III Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

ВОЗДЕЙСТВИЕ СРЕДСТВ ДЛЯ ТУШЕНИЯ ЛЕСНЫХ ПОЖАРОВ НА НЕКОТОРЫЕ ВИДЫ ЛЕСНЫХ РАСТЕНИЙ

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Липатников Г.А. 1

---

1

Дайнега Д.В. 1

---

1

Работа в формате PDF

332.6 KB

Автор работы награжден дипломом победителя II степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

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

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

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

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

Таблица 4

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

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 H_ср= 2+1,5+3+2+4+1,8+2,2+3+3+3+2,5+3+1,2/13=2,6 см

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

3. Контроль H_ср=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 H_ср=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 H_ср=27,7+14,4+3,2=

Газон

1. Жидкость H_ср=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 H_ср=12,7+7+13,3+9+11+3,5+8+16+9+16,6+11,7+14,7/12=11,04

3. Контроль H_ср=24+2+4,7/3=10,23

15