, даже если оно выживет.

Верховые пожары обычно очень интенсивны и не поддаются сдерживанию. Они уничтожают всю растительность и разрушают всю органику почвы. Пожары такого типа оказывают лимитирующее действие почти на все организмы сообщества. Должно пройти много лет, пока участок вновь восстановится.

Катастрофическую опасность представляет после пожаров загрязнение грунтовых вод и глубоких водоносных горизонтов, состав питающих значительную долю водных ресурсов на планете, В отличие от поверхностных, грунтовые воды не подвержены естественным процессам самоочищения ввиду отсутствия солнечного света, быстрого течения и биотических компонентов. Опасения вызывают не только вредные вещества, попадающие в воду, почву и пищу.

На месте поджога нормальная жизнь микроорганизмов, растений и животных восстанавливается лишь через 5−6 лет, а часто не восстанавливается никогда.

В глобальном масштабе лесные пожары могут влиять на химический состав атмосферы и отражательную способность поверхности Земли. В региональном и местном масштабе лесные пожары изменяют объемы биомассы, воздействуют на гидрологический цикл, производя ударный эффект на морские системы, такие как коралловые рифы, снижают видимость почти до нуля, воздействуют на функционирование видов растений и животных и пагубно отражаются на здоровье и средствах к существованию людей, особенно тех, что живут в лесах. Сейчас уже признано, что сжигание биомассы является одним из существенных источников выбросов двуокиси углерода, и считается, что на его долю приходится от 20 до 40% общих выбросов двуокиси углерода в мире. Было подсчитано, что в результате пожаров, происходивших во всех тропических лесах мира в 1998 году, в атмосферу было выброшено 1−2 миллиарда тонн углерода, что эквивалентно одной третьей части эмиссий углерода в результате сжигания ископаемого топлива во всем мире.

2.2 Меры по предотвращению антропогенных пожаров, восстановление биоразнообразия Противопожарное обустройство — это система организационно-технических мероприятий, направленных на предупреждение возникновения, развития лесных пожаров и создание условий для их тушения на ограниченной площади с минимальными затратами сил и средств.

Система мероприятий должна основываться на данных о степени пожарной опасности в зависимости от породного состава и других особенностей насаждений, погодных условий, а также наличия источников огня. Пожарная опасность в значительной степени определяется антропогенной пожарной опасностью.

Антропогенная пожарная опасность — это пожарная опасность для леса со стороны населения. Она зависит от уровня экологического образования населения, знаний правил пожарной безопасности, приобретения практических навыков применения огня в лесу. Из-за нарушения правил пожарной безопасности в лесах ежегодно возникают лесные пожары, которые приносят большой экономический и экологический ущерб. Антропогенная нагрузка является одним из основных факторов, определяющих число лесных пожаров, возникающих по вине людей. Поэтому первоочередной задачей подготовки территории к пожароопасному сезону является учет антропогенной нагрузки, необходимый для определения объемов противопожарных мероприятий, таких как: установка лесопожарных плакатов; устройство зон отдыха для населения в лесу; установка шлагбаумов.

Средства наглядной агитации по лесопожарной пропаганде, в том числе плакаты, содействуют воспитанию у людей бережного отношения к лесу, обучению их правилам пожарной безопасности. Зоны отдыха делают отдых более организованным и поэтому щадящим для леса. Объемы работ по установке противопожарных плакатов и устройству зон отдыха зависят от плотности населения для каждого субъекта РФ. Шлагбаумы относятся к запретительным мерам и регламентируют поток посетителей леса. Количество шлагбаумов зависит от принятых нормативов и протяженности, автомобильных дорог.

Количество плакатов следует определять исходя из сложившейся за многие годы степени горимости лесов. Антропогенная пожарная опасность зависит от плотности населения на данной территории и пожарной опасности по условиям погоды.

Решение лесопожарной проблемы связано с решением целого ряда организационных и технических проблем и в первую очередь с проведением противопожарных и профилактических работ, проводимых в плановом порядке и направленных на предупреждение возникновения, распространения и развития лесных пожаров.

Мероприятия по предупреждению распространения лесных пожаров предусматривают осуществления ряда лесоводческих мероприятий (санитарные рубки, очистка мест рубок леса и др.), а также проведение специальных мероприятий по созданию системы противопожарных барьеров в лесу и строительству различных противопожарных объектов.

Необходимо помнить, что лес становится негоримым, если очистить его от сухостоя и валежника, устранить подлесок, проложить 2−3 минерализованных полосы с расстоянием между ними 50−60 м, а надпочвенный покров между ними периодически выжигать. Следует преждевременно исполнять данные требования.

Восстановление растительных сообществ после пожаров в естественных условиях представляет значительный научный и практический интерес. Пожары — один из важных факторов, влияющих на экосистемы.

В Национальной Стратегии сохранения биорзнообразия России (принята на Национальном Форуме по сохранению биоразнообразия 5 июня 2001 г.) решение практических проблем сохранения биоразнообразия должно быть основано на двух концептуальных подходах [2]:

— популяционно-видовом, который исходит из того, что каждый вид есть наименьшая генетически закрытая система, обладающая неповторимым генофондом; этот подход рассматривает генетически связанные системы популяционно-видовой иерархии;

— экосистемном, который исходит из того, что все биологические системы неразрывно связаны со средой обитания и друг с другом, живые организмы в состоянии естественной свободы существуют только в составе экологических сообществ и экосистем; этот подход рассматривает экологические системы разного уровня.

На основании этих подходов выделяются следующие объекты Стратегии, разнообразие которых надо сохранять: организм, популяция, вид, сообщество организмов, экосистема, территориально-сопряженный комплекс экосистем, биосфера.

В рамках Стратегии по сохранению биоразнообразия важнейшее значение имеет разнообразие систем на каждом уровне иерархии, определяющее сложность и устойчивость систем следующего, более высокого, уровня. Необходимым условием сохранения биологических систем является сохранение их внутреннего разнообразия.

Объектом Стратегии является как природное биоразнообразие — виды, биоценозы и экосистемы, так и разнообразие одомашненных и культивируемых видов животных и растений, живых измененных (генно-инженерно модифицированных) организмов, а также созданных человеком экосистем (агросистем, экосистем урбанизированных территорий, водохранилищ, лесополос, парков, садов и др.).

Исходя из Концепции устойчивого развития, цель Стратегии формулируется следующим образом.

Сохранение разнообразия природных биосистем на уровне, обеспечивающем их устойчивое существование и неистощительное использование, а также сохранение разнообразия одомашненных и культивируемых форм живых организмов и созданных человеком экологически сбалансированных природно-культурных комплексов на уровне, обеспечивающем развитие эффективного хозяйства и формирование оптимальной среды для жизни человека.

Под сохранением биоразнообразия понимается «комплекс активных действий, направленных на достижение цели Стратегии, включающий в себя как непосредственные меры по сохранению, восстановлению и устойчивому использованию биоразнообразия, так и применение социально-экономических механизмов, определяющих воздействие на биоразнообразие различных групп населения и хозяйственных структур».

Цель Стратегии определяет общее направление движения на долговременную перспективу. Конкретные характеристики биоразнообразия, которых необходимо достигнуть или которые нужно поддерживать в определенный период времени определяются в Плане действий. Они должны корректироваться в зависимости от состояния биоразнообразия, происходящих в стране социально-экономических изменений и успешности реализации Стратегии.

Биологические системы разных иерархических уровней характеризуются специфической структурой, законами развития и функционирования. Поэтому на разных иерархических уровнях необходимо определить: принципы, то есть частные методологические подходы, основанные на исходных научных положениях об объектах биоразнообразия; основные задачи по сохранению объектов и способы их сохранения.

Организменный принцип позволяет сохранить лишь часть генетического разнообразия природных популяций. В генетических банках, различных питомниках, ботанических садах, как правило, сохраняются только отдельные организмы (их генетические материалы) или их небольшие группы. Генетическое разнообразие даже очень многочисленных популяций, восстановленных из сохраненных в неволе или в криобанках организмов, будет основано лишь на тех генах, которыми обладали особи-основатели (за исключением новых мутаций). При долговременном разведении в неволе малочисленных групп организмов в них нарушаются генетические процессы, свойственные природным популяциям, происходит сокращение генетического разнообразия.

Введение

видов в культуру также не может сохранить генофонд природных популяций и видов, поскольку при доместикации неизбежны существенные изменения свойств организмов и генетической структуры популяции. Организменный принцип может рассматриваться как основной, лишь когда исчерпаны все резервы сохранения естественных популяций вида.

Способы сохранения:

— содержание и разведение организмов в питомниках, зоопарках, ботанических садах, генофондных хозяйствах или фермах включает в себя методы содержания и воспроизводства, которое может происходить как естественным, так и искусственным путем;

— хранение генетических материалов (гамет, зигот, соматических клеток, зародышей) в низкотемпературных генетических банках, в банках клеточных и тканевых культур, а также в банках семян;

— ведение видов в культуру, численность которых сокращается из-за их неумеренной эксплуатации, может ослабить или снять этот пресс с их природных популяций.

В популяционном принципе численность популяции имеет важнейшее значение. Сокращение численности повышает вероятность случайного вымирания популяции и сопровождается сокращением внутрипопуляционного генетического разнообразия. Генетическое разнообразие, этолого-социальная, пространственная, возрастная и половая структуры популяции определяют ее устойчивость, способность к адаптации и возможность выживания в изменяющихся условиях среды. Сохранение генетического разнообразия внутри доместицированных видов, культурных пород и сортов является необходимым условием их эффективного использования в хозяйстве и возможности дальнейшей селекции. Численность и генетическое разнообразие популяции недостаточны для оценки ее состояния, так как ряд форм воздействия человека на природные системы приводит к сильному ухудшению здоровья организмов при том, что численность популяций и их генетическое разнообразие какое-то время еще могут оставаться неизменными или даже расти. Важный показатель состояния популяций, определяющий возможность их долговременного устойчивого сохранения, — здоровье организмов. Необходимое условие полноценного долговременного сохранения популяции — сохранение типичной для нее природной среды обитания.

Способы сохранения: сохранение популяций диких и домашних животных и растений в питомниках, генофондных хозяйствах, фермах, осуществление оптимальной схемы обмена организмами между питомниками для сохранения генетического разнообразия как внутри отдельных групп организмов, так и в популяции в целом.

Видовой принцип предполагает сохранение популяционной структуры вида — необходимое условие его устойчивого существования и неистощительного использования. Локальные популяции, внутривидовые формы и подвиды являются носителями уникальных адаптаций вида к конкретным условиям среды. Для поддержания пространственно-генетической структуры вида необходимо сохранение той степени изоляции популяций и форм, которая характерна для ненарушенных природных популяций. Губительны как усиление изоляции популяций и форм, так и разрушение природных барьеров между ними, их искусственное смешивание.

Способы сохранения: сохранение редких и находящихся под угрозой исчезновения видов, занесенных в Красную книгу Российской Федерации, контроль и регулирование состояния других неэксплуатируемых видов. Следует уделять внимание не только сохранению общей численности и ареала вида, но и поддержанию его популяционной структуры.

Биоценотический принцип основан на том, что разнообразие видов определяет сложность сообщества и структуру ценотических связей. Исчезновение отдельных видов и сокращение видового разнообразия ведет к деградации и разрушению сообщества. Внедрение в сообщество чужеродных видов, как в результате их интродукции человеком, так и при самостоятельном расселении, также может нарушать структуру природных сообществ. Полноценное и долговременное сохранение природных сообществ возможно только при сохранении присущего им видового разнообразия с учетом естественной динамики сообществ. В случае исчезновения природного биоценоза восстановить его полностью в прежнем виде практически невозможно. Кроме того, реставрация требует больших затрат ресурсов. В силу этого задача сохранения существующих биоценозов должна считаться приоритетной.

Экосистемный принцип предполагает полноценное и долговременное сохранение видов и сообществ организмов возможно только в составе природных экосистем, в типичной для них абиотической среде. Качество абиотических компонентов среды (воды, воздуха, грунта) рассматривается сегодня как важнейший показатель здоровья среды. Нормальное существование и развитие экосистем предполагают закономерную смену стадий их развития. При разработке стратегии управления биоразнообразием на экосистемном уровне необходимо учитывать их динамический характер. Сохранение экосистем может быть обеспечено только при сохранении разнообразия сообществ, представляющих разные стадии их развития, и всего формирующего их видового разнообразия.

Способы сохранения:

— Контроль и регулирование антропогенной нагрузки на сообщества. Осуществляется различными мерами, включая контроль за эксплуатацией отдельных видов, регулирование интенсивности рекреации и др. Сокращение антропогенной нагрузки на сообщества до уровня, соответствующего их способности к самовосстановлению, может быть достаточным условием для их долговременного сохранения.

— Контроль и регулирование состава и структуры сообществ. Для устойчивого существования сообществ необходимо сохранение присущего им видового состава, включая характерное соотношение численности разных видов, а также структуру ценотических связей с учетом их динамического характера.