中图分类号：X932；TP601       文献标志码：A

       文章编号：1009-0029（2022）03-0421-04

 

       受全球气候变暖影响，世界范围内森林火灾均呈高发态势[1- 3]。2017 年 10 月美国加州突发森林大火，火灾造成44 人死亡、8 900 栋房屋和商业建筑被烧毁，约 10 万人紧急撤离[4]。2018 年 7 月希腊首都雅典爆发森林火灾，造成91 人遇难，25 人失踪，成为近一个多世纪以来欧洲最为致命的一场森林火灾。2019 年 9 月开始的澳洲山火，持续燃烧了整整 7 个月，给澳大利亚的资源产业和农业生产带来了严重损失。近年来，我国也发生过多起损失较大的森林火灾，如 2020 年我国四川凉山突发森林大火，过火面积超过 1 000 hm2 ，造成 19 名灭火人员牺牲。综合全球气候变化情况来看，未来森林火灾的防治问题更加突出且艰巨。因此，针对森林火灾的科学高效防控技术日益受到重视，除精准及时的监测预警技术外，高效快速的灭火技术同样值得关注。

       笔者就此多次赴国内森林火灾防护重点地区开展实地调研，与一线森林消防人员座谈交流，充分了解当前我国森林火灾防治技术，特别是灭火产品与技术的应用配备现状，明确目前存在的短板和难点，结合对国内外森林灭火技术装备发展趋势的分析研判，提出科技攻关的重点，为森林火灾防治工作提供科学的参考借鉴。

 

1.我国森林灭火技术装备应用现状

       目前，我国森林火灾处置的灭火技术装备除传统的二号工具外，主要包括：森林灭火弹、单兵灭火装备、航空灭火装备、森林灭火消防车以及在上述装备中使用的各类森林灭火剂。

1. 1 森林灭火弹

       森林灭火弹是将灭火剂充装至特定器具中采用投掷或发射方式进行灭火。因其能实施远距离、高效、安全的灭火作业，在国内森林消防队伍中同样广泛配备。目前配备和应用最多的是投掷式灭火弹，充装的灭火剂既有干粉灭火剂，也有水基灭火剂。其主要作用一是进攻时压制火势、创造战机，二是大火临近时用于紧急避险逃生。采用无人机投掷灭火弹的技术，近来多有研究，但据了解，因载药量偏低等原因，应用到灭火实战中的案例很少。发射式灭火弹源于军工技术，既有炮车发射式，也有肩扛发射式，充装的灭火剂均为干粉灭火剂。特别是炮车发射式灭火弹，在 2019 年山西沁源火灾和 2020 年木里森林火灾中均得到了应用，但受价格及灭火效能的制约，目前应用尚未普遍。部分地方专业扑火队配备有肩扛发射式灭火弹，但因造价昂贵、训练成本高、缺乏经验导致命中精度不高等原因，同样未能广泛应用。

1. 2 单兵灭火装备

       目前，国内森林消防救援队伍常用的单兵灭火装备主要是风力灭火机和水雾、细水雾等水力灭火机，其中风力灭火机配备最多，火场应用最为广泛，且普遍以斯蒂尔风力灭火机为主，原因在于重量轻、人体工学设计较好，易于携带和使用。虽然国产风力灭火机有配备，且风量通常也比进口风力灭火机大，但由于震动幅度大，难以长时间握持使用。据了解，一种新型的超高速涡喷灭火机也在陆续列装。虽然风力灭火机配备较为普遍，但以水灭火仍是森林火灾地面处置的重要而有效的方式。特别是当火焰超过 1.5 m 高时，用常规扑打工具效果不好，只能用水力灭火方式，所以手抬机动泵（水泵）是森林消防单兵灭火装备中非常重要的一种。而当火焰低于 1.5 m，属于低强度火，一般用风力灭火机切断火焰，再配合水力灭火，组合效果比较好。从实地调研的情况来看，目前我国森林消防救援队伍普遍配备有便携式水泵，而且部分水泵配套有背包，便于携行。水泵扬程一般在 300 m 左右，通过多次中继，最远供水可达 2 km 以上。水力灭火机配备数量少于风力灭火机，但在火场供水充足的条件下，仍是重要的单兵灭火手段，相较于风力灭火手段，水力灭火具有不易复燃等显著优势。

1. 3 航空灭火装备

       航空灭火是森林火灾防护中的重要组成部分，使用飞机巡航和扑救林火具有不受地形和道路限制、机动灵活、到场迅速、可直接打击等优势，是国际森林火灾防治的发展趋势，而我国对航空灭火技术在森林火灾中的研究和应用还远低于国外先进水平[5-6]。据了解，目前我国用于灭火的直升机数量较少，仅有 60 架左右，主要分布在北方航空护林总站和南方航空护林总站。国内目前只有 4 架米—26，其他均为中小型飞机[7]。即便如此，航空飞机仍在一些森林火灾扑救中发挥了重要甚至是决定性的作用。如2018 年 3 月 8 日大理市区南侧林区火灾灭火救援中，出动6 架直升机集群作战，4 昼夜洒水超 1 000 t，成功灭火。2019 年沁源特大森林火灾抢险救援和 2020 年“3 · 17”榆社森林火灾抢险救灾中航空飞机也同样都发挥了较大的作用。但因我国用于灭火的固定翼飞机较少，而直升机有灭火时无法悬停以及受高海拔气候影响较大等问题，导致直升机灭火受限很多。森林火灾无人机扑救技术近来受到广泛关注，相关研究处于较为活跃状态，但几乎没有实际应用。

1. 4 森林灭火消防车

       森林灭火消防车是森林火灾扑救的重要装备之一。利用森林灭火消防车与空中扑救力量、地面扑救力量联合作战的空地一体化灭火技术是森林火灾扑救的重要手段。据了解，目前国内配备的森林灭火消防车普遍以小吨位水罐消防车为主，原因是小型化消防车车身较小，机动性强，可以适应林区复杂地形。在北方地区，也部分配备有大型履带式设计的森林灭火消防车。森林灭火消防车普遍配有水泵、手抬泵和远程水枪等。但总体而言，我国的森林灭火消防车种类较为单一，基本为小型水罐消防车，只有部分灭火消防车具备泡沫灭火功能。

1. 5 森林灭火剂

       森林灭火剂是一类主要用于阻隔森林火灾蔓延、扑灭森林火灾或防止林火复燃的化学药剂，一般可将其分为长效灭火剂（阻燃剂）、水添加剂（水增强剂）和 A 类泡沫灭火剂 3 种[8]。

       长效灭火剂主要成分为磷酸铵盐和硫酸铵盐，通常施加至火焰前沿未燃烧可燃物表面，以间接施加方式阻止火势蔓延，即使水完全蒸发后，灭火剂也可通过抑制火焰燃烧，改变燃烧过程来发挥作用，亦被称为长效阻燃剂，其效果通常可以维持数月。从 20 世纪 70 年代起，我国东北林业大学和黑龙江森林保护研究所等单位就协作研制了 704型、75 型两种航空喷洒灭火剂，两种灭火剂均为铵盐类长效灭火剂。80 年代，又相继研制了地面 75 型、黏性 704 型以及 82-3 型等森林灭火剂。1994 年，东北林业大学选择了价格低廉的硫酸铵为主剂，通过复配磷酸氢二铵和淀粉接枝丙烯酰胺，研制了适用于航空喷洒的森林灭火剂。长效灭火剂在国内森林火灾扑救中应用较多，采取现用现配方式，在多数火场中均取得了一定阻燃效果。

       水添加剂的主要应用品种是水凝胶灭火剂，其灭火效能取决于附着在燃料表面的厚度，通常水凝胶层越厚，其抗烧性能和阻止火焰传播性能越优异，有时也用于直接灭火[9-10]。润湿剂是一类润湿、渗透能力较高的水添加剂，润湿剂可有效降低水的表面张力，增加与可燃物的接触面积，提高水的润湿性能，有效阻止火焰蔓延并快速扑灭火灾。水凝胶灭火剂在国内森林消防救援队伍中配备较为广泛，部分森林消防救援队伍还配备进口的水凝胶灭火剂。这类灭火剂能够吸收 100～1 000 倍自质量的水，具有良好的空投和流体性能，粘附性能同样显著。目前国内森林消防救援队伍主要是将其与单兵背负式水力灭火装置结合使用，既用来直接进攻灭火，也用来清理火场，实战效果较好。

       A 类泡沫灭火剂产品在国外已经广泛用于各类固体火灾扑救[11]，作为森林灭火剂只是其众多用途之一，其特点是含有发泡组分（碳氢表面活性剂）溶液通过改变水的物理形态形成灭火泡沫，提高水的黏附性能和滞留能力，进而达到冷却降温灭火目的。此外，泡沫的覆盖还可以起到隔绝灭火作用，具有比普通水更高的灭火效能。但 A 类泡沫在国内森林消防救援队伍中的应用，目前仅局限于森林灭火消防车中，且配备不多，灭火应用方式及其应用参数有待进一步明确。

 

2 国外森林灭火技术总体状况

       整体而言，国外森林消防在森林灭火技术装备方面相对成熟，有许多值得借鉴和参考之处[12]。航空灭火是发达国家森林火灾扑救的主要方式，美国从 1915 年开始就已经将航空飞机用于森林火灾监测领域，截止到目前，美国用于航空护林的中小型飞机达 300 多架，大型飞机 266架，其中波音 747 灭火飞机一次能装 70 t 灭火剂，速度超过 900 km/h。并且，美国加利福尼亚州在每片森林内都建造了专用机场，提供了强有力的航空灭火手段。俄罗斯是世界上森林面积最大的国家，其森林面积高达 776 万km2 ，目前俄罗斯共设有 22 个航空防火基地，323 个航空防火站，有航空防灭火队伍 1 万多人，年均伞降扑火 7 万多人次，机降扑火 3 万多人次。除此之外，加拿大、法国、日本等多个国家也同样将航空灭火手段作为森林火灾的关键技术并投入了大量研究。加拿大开发了一种水陆两用型森林灭火专用飞机，仅用 20 s 就能装满 5 t 水，从而可以快速提供水源供给。法国主要采用 DC-6 型和 CL-15型飞机扑救森林火灾，DC-6 型飞机可装载 1.2 万 L 阻火剂，能在空中持续灭火 4～5 h[13]。

       在森林灭火消防车方面，美国研制的“奥什科什·不死鸟（Oshkosh Phoenix）”重达 20 t，几乎可以在任何路面上行驶；法国研发了一款最大爬坡 60°的高机动多功能森林泡沫消防车，可在 1.2 m 深水中行驶；保加利亚采用新型抗高温、抗辐射材料研制出一种名为“炭火舞女”的高效能履带式森林灭火车；乌克兰研制出一种坦克底盘多管灭火车，其可装载液态、胶状、黏稠、糊状、粉状或颗粒状等不同形态的灭火剂；波兰利用 T55 底盘改装成一辆 GPG-10M-1 装甲型消防车，其配备的消防泵额定流量可达 1600 L/min。在森林灭火剂方面，美国研究人员对不同种类添加剂的阻燃效能进行了系统研究，结果表明磷酸氢二铵（DAP）和硫酸铵(AS)最能有效降低火焰蔓延速率和热辐射通量；早在 20 世纪 60 年代，陶氏化学生产了 一 种 新 的 聚 合 物 Gelgard，该 粉 末 状 产 品 能 够 吸 收100～1000 倍自质量的水从而形成凝胶，广泛应用于美国森林火灾扑救；时至今日，在美国农业部林业局合格产品清单（QPL）中，已有 8 种长效阻燃剂产品、15 种泡沫产品和 13 种水凝胶类灭火剂产品，技术成熟，应用广泛。近期，波兰研究人员开发了一种新型润湿剂，灭火介质穿透疏松腐殖层的速度比水快 68 倍，且木头对润湿剂的吸收能力是水的 40 倍。2016 年，美国斯坦福大学利用羟乙基纤维素/甲基纤维素/胶体二氧化硅纳米颗粒制备了一种自 组 装 可 塑 水 凝 胶 ，并 将 该 产 品 与 名 为 Phos-ChekLC95A 的长效阻燃剂复配，使阻燃剂在降雨条件下更有效地附着在燃料上，提高了阻燃剂的持久附着性能。近期俄罗斯研制出一种新型硅基固化森林泡沫灭火剂，该产品利用表面活性剂与无机硅酸盐共组装形成杂化泡沫，并通过溶胶−凝胶转变作用迅速固化，形成类似陶瓷泡沫的硬化结构，使泡沫的耐热性和机械耐久性成倍提高，可以承受高达 1000 ℃的短期暴露温度，同时产品的生物降解性也较好。

 

3 我国森林灭火技术存在不足与后续发展方向

3. 1 森林灭火剂环保问题值得关注

       绿水青山就是金山银山。近年来，在森林灭火剂方面，国外研究机构主要聚焦森林灭火剂的环保问题，而我国在此方面的研究基本处于空白状态。森林灭火剂施用对环境的影响主要表现在对水源、水生有机体以及氮磷富营养化研究方面。例如，自 1990 年后，不少研究者开展了森林灭火剂对水生有机体（鱼类、水藻类和甲壳类小生物）的急性毒性研究[14-16]。试验发现，在软水和硬水中灭火剂对水生有机体的影响有所差异，同时鱼类各个生长阶段药剂的毒害作用也存在较大不同，其中在鱼苗阶段灭火剂的毒害作用较小。又如，澳大利亚一项研究指出长效灭火剂的使用会对陆地植物造成破坏，而泡沫的使用则会对水体生态系统造成破坏，需要定量评估长效灭火剂对自然植被以及泡沫对水体生物的影响，但同时由于防火隔离带等传统灭火方式的生态成本过高，采用空中施加灭火泡沫或许是最适宜扑救丛林火灾的方法。2006 年，西班牙卡斯蒂利亚环境科学研究所考察了长效灭火剂 Fire Trol 934 对地表水体的影响。研究表明，灭火剂施加后会直接提高水体的营养状态，同时间接影响 α 叶绿素、pH 值，溶解氧和水体透明度，建议有关部门应该制定完整的方案，尽可能减少对生态的破坏。而对于上述情况，在发达国家的产品标准中普遍提出了相应的技术要求。

       虽然近年来国内陆续开发出地面应用型长效灭火剂等产品，但仍缺乏对其他类型灭火剂的研究。除此之外，对森林灭火剂效能的评估方法及手段也较为欠缺；在标准规范方面，国内并未对森林灭火剂作出相关规范要求，对灭火效能和环保性能的评估缺乏标准试验方法。应在今后的工作中加快对森林灭火剂的研究工作，开发环保、高效的森林灭火剂，同时还应建立系统完备的评价平台及科学有效的评价技术手段，为森林灭火剂的性能评估市场准入提供技术支持。

3. 2 新型国产化高效灭火装备研发和应用有待深入

       森林灭火弹对于减少灭火介质损失、提高灭火效率具有重要作用[17]。但目前国内炮车发射式灭火弹造价很高，一枚 5 kg 干粉灭火弹的价格在 3000 元左右。而且森林灭火弹在实际使用时，需要规模化、一次齐射多发才可能真正起到大面积压制、控制火势的作用，所以大规模推广应用尚存在一定问题。另外，干粉灭火剂受风力影响大，水基型灭火弹受重心变化影响又不易控制命中精度，而且灭火准备时间过长，容易贻误战机。在提高灭火效能基础上，逐步降低成本，是森林灭火弹后续发展的重要目标。在森林灭火消防车方面，我国用于森林灭火的高性能消防车大多进口，缺乏自主知识产权，且动力性能和越野能力均欠缺优势，容易受地形限制[18-19]。应加快推进自主创新研发，根据我国南北方林区地形特点，提高当前森林消防车的爬坡能力、涉水能力、行驶安全性等性能。还应进一步完善自我保护系统和自动扫描系统，为救援人员的人身安全提供进一步保障。

       此外，目前航空灭火在全国范围内的情况也不能完全令人满意。租用通航公司的飞机灭火，价格较贵，所以一般只有大的火场才会使用航空灭火手段[20]。且航空灭火必须形成集群效应才有效果，但受限于经费、体制等因素，用于森林灭火的飞机数量较少，尤其固定翼飞机数量更少，东北地区 1 架飞机需保护超过 1 万 km2 的林区，西南地区 1 架飞机需保护约 5.9 万 km2 的林区，因而难以形成集群作战[21]。应完善航空灭火手段的系统性和完备性，加快推进航空灭火手段在森林火灾中广泛应用。

4 结 语

       森林火灾扑救是世界性难题，当前国内在森林火灾防治工作中的技术成熟度及研究投入较国外仍有较大差距。对森林火灾防治技术的研究是一项长期性、系统性的工作，这就需要我们在今后的工作中加大森林火灾防治技术研发力度，尽快实现相关应用技术的自主创新，为我国森林火灾防治和生态文明建设保驾护航。

 

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(来源：应急管理部消防救援局，北京 100054）