III Международный конкурс
научно-исследовательских и творческих работ учащихся
«СТАРТ В НАУКЕ»
 
     

ВОЗДЕЙСТВИЕ СРЕДСТВ ДЛЯ ТУШЕНИЯ ЛЕСНЫХ ПОЖАРОВ НА НЕКОТОРЫЕ ВИДЫ ЛЕСНЫХ РАСТЕНИЙ
Липатников Г.А.
Автор работы награжден дипломом победителя второй степени
Диплом школьника      Диплом руководителя
Текст научной работы размещён без изображений и формул.
Полная версия научной работы доступна в формате PDF


ВВЕДЕНИЕ

Согласно Лесному кодексу Российской федерации все леса нашей страны подлежат охране. Известно, что при лесных пожарах в первую очередь гибнут растения и животные.

По данным Снежинского лесхоза с 1983 по 2014 было потушено 1304 лесных пожара. При этом пострадало 4467,5 га леса.

При тушении пожаров используются специальные сложные химические вещества, которые подавляют очаг возгорания. В специализированной литературе указано, что они негативно воздействуют на животный и растительный мир, поэтому данная тема актуальна.

Цель исследования: экспериментально выявить воздействие средства для тушения лесного пожара порошкового типа и пенообразователя на некоторые виды лесных растений.

Задачи:

- проанализировать литературные источники по теме лесные пожары и средства их тушения;

- провести эксперимент над некоторыми лесными растениями и обработать его результаты.

Была выдвинута гипотеза: предположим, что после использования специальных средств тушения пожаров выбранные растения погибнут, а в контрольном образце продолжат расти.

Объект исследования – средства для тушения лесных пожаров.

Предмет исследования – воздействие средства для тушения на клевер и набор злаковых растений как модельный организм.

Гипотеза: предположим что огнетушащие вещества негативно влияют на жизнь растений.

Исследование состоит из трёх этапов: 1) теоретический; 2) экспериментальный; 3) аналитический.

Для исследования были использованы следующие методы: аналитический; сравнительный; математический; экспериментальный; фотографирования.

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

1.1 Что такое лесные пожары?

Лес — это совокупность земли, древесной, кустарниковой и травяной растительности, животных, микроорганизмов и других компонентов окружающей среды, биологически взаимосвязанных и влияющих друг на друга в своем развитии. Леса выполняют важнейшие биоэкологические функции: регулируют и фильтруют водные потоки, предотвращают эрозию почвы, сохраняют и повышают плодородие земли, обогащают атмосферу кислородом, влияют на формирование климата и предотвращают загрязнение воздуха.

Леса России – это важная часть народного богатства и источник жизни [3, стр. 22].

Чаще всего пожары возникают в лесу из-за неосторожного обращения с огнём. Авторы книги «Лесные пожары на территории России» утверждают, что 70–90% лесных пожаров случаются по вине человека [3, стр. 69].

Лесные пожары — стихийное бедствие, которое ежегодно обрушивается на наши леса, причем происходит рост, как пройденной площади, так и погубленного леса на один пожар. Ежегодная география лесных пожаров особо не меняется [3, стр. 100]

«Лесной пожар — неуправляемое (стихийное) горение, распространяющееся по лесной площади. Лесные пожары характеризуются по объекту горения и характеру их распространения» [3, стр. 101-102].

1.2 Виды лесных пожаров

Проанализировав книгу Ю.Л. Воробьева, мы составили схему, которая расположена ниже.

Более подробно воздействие разных видов лесных пожаров представлено в таблице ниже.

Таблица 1.

Виды лесных пожаров

 

Место развития пожара

Что горит?

Устойчивый низовой

Нижний ярус леса (до 0,5 м/мин.)

Напочвенный покров, подлесок, валежник

Беглый низовой

Нижний ярус леса (более 0,5–1 м/мин.)

Живой и мертвый напочвенный покров, валежник, самосев леса, хвойный подрост и подлесок

Верховой устойчивый

Верхний ярус – кроны деревьев

Хвоя, листья, мелкие и более крупные ветви

Верховой беглый

Верхний ярус – кроны деревьев (15–25 км/ч)

Хвоя, листья, мелкие и более крупные ветви

Подземные (торфяные, почвенные)

Верхний слой почвы и глубина залегания торфа

Торф до минерального слоя почвы, трава, листья

Пожары в лесу по величине бывают разные. К крупным лесным пожарам относят пожары площадью более 200 га в Азиатской части России [3].

1.3 Последствия лесных пожаров

В своей книге Юрий Леонидович Воробьёв пишет, что «ежегодно на земле возникает до 400 тысяч лесных пожаров, повреждающих около 0,5% общей площади лесов и выбрасывающих в атмосферу миллионы тонн продуктов сгорания». Это означает, что лесные пожары наносят существенный ущерб нашей стране через уничтожение растительного и животного сообществ. Кроме того в них могут погибнуть и люди [3, стр. 106]. Кроме этого наблюдается активизация насекомых-вредителей леса [2, стр. 77].

Только с одного гектара горящего леса в атмосферу выбрасывается от 80 до 100 тонн дымовых частиц и 10–12 тонн смеси вредных газов, причем дым лесных пожаров более чем на 50% состоит из капель смолы и водяных паров, на 25% – из газообразных веществ и сажи, на 20% – из золы.

Меж тем Лесном кодексе Российской Федерации записано, что все леса необходимо охранять. Поэтому Правительство Российской Федерации приняло федеральную целевую программу по «Охране лесов от пожаров» [3, стр. 41, 18].

По данным «Гринпис», проводившей мониторинг в районах, пострадавших от лесных пожаров, в следующие полгода после пика бедствия там резко возрастало число легочных и бронхиальных заболеваний, ухудшалось состояние здоровья новорожденных, сердечников, появлялись новые формы аллергии [3, стр. 164].

При тушении пожаров используются специальные вещества, которые также могут повредить природе [3, стр. 158].

1.4 Средства, используемые для тушения лесных пожаров

Чаще всего используется вода и специальные химические вещества (пенного тушения, порошком). В свою очередь химические составы подразделяются на смачивающие, огнезадерживающие (ретарданты) и огнегасящие.

Из смачивающих химикатов чаще всего используют сульфанол – легкий желтый порошок, быстрорастворимый в воде.

Ещё для тушения используют пенообразователи (смачиватели) и огнетушащие составы, включающие ретарданты, придающие огнестойкость растениям леса. Например, пенообразователи-смачиватели "ФАЙРЭКС" (ОАО "Ивхимпром", г. Иваново), "Firelce" ("GeltexSolutions, Inc", США), антипирен FRCROS 134Р ("BUDENHEIMIBERICAS.L.S.C", Испания) и пенообразующее огнетушащее средство "ТИМЭКС ЭКО ЛЕСНОЙ" (ООО "МСС", г. Москва), смачиватель "АКВАФОМ СМ" (ООО "Пожнефтехим", г. Санкт-Петербург).

В качестве поверхностно активных веществ (ПАВ) обычно используют моющие средства типа "Прогресс", "Дон", "Астра", а также смачиватели группы ОП-7, ОП-10 и др.

Пенообразователь ПО-6 используется для получения пены, расходуется 1 л в секунду. Для тушения пожара на площади 120 км2 используется 0,36 л пенообразователя.

Твердый смачиватель Ливень-ТС "Флора" (Россия) используется для тушения торфяных, травяных и лесных пожаров, когда сложно найти воду.

Нехимический способ – тушение пожаров с помощью направленных взрывов и «использования ударной волны для срыва пламени и заброса грунтом на фронт пожара».

1.5 Описание эксперимента

Для организации эксперимента в ноябре 2016 года предварительно были собраны семена сныти обыкновенной около 40 штук. Все посаженные семена не взошли. Тогда было принято решение посадить семена, которые были куплены в цветочном магазине: клевер розовый (фирма «Гавриш»), газон вдоль дорожки (фирма «Гавриш») и трава для кошек Скакун (фирма «Гавриш»).

Третьего февраля 2017 г. все семена были посажены в три специальные ёмкости в почву из сада (pH=7) с интервалом ≈ 2 мм на глубину не более 3 мм. Эти ёмкости поместили в одинаковые условия: температура (комнатная), окно южное, полив регулярный.

Как только всходы подросли, из каждой ёмкости взяли по 20 (10+10) ростков и рассадили их в разные ёмкости с аналогичной землёй. Каждую ёмкость подписали: К (контроль), П (порошок), Ж (жидкость ПАВ). Некоторое время мы наблюдали за этими растениями, чтобы прошёл период адаптации. Убедившись, что пересаженные растения прижились, мы перешли к следующему этапу эксперимента.

17 февраля 2017 г. измерили высоту растений в первой группе ёмкостей (клевер). Средняя высота растений представлена в таблице 2.

Таблица 2

 

Контроль

Порошок

Жидкость ПАВ

Средняя высота, мм

23

28

26

Взяли пробирку на 10 мл, насыпали туда огнетушащий порошок 5 мл, пересыпали его в ступку, а затем пестиком размололи. Взяли мелкое сито и равномерно рассыпали порошок на растении в стаканчике с буквой П. Всё это полили 50 мл воды.

Взяли пробирку 10 мл и налили жидкость для тушения пожаров со свойствами ПАВ (ПО-6) и разбавили 50 мл воды. И залили в землю с растениями в стаканчике с буквой Ж. Через 3 дня (20.02.17) была отмечена гибель растений (усыхание) в стаканчике Ж.

Далее 20 февраля 2017 года измерили среднюю высоту растений во второй группе ёмкостей (трава для кошек). Средняя высота растений представлена в таблице 3.

Таблица 3

 

Контроль

Порошок

Жидкость ПАВ

Средняя высота, мм

149

129

162

Для третьей группы ёмкостей (газон) средняя высота растений представлена в таблице 4.

Таблица 4

 

Контроль

Порошок

Жидкость ПАВ

Средняя высота, мм

102,3

110,4

69,2

Во второй и третьей группе ёмкостей эксперимент проводился как для первой группы. Гибель растений была замечена также через 3 дня (23.02.17) во всех ёмкостях с буквой Ж. После гибели всё равно регулярно поливали растения. Оживления не наблюдалось.

Через 2 недели после старта эксперимента во всех ёмкостях с буквой П наблюдалось изменение цвета почвы (пожелтение), а кончики листьев злаковых побелели. Но ни одно растение не погибло.

По окончании эксперимента (10.03.17) средний рост всех выживших растений был измерен и сравнен с контрольными образцами. Результаты измерение представлены в таблице 5.

Таблица 5

 

Контроль, мм

Порошок, мм

Прирост, мм

Клевер (1 группа)

62

68

39/40

Трава для кошек (2 группа)

237

224

88/95

Газонная трава (3 группа)

190

249

88/139

Пояснение к таблице. Прирост записан через дробь: сначала разница в росте контроль, а затем в ёмкости, обработанной порошком

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе проделанной работы получены следующие результаты:

- проанализированы литературные источники по теме лесные пожары и средства их тушения;

- был проведён эксперимент над некоторыми лесными растениями и обработаны его результаты.

Полученные результаты позволяют сделать следующие результаты:

  1. Из анализа источников информации следует, что лесные пожары вредят природному сообществу.

  2. Из эксперимента следует, что пенообразователь вреднее для клевера, газонной травы и травы для кошек, чем огнетушащий порошок.

  3. Следовательно наша гипотеза о том, что огнетушащие вещества негативно влияют на жизнь растений подтвердилась частично: жидкость ПАВ привела к гибели всех образцов растений, а огнетушащий порошок нет.

Работа может быть использована:

-на уроках химии для изучения состава огнетушащих веществ;

-на уроках биологии для изучения влияния антропогенных факторов;

-при тушении лесных пожаров использовать огнетушащие порошки;

-для продолжения исследования по данной теме с экспериментами в живой природе.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

  1. Андреева М.А., Маркова А.С.. География Челябинской области: Учеб. пособие для учащихся 7-9 классов основной школы. — Челябинск: Юж.-Урал. кн. изд-во, 2002. С. 6-9

  2. Барановский Н.В., Жарикова М.В. Оценка пожароопасности в геоинформационной системе защиты леста от пожаров.// Геоинформатика, 2013, №1 (45). Стр. 77–84.

  3. Воробьев Ю.Л. Лесные пожары на территории России: Состояние и проблемы/Ю.Л. Воробьев, В.А. Акимов, Ю.И. Соколов; Под общ. ред. Ю.Л. Воробьева; МЧС России. — М.: ДЭКС-ПРЕСС, 2004.

  4. Левит А.И. Южный Урал: География, экология, природопользование. Учебное пособие. 2-е изд. испр. и доп. / Александр Левит. – Челябинск: Юж.-Урал. кн. изд-во. 2005. – С. 70.

  5. Широков А.И. Изучение ценопопуляций растений / А.И. Широков, В.П. Воротников, А.К. Ибрагимов. – М.: Наука, 1994. – 38 с.

  6. Карта пожаров. [Электронный ресурс]. // URL: http://fires.kosmosnimki.ru/?permalink=ACQD7. Дата обращения к ресурсу 03.02.2016.

  7. Статья Экологические последствия лесных пожаров от 03.08.2010. РИА Новости [Электронный ресурс]. URL: http://ria.ru/forest_mm/20100803/261369212.html#ixzz3q30tDzby. Дата обращения к ресурсу 03.02.2016.

Словарь используемых понятий

Гарь – лесная площадь с древостоем (насаждением), погибшим в результате пожара.

Горельник — лесная площадь с древостоем (насаждением), частично погибшим в результате пожара.

Древостой — надземная часть древесного яруса лесных насаждений (лесных сообществ).

Крупный лесной пожар — лесной пожар, распространившийся на площадь более 25 га в районах наземной охраны лесов и более 200 га в районах авиационной охраны лесов от пожаров.

Лесной пожар — неуправляемое (стихийное) горение, распространяющееся по лесной площади. Лесные пожары характеризуются по объекту горения и характеру их распространения.

Площадь лесного пожара — площадь в пределах контура лесного пожара, на которой имеются признаки воздействия огня на растительность.

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение А

Рассадка растений по ёмкостям

Приложение Б

Начало эксперимента

Приложение В

Гибель растений

Приложение Г

Дневник наблюдений

03.02.17 Посажены семена:

1. Клевер розовый

2. Трава для кошек «Скакун»

3. Газон вдоль дорожки

Фирма «Гавриш».

10.02.17 взошли все семена.

13.02.17 все растения рассажены по ёмкостям. Период адаптации.

17.02.17 начали эксперимент в ёмкости с клевером (№1).

20.02.17 погибли все растения в стаканчике с буквой «Ж». Обработали жидкостями ёмкости №2, №3.

23.02.17 погибли все растения в стаканчиках №2, №3 буквой «Ж».

Эксперимент закончен.

Приложение Д

Подсчёт среднего арифметического числа высоты растений до эксперимента

Клевер

1. Жидкость Hср= 2+1,5+3+2+4+1,8+2,2+3+3+3+2,5+3+1,2/13=2,6 см

2. Порошок Hср=1,5+3,5+3,5+2,2+1+2+2+3,5+4+4+4/11=2,8 см

3. Контроль Hср=2,1+2,1+3+3+1,2+4+1+2+4/11=2,3 см

Трава для кошек

  1. Жидкость Hср=12,6+19,9+11,5+10,8+15,5+14,7+16,2+23,2+14,7+17,2+27+12/12= =16,28 см

2. Порошок Hср=19,9+20,5+8,5+13,5+15,5+13,5+11,5+13,7+15+7,2+15,5+/11=12,86

3. Контроль Hср=27,7+14,4+3,2=

Газон

1. Жидкость Hср=12,1+1,2+1,6+5+2,3+1,7+6+6,5+13+7+8,2+8,3+8+14,2/14=6,92

2. Порошок Hср=12,7+7+13,3+9+11+3,5+8+16+9+16,6+11,7+14,7/12=11,04

3. Контроль Hср=24+2+4,7/3=10,23

 

15