黑龙江大兴安岭地区兴安落叶松人工林阴燃过程中的温度变化及主要气体释放特征

摘要

【目的】模拟阴燃过程,研究土壤表层温度变化规律和气体释放特征,为阴燃燃烧动力学、阴燃蔓延机制和阴燃火灾监测等研究提供理论支持。【方法】以大兴安岭地区兴安落叶松人工林土壤为研究对象,通过阴燃炉实验,分析测定不同燃烧时间下的土壤温度和气体(CO_(2)、CO)释放量,及不同含水率(20%、30%、40%)对气体释放量的影响。【结果】阴燃过程中土壤表层温度呈现先快速增加,然后保持平稳,最后快速下降直至熄灭的变化趋势;根据土壤表层温度变化特征,将阴燃过程分为点燃期、上升期、稳定期和熄灭期4个阶段,各阴燃阶段校正燃烧效率(MCE)均小于0.75;阴燃过程中CO_(2)平均释放量为316.23 mg/m^(3),CO平均释放量为101.25 mg/m^(3);阴燃过程中CO呈现持续性释放状态,CO_(2)呈现间歇性释放状态;燃烧时间对CO_(2)和CO释放量存在显著性影响,但CO_(2)和CO释放量不存在相关关系;不同含水率下,CO_(2)释放量呈现显著性差异(P0.05)。【结论】根据阴燃中的温度和气体变化,阴燃在14 h后出现向明燃转化的趋势,但由于土壤中可燃物含量下降,最终未转化为明燃;由于含水率升高导致土壤氧气含量下降和热量损失增加,因此CO_(2)释放量降低;在含水率20%~40%的条件下,阴燃均可以维持蔓延传播,因此CO释放量无显著性差异。