这种新型凝胶或可在森林火灾发生前将其扑灭

A tract of the Amazon jungle burns as it is cleared by loggers and farmers in Porto Velho, Brazil August 24, 2019. REUTERS/Ueslei Marcelino - RC138880AFC0
The gel-like fluid stays on target vegetation through wind, rain, and other environmental exposures.Image: REUTERS/Ueslei Marcelino
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一种对环境无害的类凝胶流体,能够使常见的阻燃剂在植被上保持更长时间的效果,研究人员称,这可能大幅降低野火的发生率和严重程度。

这些材料在火灾高发季节的整个期间都能保持防火能力,即使经过足以冲走传统阻燃剂的风化侵蚀也不受影响。通过阻止火灾的发生,此类处理方式可以比现行的灭火方法更加有效,成本也更低。

“这有可能使荒野灭火从被动应对转向主动预防,”斯坦福大学工程学院材料科学与工程助理教授、该论文通讯作者埃里克·阿佩尔(Eric Appel)说,论文发表于《PNAS》。

“我们现在所做的,是监测易发生野火的区域,屏息等待火情出现,然后匆忙前去扑灭。”

一个世纪的灭火叠加气温升高、天气更加干燥,使野火的破坏力不断增强,灾害季节也随之延长。虽然2019年西部地区的火灾季节到目前为止相对平静,但过去两年中,加州历史上最大的20场野火中有4场、破坏性最强的20场野火中有8场发生。在全美范围内,2018年联邦政府的灭火开支超过30亿美元,创下历史最高纪录。

应对野火的更佳方法

野火是部分生态系统的重要组成部分,但在美国,绝大多数野火是由人类引发的。许多火灾一再发生在相同的热点区域,例如路边、露营地和偏远的输电线路沿线。对这些区域进行预防性处理,可以为野火预防提供高度针对性的方法;但直到目前为止,尚无长效且对环境无害的材料可供使用。

“您可以在火灾发生前向某区域喷洒2万加仑此材料进行预防,或在火灾发生后喷洒100万加仑传统配方。”

除了清除和焚烧潜在的可燃物外,野火管理通常依赖于灭火剂和阻燃剂,其中许多灭火剂仅用作短期阻燃剂。

在扑救正在蔓延的火灾时,救援人员会使用灭火剂,例如能够携带水分的凝胶,以及尿不湿中所用的那类高吸水性聚合物。官员们经常将这些凝胶用作短期阻燃剂,喷洒在火势逼近的建筑物上,但一旦其中所含的水分蒸发,它们便会失去效果——在正常的荒野火灾条件下,这通常不到一小时就会发生。

应用最广泛的商用荒野阻燃剂配方以磷酸铵或其衍生物作为起阻燃作用的活性成分。然而,这些配方只能在植被上短时间保留阻燃剂,因此消防人员无法将其用于预防。

相比之下,这项新技术所采用的纤维素基类凝胶流体,能够持续附着在目标植被上,经受风吹、雨淋及其他环境侵蚀。

“您可以在火灾发生前向某区域喷洒2万加仑此材料进行预防,或在火灾发生后喷洒100万加仑传统配方,”第一作者、材料科学与工程专业博士研究生安东尼·余(Anthony Yu)说。

凝胶遇水仍能发挥作用

研究人员与加州林业与防火局(CalFire)合作,在草地和chamise这两种火灾频发的植被类型上测试阻燃材料,发现该处理方式即使在降雨半英寸后,仍能提供完全的防火保护。

在相同条件下,典型的商用阻燃剂配方几乎无法提供防火保护,甚至完全没有防火效果。研究人员目前正与加州交通运输部及CalFire合作,在每年引发数十起野火的高风险路边区域测试该材料。

“我们没有可与之媲美的工具,”CalFire圣路易斯奥比斯波分区负责人艾伦·彼得斯(Alan Peters)说,他监督了部分测试性燃烧。“它确实有可能大幅减少火灾的发生次数。”

该处理剂仅包含广泛用于食品、药品、化妆品和农业产品中的无毒起始原料。这类凝胶状阻燃流体的独特性质,使其既可以使用标准农业喷洒设备施用,也可以从飞机上喷洒。虽然它会缓慢被冲走,但能够在数月内保护处理过的区域免受火灾侵害,材料最终会逐渐降解。

“我们希望这些新材料能够打开大门,用于识别和处理高风险区域,从而保护人们的生命和生计,”阿佩尔说。

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