Сколько основных фаз пожара. Фазы развития пожара. Развитая стадия пожара

Недавние исследования митохондриальной ДНК разных видов медведей показали, что все ныне живущие белые медведи берут начало от одной популяции бурых медведей, существовавшей около 120 тысяч лет назад на Аляске. Эта датировка слишком молодая, чтобы принять ее без возражений. Новое исследование показывает ограничения примененного метода и дает новые оценки возраста становления белых медведей - около 600 тысяч лет.

Год назад «Элементы» опубликовали заметку об эволюции белых медведей (В плейстоцене белые медведи скрещивались с бурыми , «Элементы», 22.07.2011). Это был анонс исследования, в котором ученые сравнили митохондриальные ДНК бурых и белых медведей из разных регионов, в том числе из ископаемых (древних) остатков. Основные выводы этой работы свелись к утверждению о неоднократном скрещивании белых и бурых медведей в прошлые эпохи, а также о сравнительно молодом возрасте линий современных белых медведей. Согласно этой работе, белые медведи произошли от каких-то аляскинских популяций бурых медведей во время одного из похолоданий около 100–120 тысяч лет назад, затем во время межледниковых потеплений происходило скрещивание популяций белых и бурых медведей. Современные материнские линии белых медведей все целиком ведут происхождение от гибридов белых медведей с ирландской (британской) популяцией бурых медведей. Эти выводы относительно надежны в части, касающейся скрещивания бурых и белых медведей во время межледниковий, но менее обоснованны в вопросе о времени и месте происхождения белых медведей. Базируясь только на мтДНК, можно уверенно говорить о современных, доживших до настоящего времени материнских линиях; но вот о других линиях, существовавших в предшествующие эпохи и не доживших до современности, ничего нельзя утверждать. Так что выводы о времени происхождения белых медведей довольно шатки, и полученные датировки могут быть сильно занижены.

В течение прошедшего года обрабатывались данные о составе некоторых участков ядерного генома белых и бурых медведей. Они включают последовательности 14 независимых локусов (интронов) у 45 особей белых, бурых медведей и гризли. Имея их, оставалось провести исследование, аналогичное мтДНК-филогенетическим реконструкциям, и сравнить полученные выводы с предыдущими результатами. Эту работу проделала интернациональная группа ученых, однако отмечу, что ни один участник или лаборатория прошлого исследования в новом исследовании участия не принимали. Поэтому никаких «реверансов» в сторону коллег не предполагалось, и получилась в итоге исключительно примерная научная дискуссия.

Впрочем, и результат нового исследования был вполне ожидаем. Филогенетическое древо ядерных ДНК (выровненное по всем четырнадцати локусам) показало датировки отделения ветви белых медведей 338–934 тысяч лет назад, в среднем около 600 тысяч лет назад. Понятно, что это существенно раньше, чем оценки по мтДНК, и лучше согласуется с другими данными по единичным ядерным генам. Кроме того, высокая специализация, морфологическая и экологическая, требует сравнительно длительной направленной эволюции, которая вполне могла уложиться в 600‑тысячелетний интервал, но не в 100‑тысячелетний. При этом, по новым материалам по мтДНК, недавняя гибридизация двух видов и выживание единственной гибридной линии подтвердились. Действительно, самки бурых медведей могли скрещиваться с самцами белых медведей, а их гибридные потомки оказывались плодовитыми и, скрещиваясь впоследствии с белыми медведями, основали все современные популяции белых медведей.

Белые медведи произошли от общего предка и оказались сестринской группой по отношению ко всем бурым медведям, а не к какой-то одной их ветви. Филогенетическое древо мтДНК предполагало, что сестринской группой белых медведей была только одна из популяций бурых медведей. Если учитывать раннее становление полярного вида, то сценарий с общим предком белых и бурых медведей выглядит предпочтительнее.

Полиморфизм ядерных генов белых медведей оказался низким по сравнению с бурыми собратьями. Из 114 гаплотипов (в изученных четырнадцати локусах) белых и бурых медведей 35 встречаются у белых, 79 - у бурых, и только 6 являются общими; у белых медведей отмечено только 22 нуклеотидных замены (SNP), а у бурых - 95. Эти различия позволяют сделать два вывода. Во‑первых, виды разошлись сравнительно давно, так что от общего предкового полиморфизма мало что осталось. Этот вывод подтверждает древнее отделение ветви белых медведей. Во‑вторых, численность популяций (речь идет об эффективном размере популяций) белых медведей была гораздо меньше, чем у бурых. Это означает, что белые медведи прошли через несколько эпизодов низкой численности популяции, так называемых «бутылочных горлышек». Скорее всего, эти эпизоды связаны с периодами потеплений, когда зафиксированы моменты скрещивания бурых и белых представителей. В настоящее время действительно осталась лишь одна - гибридная - материнская линия из всех, существовавших прежде. И хотя нужно отметить, что в ядерном геноме белых медведей среди 14 локусов не удалось отследить четкого сигнала гибридизации, но вполне возможно, что именно гены бурых медведей помогли белым собратьям пережить так или иначе периоды потепления. Зато в геноме бурых медведей нашлись такие сигналы: стабильные гаплогруппы белых медведей обнаружены у популяций аляскинских бурых. Ученые предполагают, что включение специфических генов белых медведей помогло их бурым сородичам переживать суровые условия ледниковых периодов.

В I фазе пожара при повышении среднеобъемной температуре до 200°С и более расход приточного воздуха увеличивается, а затем постепенно снижается. Одновременно понижается уровень нейтральной зоны (плоскости равных давлений), сокращается площадь приточной части проемов в ограждениях и, соответственно, увеличивается площадь вытяжной части. С такой же примерно скоростью снижается уровень объемной доли кислорода, поступающего в зону горения (до 8 % ), и повышается объемная доля диоксида углерода в уходящих газах (до 13 % ). Этот процесс объясняется тем, что при температуре 150-200°С бурно проходят экзотермические реакции разложения горючих материалов , растет скорость их выгорания под влиянием теплоты, выделяющейся на пожаре. Количество теплоты, выделяющейся на пожаре в единицу времени, зависит от низшей теплоты сгорания материалов, площади поверхности горения, массовой скорости выгорания материалов с единицы поверхности и полноты сгорания.
При пожаре в помещении нагрев горючих материалов и ограждающих конструкций происходит как конвективным, так и лучистым теплообменом. При открытых пожарах теплота в окружающую среду передается излучением.
Независимо от механизма передачи теплоты продолжительность I фазы пожара полностью зависит от скорости выгорания материалов и скорости распространения пламени . В зависимости от условий газообмена , состава и способа распределения пожарной нагрузки в помещении или на открытом пространстве, время развития пожара в I фазе колеблется от 2 до 30 % общей его продолжительности.
К концу I фазы пожара резко возрастает температура в зоне горения, пламя распространяется на большую часть горючих материалов и конструкций, стремительно увеличивается высота факела, значительно уменьшается концентрация кислорода и соответственно увеличивается концентрации оксида и диоксида углерода .

Фаза II - интенсификация горения

Затем начинается второй этап развития пожара (II фаза пожара ). Весь описанный выше процесс повторяется, но уже с большей интенсивностью. Быстрее растет объем зоны горения, еще интенсивнее конвективный тепловой, газовый и лучистый потоки, увеличивается площадь пожара , в том числе и за счет увеличения скорости распространения пожара, круче растет температура в помещении. Этот второй этап длится примерно 5-10 мин .

Фаза III - стадия объемного развития пожара в закрытом объеме

Начинается III этап пожара - бурный процесс нарастания всех рассмотренных выше параметров. Среднеобъемная температура в помещении поднимается до 250 - 300°С . Начинается так называемая стадия объемного развития пожара , когда пламя заполняет практически весь объем помещения, а процесс распространения пламени происходит уже не по поверхности твердых горючих материалов , а дистанционно, через разрывы в пожарной нагрузке , под действием конвективных и лучистых потоков тепла воспламеняются отдельно отстоящие от зоны горения предметы и горючие материалы .

Фаза IV - стадия объемного развития пожара в открытом объеме

Начинается объемная фаза развития пожара и фаза объемного распространения пожара. При температуре газовой среды в помещении 300°С происходит разрушение остекления, догорание продуктов сгорания может при этом происходить и за пределами помещения (огонь вырывается из проемов наружу). Скачком изменяется интенсивность газообмена: она резко возрастает, интенсифицируется процесс оттока горячих продуктов горения и приток свежего воздуха в зону горения (IV этап пожара ). При этом температура в помещении может кратковременно несколько снизиться. Но, в соответствии с изменением условий газообмена, резко возрастают такие параметры пожара, как полнота сгорания, скорость выгорания и скорость распространения процесса горения. Соответственно резко возрастает удельное и общее тепловыделение на пожаре. Температура, несколько снизившаяся в момент разрушения остекления из-за притока холодного воздуха, резко возрастает, достигая 500 - 600°С . Процесс развития пожара бурно интенсифицируется, увеличивается численное значение всех параметров пожара, рассмотренных выше. Площадь пожара, среднеобъемная температура в помещении (800 - 900°С ), интенсивность выгорания пожарной нагрузки и степень задымления достигают максимальных величин .

Фаза V - стабилизация пожара

Параметры пожара стабилизируются. Эта V фаза наступает обычно на 20 - 25 мин и длится в зависимости от величины и характера пожарной нагрузки еще 20 - 30 мин и более .

Фаза VI - снижение интенсивности

Затем (при условии свободного развития пожара) начинает постепенно наступать VI фаза пожара , характерная постепенным снижением его интенсивности, так как основная часть пожарной нагрузки уже выгорела.
Толщина обугленного слоя на поверхности горючего материала, составляющая 5 - 10 мм , препятствует дальнейшему проникновению тепла вглубь и выходу летучих фракций из горючего материала. Кроме того, наиболее летучие фракции под действием высокой температуры в помещении уже выделились. Интенсивность их поступления в зону горения снижается. Верхний слой угля начинает гореть беспламенным горением по механизму гетерогенного окисления, поглощая значительную часть кислорода воздуха, поступающего в зону горения. В помещении накопилось большое количество продуктов горения. Среднеобъемная концентрация кислорода в помещении снизилась до 16 - 17% , а концентрация продуктов горения, препятствующих интенсивному горению, возросла до предельного значения. Интенсивность лучистого переноса тепла к горючему материалу уменьшилась из-за снижения температуры в зоне горения и повышения оптической плотности среды . По причине большого задымления среда стала менее прозрачной даже для теплового излучения .

Фаза VII - догорание

Фазы развития пожара.

В процессе развития пожара различают три фазы: фазу свободного развития пожара, фазу локализации и фазу ликвидации пожара.

В первой фазе развития пожара - фазе свободного горения – пламенем охватывается до 80% пожарной нагрузки. Эта фаза характерна ростом площади пожара, выгоранием пожарной нагрузки, нагревом строительных конструкций, их обрушением. Продолжительность этой фазы Т св определяется по формуле (1.3) как сумма времени сообщения о возгорании в пожарную часть Т дс, времени сбора личного состава Т сб, времени следования формирований к месту возгорания Т сл, и времени развертывания пожарных бригад Т бр:

Т св = Т дс + Т сб + Т сл + Т бр. (1.1.)

Во второй фазе происходит активное пламенное горение с потерей массы

пожарной нагрузки, скорость выгорания непрерывно увеличивается и достигает максимальных величин.

В этой фазе – фазе локализации – пожар развивается до момента ограничения распространения горения по площади сосредоточенными силами, средствами и исключения опасных ситуаций. Эта фаза характеризуется дальнейшим увеличением площади пожара, сокращением скорости распространения горения за счет внедренных средств тушения, выгоранием пожарной нагрузки на участках свободного горения и тления, а также другими явлениями.

Продолжительность фазы локализации зависит от быстрого проведения разведки пожара, оценки обстановки, скорости сосредоточения огнетушащих средств, грамотного управления силами и т.д. Практически определить точно время локализации пожара невозможно. Его можно рассчитать в процессе тушения и исследования потушенных пожаров.

В третьей фазе – фазе ликвидации – скорость выгорания резко падает, процесс характеризуется догоранием тлеющих материалов и конструкций.

В этой фазе площадь пожара сокращается и приостанавливается до момента полного прекращения горения на всех поверхностях пожарной нагрузки и завершается исключением возможности повторного возобновления горения в этих местах. Выявить время третьего периода также практически невозможно.

В каждом конкретном случае процесс развития пожара протекает при определенных условиях сосредоточения или рассредоточения пожарной нагрузки и газообмена, т.е. притока воздуха в зону горения и удаления из нее нагретых продуктов сгорания, а также дымовых газов. Газовый обмен является постоянным явлением любого пожара. При пожарах на открытом пространстве газообмен характеризуется наличием восходящего столба или движущейся колонны газообразных продуктов сгорания. При пожарах в ограждениях (зданиях) газообмен зависит от наличия, состояния и площади проемов, высоты их расположения, удельной пожарной нагрузки и других факторов.

Наиболее интенсивно газообмен протекает при наружных пожарах, пожарах в производственных зданиях со световыми фонарями, бесфонарных зданиях с дымоудаляющими люками в покрытиях. Мощные потоки газов, особенно при наружных пожарах, способны переносить искры, горящие угли и головни на значительные расстояния, создавая условия для возникновения новых очагов горения, что следует учитывать при организации спасательных работ. При газообмене в зданиях, когда доступ свежего воздуха к зоне горения сокращается, происходит обильное выделение продуктов неполного сгорания и теплового разложения. Указанные обстоятельства осложняют обстановку, создают наибольшую опасность для жизни людей и затрудняют оперативные действия спасателей.

| Материалы к урокам ОБЖ для 8 класса | План проведения занятий на учебный год |

Основы безопасности жизнедеятельности
8 класс

Урок 5
Классификация пожаров

КЛАССИФИКАЦИЯ ПОЖАРОВ

По внешним признакам горения пожары подразделяют на наружные, внутренние, одновременно наружные и внутренние, открытые и скрытые .

К наружным относят пожары , у которых признаки горения (пламя, дым) можно установить визуально. Такие пожары бывают при горении зданий и их конструкций, штабелей лесопиломатериалов, угля, торфа и других материальных ценностей, размещенных на открытых складских площадках; при горении нефтепродуктов в резервуарах, на открытых технологических установках и эстакадах; лесных массивов, торфяных полей, зерновых культур и др. Наружные пожары всегда бывают открытыми.

К внутренним относят пожары , которые возникают и развиваются внутри зданий. Они могут быть открытыми и скрытыми.

При открытых пожарах признаки горения можно установить при осмотре помещений (например, при горении имущества в зданиях различного назначения; оборудования и материалов в производственных цехах, перегородок, полов, покрытий и т. д.).

У скрытых пожаров горение протекает в пустотах строительных конструкций, вентиляционных шахтах и каналах, внутри торфяной залежи. При этом признаками горения бывают выход дыма через щели, изменение цвета штукатурки, нагретость конструкций (земли при горении торфа). Огонь бывает виден при вскрытии или разборке штабелей и конструкций.

С изменением обстановки изменяется и вид пожара. Так, при развитии пожара в здании скрытое внутреннее горение может перейти в открытое внутреннее, а внутреннее - в наружное, и наоборот.

Пожары различают и по месту возникновения. Они бывают в зданиях, сооружениях, на открытых площадках складов и на сгораемых массивах (лесных, степных, торфяных, а также на хлебных полях).

Пожары на промышленных предприятиях и в населенных пунктах могут быть отдельные (в здании или сооружении) и массовые (совокупность отдельных пожаров, охватывающих более 90% зданий комплексной застройки) .

Как правило, пожар в здании имеет три стадии развития:

Начальная стадия (15-30 мин) с небольшими температурой горения и скоростью распространения огня;
стадия разгорания (30-60 мин), для которой характерно резкое увеличение температуры горения (до 1000 °С) и скорости распространения огня;
завершающая стадия - ослабление силы пожара по мере выгорания огнеопасных материалов.

РАСПРОСТРАНЕНИЮ ПОЖАРА способствуют следующие условия:

Скопление значительного количества горючих веществ и материалов на производственных и складских площадях;
наличие путей, создающих возможность распространения пламени и продуктов горения на смежные установки, в соседние помещения;
внезапное появление в процессе пожара факторов, ускоряющих его развитие;
запоздалые обнаружение возникшего пожара и сообщение о нем в пожарную часть;
отсутствие или неисправность стационарных и первичных средств тушения пожара;
неправильные действия людей при тушении пожара.

Различают линейное и объемное распространение пожара.

При линейном распространении пожара перемещение пламени происходит по поверхности горючих веществ в том или ином направлении и в той или иной плоскости (например, перемещение пламени по поверхности горючей жидкости, по горючим конструкциям). Охваченная пламенем поверхность может иметь форму круга, прямоугольника или другой геометрической фигуры. Соответственно этому различают распространения пожара круговое, прямолинейное, угловое и т. п.

Объемное распространение пожара возможно в пределах одного помещения, между помещениями, в пределах здания, а также между зданиями.

Распространение пожара на соседние здания или сооружения возможно в результате излучения пламени, переброса на значительные расстояния горящих конструктивных элементов (головней) и несгоревших частиц.

Для пожаров в зданиях и сооружениях характерны быстрое повышение температуры, задымление помещений, распространение огня скрытыми путями и потеря конструкциями несущих способностей .

Абсолютно все пожары проходят 3 стадии развития, которые не зависят от причин и места их возникновения (в помещении или нет). Более подробно о каждой стадии мы и поговорим.

Причины пожара

Горение чаще всего возникает из-за следующих факторов.

1. Воспламенения, которое происходит под воздействием источника зажигания, а в самом процессе задействуются горючие вещества и окислитель. Главной опасностью воспламенения является большая вероятность взрыва, а также неизбежное распространение пламени по всей поверхности предмета.
2. Вспышки, которая представляет собой мгновенное сгорание газа над горючим веществом. Этот процесс всегда сопровождается свечением. От воспламенения вспышка отличается неустойчивостью горения, даже в тех случаях, когда присутствует источник зажигания.
3. Самовоспламенения, которое возникает в связи с умеренным нагреванием поверхности, и при отсутствии внешнего источника зажигания. Примером может служить торфяные пожары, возникшие от самовозгорания, вызванного воздействием особых микроорганизмов. Кроме того, такие химические вещества, как пирофоры, при контакте с воздухом также загораются.

Начальная стадия

Под начальной стадией пожара подразумевается определенный промежуток времени, который необходим огню, чтобы полностью охватить помещение, начиная с момента возгорания. Её продолжительность напрямую зависит от конструкции здания, имеющихся материалов и веществ, а также особенностей всевозможных предметов. Другими словами – материалов пожарной нагрузки.

Данной фазе свойственны: снижение плотности газов и рост температуры в помещении до 200-300 градусов. При этом количество поступающего воздуха меньше, чем количество удаляемых через проёмы газов. Пламя распространяется повсюду, а большинство материалов разлагается термически.

В этот момент следует заблокировать поступление кислорода. Подобные действия могут замедлить, и даже вовсе прекратить горение.

Основная стадия

После того, как пламя охватило всё помещение, начинается основная стадия развития пожара. При этом температура и скорость выгорания повышается до максимума, сгорает до девяноста процентов горючих веществ, а плотность газов изменяется незначительно. Кроме того, резко возрастает площадь горения и сам факел пламени.

Такой установившийся режим горения называется квазистационарным. Приток продуктов пиролиза и воздуха примерно равен объему удаляемых из помещения газов, а температура может достигать 900 градусов Цельсия.