Пожар – это неконтролируемый процесс горения, при котором за короткое время образуется немалое количество различных веществ, загрязняющих окружающую среду.

Большинство химических соединений, образующихся при пожарах, оказывают вредное воздействие на живые организмы. Так, диоксины, полиароматические соединения способны вызывать онкологические заболевания у людей, а оксиды серы – гибель растительности. Качественный и количественный состав дымовых газов зависит от сгорающих материалов. Большое распространение в последнее десятилетие получили искусственные отделочные материалы полимерного происхождения. В результате горения, которых выделяются токсичные летучие компоненты, обладающие канцерогенными свойствами. Кроме того, большинство полимерных материалов горит с выделением черного коптящего дыма, быстро заполняющего все пространство помещения. Таким образом, в результате горения полимерных строительных материалов, таких как стеновые панели, линолеум, ламинит, натяжные потолки и т.д. в атмосферный воздух поступают изоцианты, кадмий, антипирены, хлороводород, фенолформальдигидные смолы и.др. Чрезвычайно опасен в пожарном отношении поролон, применяемый для изготовления мебели, который при горении выделяет ядовитый газ, содержащий цианистые соединения [1-2].

Исследования проводили в городе Кызыле – столице республики Тыва. Этот город расположен в Тувинской котловине в точке географического центра Азии.

Атмосферный воздух города Кызыла характеризуется высокой концентрацией пыли, а по уровню загрязнения сажей столица Тувы входит в группу городов РФ, превышающих максимальные разовые величины 10 ПДК (предельно-допустимые концентрации).

Распределение загрязнителей атмосферного воздуха в городе Кызыле по удельному весу проб, превышающих ПДК, свидетельствует о том, что загрязняющими веществами атмосферного воздуха являются: оксид углерода, формальдегид, бензапирен, диоксид азота, сажа. Уровень загрязнения атмосферного воздуха оценивается как «высокий».

В 2014 г. в воздушный бассейн города Кызыла поступило от стационарных источников 16,5 тыс. т загрязняющих веществ, от передвижных – 19,7 тыс. т. Согласно социально-гигиеническому мониторингу в Республике Тыва в 2014 году основными источниками загрязнения атмосферы в городе Кызыле являлись промышленные и коммунальные котельные, предприятия энергетики, автотранспорт, частный жилой сектор с печным отоплением [3].

В городе проживает около 114 тыс. жителей. По данным Тувстата в Кызыле насчитывается 7600 тысяч жилых зданий, из которых 80% – деревянные, 20%– каменные и кирпичные. В основном застройка города, представлена частным сектором (юго-западный и северный районы города), в центральной части города располагаются многоэтажные (до 5 этажей) здания.

По данным пожарной части МЧС по республике Тыва в городе Кызыле за 2013-2014 года, произошло 470 пожаров, из них в жилом секторе 207, что составляет 44% от общего количества пожаров [4].

Наибольшее количество пожаров – 247, в которых погибло 6 человек, спасено 17 человек, зафиксировано в 2013году. В 2014 наблюдается тенденция снижения количества пожаров (рисунок 1).

Рисунок 1 – Число пожаров в городе Кызыле по месяцам, 2013-2014 гг.

Наиболее пожароопасными периодами года являются переходные периоды ноябрь-январь и март-апрель. На обстановку с пожарами в осенне-зимний период оказывают влияние: минимальные температуры воздуха; число дней со среднесуточной низкой температурой воздуха, число дней с твердыми и смешанными осадками; число дней со снежным покровом; относительная влажность воздуха наиболее холодного месяца. В весеннем периоде года обстановка с пожарами также складывается с учетом температуры воздуха, числа дней с осадками; относительной влажности воздуха [5].

Определения массы выбросов продуктов горения при пожарах в жилом секторе проводили с учетом количества сгоревших материалов, времени горения и тушения пожара. В среднем, по обще статистическим показателям масса выгоревшей горючей нагрузки на одном пожаре составляет около 600 кг. Исходя из этого, годовая масса сгоревших веществ и материалов при пожарах в жилых помещениях составила 64,2 т. – в 2013 году, 59,4 т. – в 2014 году. В целом, по результатам исследования, за 2013-2014 годы в атмосферный воздух города Кызыла в результате пожаров в жилом секторе поступило 63 т загрязняющих веществ, из них 33 т в 2013 г, и 30 т в 2014 году.

При пожарах в жилых зданиях наибольший ущерб окружающей среде вызван загрязнением атмосферного воздуха. Согласно методике Исаевой был произведен расчет эколого-экономического ущерба от бытовых пожаров г. Кызылa. В 2013 году он составил более четырех миллионов двести девяносто двух тысяч рублей, что на девяносто тысяч больше, чем в 2014 году.

По результатам проведенных исследований сделали следующие выводы:

1. При пожарах в атмосферу попадают вредные и токсичные соединения: такие как — оксиды углерода, серы, азота, хлористый водород, углеводороды различных классов, спирты, альдегиды, бензол, полиароматические соединения (ПАУ) и др. Среди самых опасных – соли и оксиды тяжелых металлов, бенз(а)пирен, диоксины.
2. В результате бытовых пожаров в г.Кызыле в атмосферу в 2013 году поступило 33 т. продуктов горения, что на 3 т. больше, чем в 2014 году.
3. Эколого-экономический ущерб, нанесенный атмосферному воздуху города Кызыла бытовыми пожарами в 2013-2014 году составил более 4 млн. руб.

 (1)

 (2)
(3)
 (4)

где концентрация реагирующего компонента дымовых газов; длина каталитического реактора; площадь поперечного сечения реактора, м² объем катализатора, м³; энергия активации реакции, кДж/моль; температура процесса, К; константа скорости химической реакции, тепловой эффект химической реакции, кДж/моль.
На основе численного решения системы уравнений (1) – (4) изменяя значения длины слоя контактной массы и соответствующую ей температуру, определено изменение концентрации оксидов азота в дымовых газах, приведенные на рис.1.

Рисунок 1 – График изменения концентрации оксида азота по длине катализатора

Рисунок 1 показывает, что по мере прохождения дымовых газов по каталитическому реактору концентрация оксидов азота на первоначальном участке возрастает, а затем в ходе превалирующих реакций восстановления компонентов начинает уменьшаться. Таким образом, на выходе из СКВ-реактора объемное содержание оксидов азота в уходящих газах составляет не более 0,02%, что подтверждает высокую эффективность применения каталитических технологий в системах газоочистки котельных установок.