Исследование пермских ученых позволит значительно повысить пожаробезопасность в лесах

2 часа назад

© Сгенерировано ИИ

В Пермском национальном исследовательском политехническом университете (ПНИПУ) нашли инновационный подход к созданию долговечных преград от лесных пожаров, используя миллионы тонн промышленных отходов.

Ежегодные лесные пожары в России приводят к многомиллиардным убыткам и выбросу огромного количества парниковых газов. Существующие методы борьбы, такие как минерализованные полосы, требуют постоянного ухода из-за быстрого зарастания. Ученые Пермского политеха предложили экономически выгодное решение с применением отходов содового производства. Этот метод не требует переработки сырья, на 83% замедляет рост растений, эффективно и экономично защищает леса от огня, а также обеспечивает безопасную утилизацию производственных отходов.

Исследование опубликовано в журнале «Вестник РУДН. Экология и безопасность жизнедеятельности».

Как отмечает сайт пермского университета pstu.ru, в 2025 году в России было зафиксировано 6,8 тысячи лесных пожаров, охвативших 4,3 млн гектаров, что сравнимо с территорией Швейцарии. Ежегодный экономический ущерб оценивается примерно в 10 млрд рублей.

Помимо экономических потерь и ущерба экосистемам, эти пожары приводят к выбросу 6,8 мегатонн углекислого газа в атмосферу, что сопоставимо с годовым объемом выбросов парниковых газов Албании (7,67 Мт).

Дым от пожаров усиливает парниковый эффект и способствует глобальному потеплению, создавая условия для новых волн жары, засух и продолжительных пожароопасных периодов. Разогретый климат делает леса более сухими и уязвимыми, увеличивая риск еще более масштабных катастроф.

Для борьбы с лесными возгораниями создаются огнезащитные минерализованные зоны (ОМЗ). Их цель – исключить доступ огня к топливу. Для этого, используя специализированную технику, прокладывают широкую полосу вокруг лесного массива, где полностью удаляются любые растения, включая деревья, кустарники, траву и слой почвы, богатый органикой. Этот подготовленный барьер становится для пламени непреодолимой преградой.

Однако традиционные ОМЗ не отличаются долговечностью. Их эффективность быстро падает, так как уже через короткое время их поверхность зарастает травой и покрывается легковоспламеняющимися материалами, такими как хвоя, листья и ветки. В результате, защитная полоса сама становится потенциальным источником возгорания. Лесохозяйственные службы вынуждены проводить дорогостоящие работы по регулярной расчистке, что особенно трудоемко и затратно в отдаленных регионах.

Существует несколько традиционных методов поддержания ОМЗ, но все они имеют недостатки. Один из самых распространенных – сочетание обработки почвы дисковыми орудиями и применение гербицидов. Однако этот метод не уничтожает корневую систему, что приводит к быстрому восстановлению растительности, а использование химикатов негативно влияет на окружающую среду и требует постоянного повторения. Контролируемый отжиг травы является рискованным, поскольку может привести к неконтролируемому пожару.

В качестве более современных, но дорогих вариантов, рассматривается засыпка полосы гравием или щебнем, а также укладка геомембран. Но необходима новая технология для создания долговечного и недорогого противопожарного барьера, не требующего постоянного обслуживания.

Пермские ученые предложили решение проблемы лесных пожаров, одновременно находя применение отходам содовой промышленности. В России накопилось значительное количество содового шлама из-за отсутствия рентабельных методов его переработки. Ранее предложенные способы утилизации требуют дорогостоящей подготовки сырья и, как результат, оказываются экономически неоправданными.

Шлам, десятилетиями складируемый в шламонакопителях, создает экологические риски, такие как загрязнение воздуха пылью и проникновение химических веществ в почву и воду. Исследователи обнаружили, что этот материал обладает высокой щелочностью и мелкодисперсной структурой. Щелочная среда угнетает рост растений, а плотный слой из мельчайших частиц образует физическое препятствие для прорастания семян.

В результате чего, заполнение шламом ОМЗ создает барьер, который не зарастает растительностью и сохраняет свои защитные функции. Данная разработка позволяет использовать шлам без предварительной обработки, что делает ее экономически целесообразной.

Для оценки результативности исследователи провели анализ фитотоксичности (способности угнетать развитие флоры) полученного продукта.

По словам профессора кафедры «Автомобили и технологические машины» ПНИПУ, доктора технических наук Константина Пугина, в чистом виде шлам продемонстрировал 83%-ное подавление роста корневой системы у тестовых образцов растений (овса). При смешивании с обыкновенной почвой в соотношении 1:3, тормозящий эффект составил 59%. Даже при меньшей концентрации шлама (соотношение 1:2) наблюдался значительный показатель в 33%. Научно обоснованным критерием фитотоксичности считается 20%.

В накопителе шлама опасность представляют два фактора: щелочной состав жидкости, потенциально просачивающийся в подземные воды, и пылевые частицы от высохшего осадка. Применение в противопожарной полосе позволяет контролировать эти риски. Материал размещается не в плодородной земле, а в специально подготовленной траншее для ограничения роста растений.

Как объясняет Константин Пугин, исследователи используют устойчивый, затвердевший осадок из труднорастворимых соединений кальция и магния. Плотная структура значительно замедляет проникновение влаги, исключая попадание этих веществ в глубокие слои почвы и грунтовые воды. Кроме того, шлам классифицируется как 5-й, наименее опасный, класс, что означает отсутствие в нем токсичных и радиоактивных компонентов.

Инновация пермских ученых решает одновременно две задачи: повышение пожарной безопасности и безопасная утилизация промышленных отходов. Она позволяет создавать долговечные противопожарные преграды, которые благодаря комплексному воздействию (высокая щелочность и плотная структура) надолго остаются свободными от растительности и воспламеняющихся материалов без частого и дорогостоящего обслуживания.

Читайте новости о безопасности зданий, сооружений и пожарной безопасности на сайте журнала RUБЕЖ по ссылке.