森林火灾污染物质释放及其影响研究进展

森林火灾是大气中气体污染物和颗粒物的重要来源,可对全球气候系统、大气环境以及生态系统产生重要影响,对全球温室气体和含碳颗粒物释放具有重要的贡献,是推动全球气候变化的重要因素。森林火灾释放污染物已成为区域乃至全球范围内重要污染源之一,这些污染物质与辐射、能见度以及温室效应等问题直接相关。准确地描述森林火灾释放的气体和颗粒污染物释放机理、释放总量、时空分布特征、不同尺度的扩散过程模拟,以及对区域大气环境的影响,对于量化森林火灾释放污染物总量及区域影响具有重要意义。基于森林火灾污染物质释放方面的国内外文献,从火灾释放的污染物质对环境的影响、森林火灾释放污染物定量化和传输路径监测的研究方法、污染物质的扩散和运输模型以及跨区域影响等几个方面进行了综述。森林火灾释放的CO、PM_(10)和PM_(2.5)对环境和人的生命安全造成巨大威胁,而且森林火灾释放的污染物质能够随气流长距离传输,不仅对当地的空气造成污染,污染物也能够随着气团进行长距离传输,并在传输过程与当地气溶胶混合,形成跨区域污染。森林火灾释放污染物扩散、传输模拟通过不同模型相互耦合完成,包括可燃物载量估算模型、可燃物消耗和释放模型、污染物扩散传输模型,以及污染物预测和可视化模型等。总结了国内外森林火灾释放污染物质主要研究方法,并展望了今后研究重点:目前我国关于森林火灾释放物质相关的研究尚不足以支撑我国森林火灾温室气体释放、污染物释放等方面的研究,并且我国目前还没有发展出适合于我国的森林火灾污染物释放模型,以及污染物扩散、传输系统。森林火灾排放因子库大多数引用国外研究结果,在一定程度上增加不确定性,缺乏森林火灾对区域大气环境影响的定量化研究。因此,今后我国应加强对森林火灾污染物质释放与影响的研究,尤其是污染物质扩散和传输模型的预测和可视化研究以及排放因子的测量。

2000—2022年我国林火主要致灾因素及扑救伤亡原因分析

为了解我国近20多年来林火主要致灾诱因以及伤亡原因,根据林火扑救伤亡事故案例以及2000—2022年相关气象因素(年平均气温、年平均降水量、年平均风速)的统计数据,采用统计分析与相关性分析等方法,分析林火主要致灾因素和扑救伤亡的主要原因。结果显示:1)2000—2022年,我国共计发生林火灾害134 671次。其中,2003—2010年是林火灾害的高发期,严峻的气候条件是这一时期林火事故的主要原因;2010—2020年的林火事故中,人为原因致灾占97%以上,广西、云南、贵州等农林结合密切地区的林火灾害事故较为频繁。2)典型林火扑救案例分析表明,由地理环境、可燃物情况、气象条件、林火行为等导致的直接伤亡事故占主导部分,由窒息、意外事故、扑火设备操作不当等非间接原因造成的伤亡也偶有发生。研究表明,我国林火灾害的致灾因素以气象因素和人为因素为主,火灾发生地恶劣的自然条件是引发伤亡的主要原因。分析林火主要致灾因素与扑救伤亡原因,可为火灾高效扑救、科学精准指挥提供参考。

黑龙江大兴安岭林区雷击火与人为火发生规律及变化趋势

【目的】对比分析黑龙江大兴安岭林区雷击火与人为火发生规律的差异性变化,为研究区针对性的开展火源管理及合理制定火灾防控政策提供科学依据和参考。【方法】基于研究区1966—2021年间发生的森林火灾数据,按火因归类筛选出雷击火和人为火,通过方差分析、线性拟合等方法对比分析雷击火与人为火在不同时间尺度上的发生差异、规律变化及火灾季的变化趋势。【结果】1966—2021年间研究区共发生森林火灾1887起,其中雷击火932起,人为火503起,占比分别为49.39%和26.66%。雷击火与人为火在发生年份、月份和时段等不同时间尺度上均有显著差异。研究区雷击火数量呈波动增加,而人为火数量呈波动减少的趋势,尤其是1987年之后研究区雷击火数量逐渐高于人为火,但从整体看研究区森林火灾总数变化并不显著。从火灾面积来看,研究区雷击火面积整体呈增加趋势,而人为火和总森林火灾面积呈减少趋势。研究区雷击火集中发生在6、7月份,人为火多发生于4、5月份,且呈现夏季防火期雷击火数量显著增多,但雷击火面积变化并不显著,春季防火期人为火数量和面积显著减少的变化趋势。从发生时段上看,研究区人为火高发时段为10:00—15:00,而雷击火高发期在12:00—17:00。雷击火和人为火在不同时间尺度上的变化差异造成了研究区火灾季节的变动,其中雷击火灾季呈延后扩张的趋势,人为火灾季呈逐渐缩短的趋势,总森林火灾季呈收缩变短的趋势。【结论】受气候变化及防火政策的影响,黑龙江大兴安岭雷击火与人为火之间的发生规律具有明显的差异性,根据不同火灾类型的发生特点和变化趋势,开展针对性的火灾防控工作是有效降低研究区森林火灾风险的必要前提。

北京西山可燃物特点及潜在火行为

以北京西山魏家村林场为研究区域,通过样地调查和森林清查数据将可燃物划分为针叶林、阔叶林、混交林和疏林地。根据样地调查和树木生物量模型计算不同类型和不同层次的可燃物载量、厚度和高度。根据2000—2006年当地气象数据,确定历史平均最大风速的平均值和主风向,在此背景下对风场进行模拟,进而对地表火和树冠火进行模拟计算,计算出不同类型火发生时火蔓延速度、火强度和火焰高度的分布图。地表火的蔓延速度为0.01～0.22m.s-1,树冠火的蔓延速度为0.12～2.25m.s-1;地表火的火线强度为144～6595kW.m-1,树冠火的火线强度为3214～189002kW.m-1;地表火的火焰高度为0.37～2.50m,树冠火的火焰高度为1.75～13.4m。通过对可燃物和火行为指标的计算,可以为防火林带规划和防火林管理提供依据,也可为可燃物管理、扑火安全防范等提供借鉴。

中国南方冰雪灾害对森林火灾火发生短期影响分析--以湖南为例

以湖南省为研究区域,分析冰雪后短期内(3月份)卫星热点的空间分布特征、与受害程度的空间关系,森林火灾发生的特点和扑火人员伤亡情况,以及气象因素对火发生的影响。结果表明:处于受害区确认为森林火灾的卫星热点占总数的61.00%。2008年3月份火灾次数和过火面积异常增高,共发生火灾3097起,过火面积23227.68hm2,火灾次数超过1999—2007年3月份火灾次数的总和,且是1999—2007年3月份火灾次数总和的120.65%,3月份平均火灾次数的10.86倍。过火面积是1999—2007年3月份总和的88.40%,3月份平均过火面积的4.69倍。人员伤亡40人,是1999—2007年3月份人员伤亡总和的72.73%,平均伤亡人数的6.56倍。冰雪灾害后,2008年3月火灾次数、过火面积和人员伤亡人数的异常增高已经超出了气温和降水对火发生正常影响的范围。

林火在空间上的波动性及其区域化行为

应用美国阿拉斯加州1950—2000年,加利福尼亚州1895—2001年及中国黑龙江省1980—1999年林火数据,分别计算出每年火灾发生的火场质心的经纬度坐标,用波谱分析研究其质心随年份的波动现象。结果表明:3个区域的林火的火场质心分别以一定的分布中心呈波动状态,其中火场质心在阿拉斯加州的分布中心为151·11°W、64·96°N,在加利福尼亚州的分布中心为120·02°W、37·11°N,在黑龙江省的分布中心为127·07°E、49·59°N。火场质心在美国阿拉斯加州和加利福尼亚州经度方向上均具有较强的周期性,阿拉斯加州的林火火场质心在经度方向的周期为4·2a和6·25a;加利福尼亚州的林火火场质心在经度方向上的波动周期为6·24a和106a。黑龙江省的林火火场质心在经纬度方向均具有较为明显的波动性,其周期为3·3a和6·67a。而阿拉斯加州和加利福尼亚州的林火火场质心在纬度方向上不具有周期性,林火发生以低频率的大面积火灾为主。

中国南方冰雪灾害对森林可燃物影响的数量化分析--以湖南为例

利用遥感数据、地面调查数据及植被分布图,将可燃物分为6种类型:阔叶林、马尾松林、杉木林、混交林、其他针叶林和竹林。通过地面调查和遥感分析对森林受害程度进行分级,根据冰雪前后同期卫星数据NDVI值的差异可以对林木受害程度进行分级,对不同结构层次可燃物增减情况进行分析,根据NDVI变化和地面调查将受害程度分为4级。结果表明:Ⅰ级受害面积400.07万hm2,占总森林面积41.68%,Ⅱ级受害面积403.95万hm2,占总森林面积41.93%,Ⅲ级受害面积100.90万hm2,占总森林面积10.42%,Ⅳ级受害面积57.76万hm2,占总森林面积5.96%。林木受害后主要表现为地表可燃物载量急剧增加,对于不同可燃物、不同受害程度增加的量有很大不同,地表可燃物载量最大增长倍数为32.81倍,最高地表可燃物载量可达142.82t·hm-2。

北京西山防火林带空间布局与规划

以北京市西山试验林场分场魏家村林场为研究区域,系统地研究了火发生历史、可燃物分布、主风向、坡度、山脊、防火公路、居民区分布等,确定了网络适宜的最小控制面积,通过面向对象的分类方法对林中空地和防火公路进行分类,筛选适宜建山脊防火林带的坡度和山脊线,进而确定防火林带的空间格局。共规划三类防火林带:山脊防火林带、防火公路防火林带和林缘防火林带,整个防火林带网络将整个区域分割成不等大小的独立单元,平均面积为41.24 hm2,防火公路总长36 816 m,防火网络总面积占研究区域面积的7.35%。

林火在空间上的波动性及其对全球变化的响应(Ⅱ)

应用黑龙江省1980～1999年林火数据,分别计算出每年火灾发生的火点的质心经纬度坐标和火场面积质心的经纬度坐标,用其质心坐标与同期的年平均气温和年降水量进行回归分析。结果表明:年降水量和年平均气温对火点和火场质心的波动性具有明显的影响,降水对火场与火点质心在纬度方向的波动影响不敏感,气温对其影响敏感。气温和降水对火场和火点质心在经度方向的波动性均表现敏感。气温升高,火场和火点质心均向北、向西移动,反之,则向东、南移动。火场和火点质心随降水量增加会向西和向南移动,反之,则向东、北移动。

不同植被类型森林火灾及雷击火自组织临界性

利用黑龙江省大兴安岭林区呼中区 196 5～ 2 0 0 2年的雷击火数据、黑龙江省 1981～ 2 0 0 0年森林火灾数据及森林资源数据 ,对雷击造成的森林火灾的自组织临界性及不同植被类型条件下的自组织临界性作了研究 ,比较了在不同尺度和植被类型条件下火干扰的自组织临界性、自相似性 ,并与传统的森林火灾元胞自动机模型模拟的结果进行比较。结果表明 :中国黑龙江省不同森林类型的火干扰具有自组织临界行为 ,森林可燃物已经达到临界状态 ,其临界值在 1.8～ 2 .86之间 ,具有自相似性 ;当森林的面积过小时 ,森林火灾的“面积 -频率”分布曲线上会出现频率峰 ,表现出“有限面积效应”现象。

森林火灾扑救中扑火队员的安全防范

扑火安全是一个世界性难题,在扑救森林、草原火灾中,造成人员伤亡的情况多种多样。扑火需要在高温下进行艰苦的工作,大部分时间在野外,地形陡峭崎岖,远离交通,危险性大,事故发生率高。森林扑火人员经常处于恶劣的环境,即使有各种防护装备和器材,仍有可能在森林火灾中烧伤、摔伤、烟气中毒或受到其他伤害,所以对森林火灾扑救工作的危险性要有充分的认识,并对必要的安全措施给予密切的关注。

西藏东南部森林可燃物特点及气候变化对森林火灾的影响

根据西藏林芝地区的DEM数据和植被分布数据分析了该地区可燃物的水平分布和垂直分布规律,并根据火发生纪录分别计算了火发生周期和发生概率,根据火灾高发期的降水和气温数据分析降水和气温的变化趋势,本地区易发生火灾的可燃物主要有高山松云南松林,草甸灌丛,云冷杉林等。该地区的火灾轮回期为17178a,火发生概率为0.00006,远远低于东北林区,但由于该地区处于高海拔地区,生态系统脆弱,林木蓄积量大,积累能量高,潜在的火强度高。林芝地区夏季降水减少,火灾高发期(2-5月)降水有所增加,但增温明显,气温升高对高海拔地区的影响比低海拔地区更大,对于森林可燃物而言,气温增高使高海拔地区的森林火险增大,森林防火面临的形势更加严峻。

冶金废渣的综合利用技术

钢铁、有色和化工企业会产生大量废渣 ,这些废渣将成为重要的二次资源。本文介绍了国内多种废渣的综合利用技术 ,并以攀钢高炉渣为重点进行了详细的说明。

林火干扰下的大兴安岭呼中区景观动态分析

利用大兴安岭呼中区1979、1995年的1:50万森林分布图及1969～2001年林火数据对大兴安岭呼中区林火状况、各景观指数及火灾对景观变化的影响进行研究。结果表明:呼中区火灾轮回期823a,大大超过正常的火灾轮回期;从1979～1995年各植被类型的面积变化不是很大,其中野青茅草甸和樟子松林的面积均有所减少,兴安落叶松林和阔叶混交林的面积均有所增加;斑块数量除兴安落叶松林外均有所增加,其中阔叶混交林增加显著,这些植被类型在1979～1995年间产生较大的破碎化,兴安落叶松林的斑块数量则有所降低;形状指数除樟子松外均有较大的增加,斑块形状趋于复杂,兴安落叶松林在空间的连续性有所增加,局部的破碎化依然导致形状指数增大;聚集度增加,Simpson多样性指数有所降低;各类型的斑块在面积上均匀性降低。在呼中区,相对于自然状态下的火干扰而言,人为影响下的火干扰对景观格局变化影响的重要性显著降低。

不同红叶性状桃叶片花色素苷种类鉴定及呈色规律研究

以早熟桃（Prunus persica,‘早美’、‘春蕾’）和红叶桃（Prunus persicaf.atropur purea,‘筑波5号’、‘洛格红叶’）两种不同叶片呈色类型桃品种为试材,在5～9月份对其呈色过程中叶片色泽、花色素组成进行了测定,并对其叶片色差值与色素组成间的相关性进行了分析,探讨早熟桃和红叶桃叶片呈色差异的生理机制.结果表明：（1）红叶桃叶片5月下旬叶片出现“返青”现象,叶片a＊值由正值变为负值;相反早熟桃叶片6月份果实采收后叶片由鲜艳绿色逐渐变为红紫色,叶片a＊值逐渐增大.（2）在试验所选的4个品种中共发现5类花色素苷,早熟桃含有3类,红叶桃含有4类,矢车菊素3葡萄糖苷和矢车菊素3芸香糖苷为两种类型桃叶片所共有的且含量相对较高的花色素苷;呈色过程中叶片花色素苷种类基本不变,但各色素含量发生了明显的变化.（3）多元回归分析显示：红叶桃叶片与早熟桃叶片的a＊值分别与矢车菊素3葡萄糖苷、矢车菊素3芸香糖苷含量呈正相关关系,且均与Ant/Chl呈负相关关系.研究表明,矢车菊素为桃叶片呈现红色的物质基础,两种类型桃叶片呈色差异并非所含花色素苷种类不同所致,而与不同种类花色素苷含量有关.

石煤提钒浸出过程研究现状与展望

介绍了我国钒资源以及石煤的分布情况,指出了石煤提钒的难点和关键,综述了国内主要石煤提钒浸出过程的工艺条件、应用情况及各自的优缺点。空白焙烧-低酸浸出成本低、钒的浸出率高、污染少,但该技术不具有普适性;石煤碱浸出提钒、钙化焙烧提钒及石煤高酸浸出提钒,污染少,都能够获得高钒浸出率,但高的浸出成本,限制了其应用。钠化焙烧提钒普适性强,钒浸出率高,浸出液中钒的提取过程简单,在焙烧过程添加固氯剂后,产生的Cl2和HCl气体能够75%以上被固化下来,可大大降低烟气治理的成本。

密集雷电引发大兴安岭群发雷击火过程及其影响因素

【目的】分析引发雷击火各因素的数量化特征,明确密集型雷电过程中各影响因素对雷击火发生影响的机制。【方法】基于雷击火感知体系,对监测到的雷电指标、气象因子和雷击火发生指标进行系统分析,分析2022年春防期大兴安岭雷击火发生的基本情况和密集型雷电过程对雷击火发生的影响,引发雷击火的闪电的数量化特征,以及雷电定位精度和雷击火潜伏期。【结果】2022年大兴安岭春防期共发生了22起雷击火,其中18起为密集型雷电过程引发。地闪和云闪在正负电流区间各有1个峰值,地闪的高频峰值在负电流区,云闪的高频峰值在正电流区。负地闪占地闪总数的82.82%,地闪在-8~-50 kA形成高频次区间,引发雷击火的数量最多,占负地闪数量的84.5%,占地闪总数的70%。在10~30 kA形成正地闪高频区间,占正地闪数量的74.2%,占地闪总数的12.7%,数量远低于负地闪区间。春防期引发雷击火的电流强度平均值为-22.72 kA,最强电流为-48.34kA,最弱电流为-8.70kA。引发雷击火的闪电发生时间相对集中,雷击火多由中午前后的地闪引燃。引发雷击火的密集型闪电发生前有快速升温,伴随空气湿度下降、风速增大的过程,日最高气温和引发雷击火的闪电发生时间基本一致,也是相对湿度最低、风速最高的时间段。春防期雷击火潜伏期从0.56 h至17.62 h。雷电探测定位精度为165~884 m,平均精度为394.5 m。有两起雷击火有雷击木定位坐标,定位精度达到165 m和170 m。【结论】密集型雷电过程引发群发雷击火占雷击火数量的多数,群发雷击火的发生由密集雷电过程耦合极端天气条件,在干旱和可燃物易燃的的条件下发生。雷电过程和降水过程不同步或降水偏少,前期有快速升温过程,密集型雷电过程伴随着气温下降,雷击火多发生在此天气转折期间。在雷击火的监测和预警过程中尤其要关注干旱条件下的密集雷电过程。

ENSO对黑龙江省森林火灾的影响

利用黑龙江省1980—1999年森林火灾数据,以及NINO3.4指数和SOI指数,分别对其进行谱分析,得出其波动周期分别为:火灾次数的周期为10.00年;火灾面积的周期为6.67年;La Nin^a和El Nin^o在这20年中的基本周期为5.00年。进而对其进行相关性分析,结果表明,La Nin^a和El Ni^no与森林火灾面积和次数的相关性极为显著,NI-NO3.4指数与森林火灾年发生面积与次数呈负相关,相关系数分别为-0.523 1和-0.659 4,SOI指数与森林火灾年发生次数与面积呈正相关,相关系数分别为0.525 4和0.536 3。La Ni^na对森林火灾的影响较El Nin^o的影响要小。由于受遥相关二次效应的影响,森林火灾的发生相对于El Nin^o事件的高峰有一定的滞后。在ENSO暖事件间期,通常火灾面积、次数会异常增高。

氧化性含钛高炉渣中钙钛矿相的析出行为

为使含钛高炉渣中的钛组分富集于钙钛矿相中,基于选择性析出技术,需要对炉渣进行氧化处理.用淬火法研究了氧化处理后含钛高炉渣非等温过程钙钛矿相的结晶行为,并讨论了其析出动力学规律.实验结果表明,钙钛矿相的析出与冷却速度有关.冷却速度小,钙钛矿相的析出量大.钙钛矿相的析出动力学过程可近似用JMAK经验方程描述.

离散裂隙渗流方法与裂隙化渗透介质建模

流体渗流模拟的连续介质方法通常适用于多孔地质体 ,并不一定适用于裂隙岩体 ,由于裂隙分布及其特征与孔隙差异较大 .若流体渗流主要受裂隙的控制 ,对于一定尺寸的裂隙岩体 ,多孔介质假设则较难刻划裂隙岩体的渗流特征 .离散裂隙渗流方法不但可直接用于模拟裂隙岩体非均质性和各向异性等渗流特征 ,而且可用其确定所研究的裂隙岩体典型单元体及其水力传导 (渗透 )张量大小 .主要讨论了以下问题 :(1)饱和裂隙介质中一般的离散流体渗流模拟 ;(2 )裂隙岩体中的REV(典型单元体 )及其水力传导 (渗透 )张量的确定 ;(3)利用离散裂隙网络流体渗流模型研究裂隙方向几何参数对水力传导系数和REV的影响 ;(4 )在二维和三维离散裂隙流体渗流模型中对区域大裂隙和局部小裂隙的处理方法 .调查结果显示离散裂隙流体渗流数学模型可用来评价不同尺度上的裂隙岩体的水力特征 ,以及裂隙方向对裂隙化岩体的水力特征有着不可忽视的影响 .同时 ,局部小裂隙、区域大裂隙应当区别对待 ,以便据其所起的作用及水力特征 ,建立裂隙化岩体相应的流体渗流模型 .