Пирогенное воздействие на растительный покров

"Научный аспект №6-2024" - Техносфер. безопасн.

УДК 614.849

Аксенов Сергей Геннадьевич – доктор экономических наук, профессор, профессор кафедры пожарной безопасности Уфимского университета науки и технологий.

Леткина Ольга Глебовна – студент Уфимского университета науки и технологий.

Аннотация: Возгорание лесов и лесных покровов становится все более актуальной проблемой. Частые возгорания трансформируют растительный покров. В статье дана оценка воздействия пожаров на растительный покров лесостепной зоны, перечислены причины их возникновения, основные меры профилактики и способы тушения.

Ключевые слова: пожары, растительный покров, пирогенный фактор.

Пожары, повторяющиеся неоднократно на определенной территории, в современном природопользовании оцениваются как экзогенный локально-катастрофический фактор, ведущий к трансформации природных экосистем. Такая трансформация происходит длительное время и на больших территориях, у людей складывается неверное представление о норме состояния экосистем. Изменения пирогенного характера в этом случае воспринимаются как естественное, то есть нормальное для этой климатической зоны явление. В результате любой наблюдатель, в том числе и специалист в области развития фитоценозов, перестаёт рассматривать пожары как фактор, определяющий состояние экосистем.

В период между пожарами растительность постоянно меняется под воздействием динамических факторов, например таких как реакция на климат, последствия предыдущих пожаров. В любой момент времени растительность либо растет, либо умирает, либо разлагается, либо активно переходит от одного процесса к другому.

Скорость перехода зависит от характеристик, которые приводят растительность в горючее состояние, их влияния на пожарную обстановку и результирующих последствий пожара. Включая взаимодействие с погодой, состояние растительности никогда не бывает одинаковым для каждого пожара, что определяет неоднородность между пожарами и в пределах пожарного режима. Динамика растительности между пожарами в основном связана с тем, как конкретная экосистема производит и перерабатывает растительный материал, включая продуктивность растений, фенологию и разложение. Важность того, какие растительные компоненты влияют на пожар, зависит от типа экосистемы, регионального климата и микроклимата.

Фенология имеет решающее значение для понимания влияния растительности на пожар. Например, состояние сенесценции листьев лиственных деревьев оказывает значительное влияние на физиономию и микроклимат экосистемы. Это структурное изменение создает более проницаемую для атмосферы поверхность, которая увеличивает как ветровой поток под пологом, так и пропускание солнечных лучей. В этом случае увядание и опадение листьев создают благоприятные условия для возгорания и распространения поверхностного пожара. Для вечнозеленых деревьев влияние фенологии на производство листовой подстилки иное, поскольку аэродинамика полога не претерпевает столь резких структурных изменений, что приводит к менее значительным изменениям ветрового потока и содержания влаги [1].

Мертвый растительный материал, особенно листовая подстилка, является важным фактором, вызывающим пожары в лесах. Накопление листовой подстилки на лесной подстилке основано на структуре потребления предыдущего пожара, влияющей на остатки подстилки, а также на послепожарных экосистемных процессах, которые определяют динамику лесного полога. В пространственном отношении масса и структура подстилки изменчивы и коррелируют с расположением стволов надлесных деревьев, но эта связь может быть нарушена ветром, поскольку подстилка также разносится вокруг и собирается кустарниками, другими деревьями или на склонах.

Кроме того, структурные характеристики и влажность листовой подстилки динамичны во времени, что влияет на ее воспламеняемость. Региональные климатические особенности оказывают долгосрочное влияние на продуктивность и фенологию деревьев, а сезонные и ежедневные осадки важны для изменения влажности и уплотнения подстилки. Частые пожары, однако, уничтожают слой подстилки до образования значительного количества пуха, поддерживая устойчивость многих пожарозависимых экосистем.

Пирогенное воздействие на растительный покров может иметь как положительные, так и отрицательные последствия. Положительные эффекты пирогенного воздействия на растительный покров:

• Стимуляция роста. После пожара происходит высвобождение питательных веществ, которые стимулируют рост растений. В результате растительный покров быстро восстанавливается.
• Улучшение качества почвы. После пожара углерод и другие питательные вещества попадают в почву, что способствует ее плодородию. Также пожар уничтожает различные вредители и патогенные бактерии, что снижает риск заболевания растений [2].

Отрицательные эффекты пирогенного воздействия на растительный покров:

• Уничтожение растительности. Интенсивный пожар может полностью уничтожить растительный покров, особенно в случае сухих климатических зон. Это может привести к эрозии почвы и потере биоразнообразия.
• Загрязнение почвы. Пожар может привести к загрязнению почвы токсичными веществами, которые выделяются при горении материалов. Они могут негативно повлиять на рост растений и здоровье животных.
• Изменение среды обитания. После пожара происходит изменение характеристик почвы и климата, что может привести к изменению среды обитания для многих видов растений и животных. Это может привести к сокращению численности некоторых видов и угрозе их вымирания [3].

Продукты пиролиза в почве, такие как углерод, деградированные органические вещества и другие химические соединения, могут оказать как положительное, так и отрицательное влияние на экосистему в зависимости от условий и уровня их концентрации.

Положительное влияние продуктов пиролиза в почве может проявляться в увеличении плодородности почвы, повышении ее водопроницаемости и увеличении устойчивости к эрозии, улучшении урожайности сельскохозяйственных культур и уменьшении сроков подготовки почвы к посеву [4].

Однако наличие продуктов пиролиза в почве также может оказывать отрицательное влияние на экосистему. Например, концентрация сильнодействующих химических соединений, таких как токсичные металлы, может вызывать токсичность почвы и использование такой почвы для выращивания сельскохозяйственных культур может представлять угрозу для здоровья человека и животных. Также, высокая концентрация нитратов и других загрязнений может привести к загрязнению подземных вод [5].

Пожары могут значительно влиять на содержание обменных оснований в дерново-псевдоподзолистой супесчаной почве. При пожаре высокая температура может приводить к деградации органического вещества в почве, что снижает содержание катионов обмена (КО) в почве.

Также при пожарах может происходить выщелачивание обменных оснований из почвы за счет высокой температуры и большого количества осадков, особенно если почва не имеет хорошей удерживающей способности. В результате этого снижается содержание кальция, магния, калия, натрия и других ионов обмена, что может привести к изменению химических свойств почвы [6].

Однако, при длительных пожарах и частых повторных возгораниях, могут накапливаться пепел и органические вещества, что в дальнейшем благоприятствует развитию более плодородного химического состояния почв.

Некоторые исследования также показывают, что пожары могут вызывать перегруппировку и перемещение обменных ионов в почве, что может изменить корневые аллокации культурных растений и породить необходимость внесения удобрений с учетом этих изменений (табл. 1.) [7]. Таблица 1. Влияние пожаров на содержание обменных оснований в дерново-псевдоподзолистой супесчаной почве, мг-экв/100 г почвы.

Интенсивность пожара	Глубина, см	Кальций	Магний
Контроль	0-5 5-10 10-20 20-30	2,96 1,52 1,52 1,52	1,12 0,88 0,45 0,56
Слабая	0-5 5-10 10-20 20-30	2,68 1,64 1,12 1,00	0,96 0,72 0,64 0,96
Средняя	0-5 5-10 10-20 20-30	6,24 2,00 1,64 0,96	0,90 0,88 0,78 1,20
Сильная без потери гумуса	0-5 5-10 10-20 20-30	8,64 1,21 1,47 1,55	1,84 1,03 0,48 1,04
Сильная с потерей гумуса	0-5 5-10 10-20 20-30	1,99 0,95 0,86 0,95	0,73 0,42 0,87 0,95

Поэтому, для оптимального использования продуктов пиролиза в почве, необходимо проводить мониторинг и регулировать уровень их концентрации в почве.

Мониторинг продуктов пиролиза включает в себя контроль за параметрами процесса пиролиза, такими как температура, давление и скорость потока материала. Эти параметры должны быть тщательно отслеживаемыми и контролируемыми для обеспечения качественного производства.

Одним из наиболее важных продуктов пиролиза является сжиженный газ. Его состав и качество также должны быть мониторируемыми. Обычно они определяются с помощью газового анализатора, который проверяет содержание метана, пропана и других компонентов.

Помимо этого, необходимо контролировать загрязнение окружающей среды при производстве продуктов пиролиза. Это может быть достигнуто путем контроля выбросов газов и веществ в атмосферу, применением специальных систем очистки воздуха и доступа к анализу отходов.

Таким образом, мониторинг продуктов пиролиза – это важный процесс для обеспечения качества и безопасности производства, а также для защиты окружающей среды. Он может быть осуществлен с помощью специализированных устройств и методов, и требует постоянного контроля и обновления для соблюдения всех необходимых стандартов.

Список литературы

1. Ишмеева, А. С. Природные пожары, экология и безопасность / А. С. Ишмеева, Б. П. Петров // Современная наука: актуальные проблемы, достижения и инновации : Сборник статей по материалам четвёртой Всероссийской научно-практической конференции, Белебей, 19 апреля 2023 года. – Белебей: Самарский государственный технический университет, 2023. – С. 135-139.
2. Аксенов, С. Г. Повышение эффективности профилактической работы в области пожарной безопасности / С. Г. Аксенов, И. Н. Губайдуллина, Ю. Р. Конина // Экология и безопасность жизнедеятельности : Сборник статей XXIII Международной научно-практической конференции, Пенза, 11–12 декабря 2023 года. – Пенза: Пензенский государственный аграрный университет, 2023. – С. 23-26.
3. Ишмеева, А. С. оценка ущерба от лесных пожаров / А. С. Ишмеева, В. В. Минасян // Охрана труда и техносферная безопасность на объектах промышленности, транспорта и социальных инфраструктур : сборник статей II Всероссийской научно-практической конференции, Пенза, 27–28 февраля 2023 года. – Пенза: Пензенский государственный аграрный университет, 2023. – С. 198-200.
4. Губайдуллина, И. Н. Профилактика и обнаружение торфяных пожаров / И. Н. Губайдуллина, В. Д. Казаков // Гражданская оборона и природно-технические системы : сборник статей по материалам XIX Международной научно-практической конференции, Воронеж, 23 марта 2023 года. – Воронеж: Воронежский государственный технический университет, 2023. – С. 331-333.
5. Ишмеева, А. С. Применение искусственного интеллекта в обеспечении пожарной безопасности / А. С. Ишмеева, И. Н. Губайдуллина // Естественные науки и пожаробезопасность: проблемы и перспективы исследований : Сборник материалов Всероссийской научно-практической конференции с международным участием, Ивановская пожарно-спасательная академия ГПС МЧС России, 21 марта 2024 года. – Иваново: Ивановская пожарно-спасательная академия Государственной противопожарной службы МЧС РФ, 2024. – С. 335-338.
6. Аксенов, С. Г. О проведении разведки пожаров в сложных условиях / С. Г. Аксенов, И. Н. Губайдуллина, А. А. Бикбулатов // Региональные проблемы устойчивого развития агропромышленного комплекса в условиях цифровой трансформации : Сборник статей Международной научно-практической конференции, Пенза, 03–07 мая 2024 года. – Пенза: Пензенский государственный аграрный университет, 2024. – С. 365-367.
7. Ишмеева, А. С. Повышение эффективности мероприятий по профилактике пожаров в лесном фонде / А. С. Ишмеева, В. В. Минасян // Инновации технических решений в машиностроении и транспорте : Сборник статей XI Всероссийской научно-технической конференции молодых ученых и студентов с международным участием, Пенза, 16–17 марта 2023 года / Под научной редакцией. – Пенза: Пензенский государственный аграрный университет, 2023. – С. 197-200.