环境工程论文俄罗斯森林大火对城镇的影响.doc

俄罗斯森林大火对城镇的影响 俄罗斯森林大火对城镇的影响赵凤君1王秋华2杨丽君3舒立福1 文章阐述了俄罗斯森林大火给城镇居民的生活和环境所带来的灾难性影响：家园被毁，浓烟危害和生态环境遭受严重破坏；并从俄罗斯森林的特点出发，分析了俄罗斯大火烟雾浓重的原因。 2010年入夏以来，俄罗斯大部分地区持续的高温干旱天气引发了严重的森林火灾，其中7月29日起始于沃罗涅日州的山林大火是俄罗斯数十年来最为严重的一场火灾。 林火借助风力影响到俄罗斯中央联邦区和沿伏尔加河联邦区的17个州和共和国。最多的时候一天的火灾数量达到600700起。首都莫斯科有7个地区宣布进入紧急状态。截止到2010年8月8日俄罗斯着火总面积已超过19万hm2，直接经济损失逾150亿美元。可见，突然而来的森林大火给居民的生活和环境带来了灾难性的影响。 1家园被毁，经济受损据统计，俄罗斯森林大火共导致134个居民点受灾，2000间房屋被毁，5000多人无家可归，8.6万人被紧急疏散，更严重的是大火导致了500多人受伤，53人在大火中丧生。 由于大火的火情集中在俄罗斯南部城市，而这里正是俄罗斯小麦的生产基地，因此火灾使俄罗斯超过1020万hm2的农作物绝收，相当于全国农作物种植面积的五分之一，粮食减产的直接后果将导致农产品价格上涨，根据俄罗斯农业部公布的数据，大火过后两周内俄罗斯粮食价格上涨了约40%。 据俄罗斯国防部估算，仅莫斯科州俄海军仓储基地被烧毁的十几个库房，损失就达6.7亿元，而用于莫斯科州泥炭沼泽浇灌灭火的资金达到7.3亿元。俄罗斯绿色和平组织林业项目负责人阿列克谢亚罗申科估计，火灾中林木直接损失将达133200亿美元，今后重新种植这些树木还需花费巨资。除了林业，旅游业也遭受打击，火灾期间美国、法国、德国和保加利亚等国都对本国市民发出谨慎前往俄罗斯的旅行警告。受火灾影响，俄罗斯很多工厂、企业被迫停工停产，股市和债市交易减少。 2烟尘滚滚，污染严重森林燃烧生成的烟雾通常被定义为森林燃烧所产生的各种气体及悬浮在空气中的固体和液体颗粒的总称。气体是森林可燃物热解或燃烧生成的产物，烟则是可燃物在没有完全燃烧的状态下，产生的悬浮在空气中的可见微粒，它是由极小的炭黑粒子、完全燃烧或未完全燃烧的灰分及可燃物和其它燃烧分解产物所组成的。森林可燃物燃烧时所释放气体和烟雾的数量是相当大的，每公顷森林因火灾而向大气层抛撒的烟尘在80100t，此外还有1012t的混合气体。气体和烟雾的扩散速度很快，向上流动速度为23m/s，水平流动速度0.51m/s。 燃烧产生的气体和烟雾是复杂的混合物，其主要成分为二氧化碳（co2）、一氧化碳（co）、氧化氮、氰化氢（h c n）、硫化氢（h2s）、氨（n h3）、丙醛（c3h6o）、甲醛（ch3cho）、硫化物、苯系物、水蒸汽等。在火灾中，燃烧生成的热气体、可见烟雾对人造成许多危害，如人体运动协调性丧失、定向力丧失、视力下降、判断失误及恐慌，由此导致的逃生被延迟或被阻碍，就可能因进一步吸入有毒气体或烧烤而造成损伤，还可能遭受肺病并发症和烧伤。 火灾造成的大气污染会给人体带来疾病，最主要的是吸入性损伤疾病。吸入性损伤是指热空气、蒸汽、烟雾、有害气体、挥发性化学物质等致伤因素和其中某些物质中的化学成分被人体吸入所造成的呼吸道和肺实质的损伤，以及毒性气体和物质吸入引起的全身性化学中毒。吸入性损伤主要归纳为3个方面:一是热损伤，吸入的干热或湿热空气直接造成呼吸道黏膜、肺实质的损伤；二是窒息，因缺氧或吸入窒息剂引起窒息是火灾中常见的死亡原因。由于在燃烧过程中，尤其是密闭环境中，大量的o2被急剧消耗产生高浓度的co2，可使伤员窒息，另一方面，含碳物质不完全燃烧，可产生co，含氮物质不完全燃烧可产生氰化氢，两者均为强力窒息剂，人体吸入后可引起氧代谢障碍，导致窒息；三是化学损伤，火灾烟雾中含有大量的粉尘颗粒和各种化学物质，这些有害物质可通过局部刺激或吸收引起呼吸道黏膜的损伤和中毒反应。下面分别阐述烟雾成分对人体的危害：(1）c o2:吸入浓度为2%的co2可使呼吸的速率和深度增加约50%，人的呼吸感觉不适。如果吸入浓度为4%的co2，可使呼吸的速率和深度大约增加1倍，人会发生头晕、耳鸣和呕吐症状；如果吸入浓度超过10%的co2，人几乎可窒息。随着吸入co2气体量的增加，呼吸加快，并加速其他毒物对人体的作用，眼睛看不见东西，呼吸困难，有时甚至不能辨别方向。 (2）co:森林可燃物燃烧过程中，在氧气供应不充分的条件下，森林可燃物进行不完全燃烧，则产生co。它是最常见的有害气体之一。co的毒性主要是由于它与血液中的血红蛋白（hb）有亲合力，形成碳氧血红蛋白（cohb），并导致血液向身体组织输氧能力的下降(低氧症)。正常机体内，cohb只占0.4%1.0%。如果空气中的co浓度达到（1105），10min过后，人体血液内的cohb可达到2%以上，从而引起神经系统反应，例如，行动迟缓，意识不清。如果co浓度达到（3105），人体血液内的cohb可达到5%左右，可导致视觉和听力障碍；当血液内的碳氧血红蛋白cohb达到10%以上时，机体将出现严重的中毒症状，例如，头痛、眩晕、恶心、胸闷、乏力、意识模糊等。 (3）氧化氮:氧化氮由n o2和no的混合物构成，氧化氮来自含氮材料的氧化。no具有致命的毒性效力，其毒性主要在于其是一种肺刺激物质。 (4）丙烯醛:丙烯醛是一种特别强烈的感官和肺刺激物，它存在于许多燃烧生成的气体中。丙烯醛既可由各种纤维材料阴燃形成，又可由聚乙烯热解形成。丙烯醛极具刺激性，其浓度低至百万分之几时仍对眼睛具有刺激作用。 (5）氯化氢:氯化氢是含氯材料燃烧后的产物。氯化氢是强烈的感官刺激物，也是烈性的肺刺激物，其浓度较低时就对眼睛和呼吸道极具刺激，这意味着对行动造成了妨碍。 (6）可见烟雾:可见烟雾由细小的颗粒物质和气溶胶的悬浮液滴构成，在火灾中通常存在于不完全燃烧条件下。由于这些微粒和气溶胶的大小与可见光的波长相同，因此光被散射，视线被烟雾所遮蔽。 源于不完全燃烧的森林可燃物，特别容易产生黑烟。由于可见烟雾阻碍光线通过，导致能见度变差，妨碍逃离火场，因此是火灾中出现的首要危险。吸入烟雾颗粒对人体非常有害，长期暴露导致呼吸系统损伤。烟雾颗粒的尺寸通常很小，可入肺内深处，被吸入的毒性可以损害呼吸系统。 (7）缺氧:燃烧时要消耗大气中的氧气，当空气中氧含量从21%下降到大约17%时，人的运动协调性就会变差，当氧含量下降到14%10%时，人虽然有意识，但却可能引发判断错误而且易于疲倦。当氧含量为10%6%时，人便丧失意识。 由于持续不断的火灾产生的烟尘，造成了俄罗斯多个地区生态环境的污染以及空气质量的急剧下降。 俄罗斯森林大火产生的烟雾如此之重，与其森林的特点密不可分。俄罗斯森林具有典型的北方林（boreal forest）特征，即树种单一，多为针叶林，由于寒冷的气候而生长缓慢。据俄罗斯林务局统计，截至1993年底，俄罗斯共有森林面积7.635亿hm2，约占全球森林面积的22%，而其中针叶林面积就有5.08亿hm2。由于富含油脂，针叶林中发生的火灾不但火强度大，易发生树冠火，而且燃烧时释放出的烟雾远大于阔叶林中的火灾。 俄罗斯森林地带的泥炭火燃烧是导致烟雾异常浓重的另一个重要原因。泥炭的燃点很低，当空气中的温度超过燃点，湿度又很低时，泥炭会从地表层以下开始自燃。泥炭火属于地下火，是森林中一种难以控制的燃烧现象，其形成机理极为复杂，扑救泥炭火时，即使消防员把泥炭地地表的火源扑灭，地下仍会有无焰燃烧继续进行。通常泥炭火在地下阴燃，地表不见火苗，只见烟雾弥漫，只有当扒开地表露出泥炭层时，才可见其燃烧现象。 特殊的泥炭地环境不但大大增加了俄罗斯大火扑灭的难度，而且导致因火灾产生的烟雾异常严重。 3生态环境破坏严重俄罗斯森林大火燃烧十数日，其对受灾地区的生态环境必将造成很大的影响。曾经遭受火灾侵袭的城镇，随着时间的推移，空气中的烟气会慢慢扩散，空气质量会渐渐恢复到正常状态，但是火灾区生态环境的恢复却是一个漫长的过程。 大火不仅烧掉了地表的植被和枯落物，还烧掉了地下腐殖质，这就极有可能把贮存在地表及土壤中的种子烧掉。俄罗斯地处寒温带，气温低，生长季短，火烧迹地上的幼苗萌蘖很困难，即使有萌蘖的幼苗，它们如何在缺少地表枯落物的保护下很好地存活也是很大的难题。据研究表明，对于寒温带植被来说，经受地表火的林分需要530年的恢复期，而经历树冠火的林分则需要100150年，甚至数百年的恢复期。在植被恢复前，家园的重建也就无从谈起，因此要想在原来城镇基础上，重建家园，是非常漫长、非常艰难的事情。 大火不仅烧毁了森林，还使森林中的大批珍贵动物死于火灾。在灭火行动中，不可避免地要大量使用表面活性剂，这将对火灾地区的生态环境带来巨大损害，野生动物基因也许会因此发生不可逆转的改变。大火还将导致有害昆虫和木瘤的大面积扩散。 俄罗斯大火中泥炭沼燃烧时释放出贮存了若干个地质时代的碳，碳的损失量极为庞大。此外，火灾形成的高温、浓烟、粉尘，对本国和周边地区乃至地球气候的影响，同样不可小视。俄罗斯森林覆盖面积巨大，其产生的氧气对抑制地球暖化有着巨大作用。然而，此次俄罗斯大火的熊熊燃烧，给全球的生态环境带来了巨大的损害。 参考文献范维澄.火灾科学导论m.合肥:合肥科技出版社,1993.舒立福,杜军,包国荣.森林燃烧产生的烟雾对人体的影响j.森林防火,1998(4):1920.3舒立福,王明玉,田晓瑞,等.大兴安岭林区地下火形成火环境研究j自然灾害学报,2003,12(4):6267.4赵伟涛,陈海翔,周建军,等.森林泥炭的热解特性及热解动力学j.物理化学学报,2009,25(9):17561762.5andreae m o,and merlet p.emissionof trace gases and aerosols fromb i o m a s s b u r n i n gj.g l o b a lbiogeochemical cycles,2001,15(4):955,966.6barboni t,cannac m,pasqualini v,etal.volatile and semi-volatile organiccompounds in smoke exposureof firefighters during prescribedb u r n i n g i n t h e m e d i t e r r a n e a nregionj.international journal ofwildland fire,2010,19(5):606,612.7ti s h k o v a a.f o r e s t f i r e s a n dd y n a m i c s o f f