森林燃烧必须具备三个要素,即森林可燃物、氧气和一定温度。三者缺一不可,否则,燃烧就会停止。
(一)森林可燃物
森林中所有的有机物都属于可燃物,包括森林中的乔木、灌木、杂草、蕨类、苔藓、地衣、枯立木、腐朽木、枯枝落叶以及地下层的腐殖质、泥炭等
(二)氧气
氧气是森林可燃物燃烧时的助燃物,没有氧气任何可燃物都不能燃烧。在空气中含有21%的氧气。通常燃烧1kg木材约需3.2-4m2的空气,需要纯氧0.6-0.8m3。当空气中的氧的含量减少到14%~18%时,燃烧就会停止。
在燃烧过程中,由于氧气供给的程度不同,会产生两种不同的燃烧。
一种是完全燃烧,即氧气充足,经过燃烧后的产物不能再次燃烧,并能放出较多的热量,例如碳的完全燃烧反应式如下:
C+O2→CO2+394.03千焦耳/克分子。
另一种是不完全燃烧,即氧气供给不足,燃烧后的产物能再次燃烧,放出的热量较多。例如,碳的不完全燃烧后应式如下:
C+1/2O2→CO+110.7千焦耳/克分子。
完全燃烧生成的三氧化碳和水,呈无色气体。通常森林燃烧都产生大量的烟雾,这是处在缺氧的不完全燃烧时,形成的可燃物挥发物(焦油)凝聚成细小的液滴,悬浮在空气中,在这些液滴的周围又凝聚着部分水气,形成白雾。另外,森林可燃物在燃烧热解的过程中形成子微小碳粒子,随上升的气流而上升形成了烟雾。
(三)一定温度
森林燃烧除了可燃物和氧气外,还需要一定的温度。一定的温度可使氧活化并促使可燃物产生大量可燃性气体。当外界对可燃物进行加温时,大量水蒸气蒸发,温度上升绥慢,出现大量可燃性气体,达到开始着火温度时,称为燃点。各种森林可燃物的点差异很大,一般干枯杂草的燃点为150~300℃,要达到这样高的温度,需要有外界火源,一旦可燃物达到燃点就不需要外界火源,依造自身释放的热能就能继续燃烧。
森林火灾的后果可以概括为以下几点:
⑴森林火灾不仅能烧死许多树本,降低林分密度,破坏森林结构;同时还引起树种演替,向低价值的树种、灌丛、杂草更替,降低森林利用价值。
⑵由于森林烧毁,造成林地裸露,失去森林涵养水源和保持水土的作用,将引起水涝、干旱、山洪、泥石流、滑坡、风沙等其它自然灾害的发生。
⑶被火烧伤的林木,生长衰退,为森林病虫害的大量衍生提供了有利环境,加速了林木的死亡。森林火灾后,促使森林环境发生急剧变化,使天气、水域和土壤等森林生态受到干扰,失去平衡,往往需要几十年或上百年才能得到恢复。
⑷森林火灾能烧毁林区各种生产设施和建筑物,威胁森林附近的村镇,危及林区人民生命财产的安全,同时森林火灾能烧死并驱走珍贵的禽兽。森林火灾发生时还会产生大量烟雾,污染空气环境。此外,扑救森林火灾要消耗大量的人力、物力和财力,影响工农业生产。有时还造成人身伤亡,影响社会的安定。