2019年3月31日，四川省涼山州木里縣雅礱江鎮立爾村發(fā)生森林火災，在滅火行動(dòng)中，由于風(fēng)力風(fēng)向突變，突發(fā)林火爆燃，最終造成27名森林消防隊員和3名地方干部群眾英勇?tīng)奚?。英雄離世，讓我們無(wú)比心痛。在追思英雄的同時(shí)，心中的種種疑惑也隨之產(chǎn)生：什么是林火爆燃？為什么會(huì )發(fā)生林火爆燃？如果發(fā)生林火爆燃，我們應如何應對，如何最大限度地保護自身安全？本文筆者結合多年森林滅火實(shí)戰經(jīng)驗，對林火爆燃機理及對策進(jìn)行研究，希望能為一線(xiàn)森林消防員安全滅火提供科學(xué)支撐。（注：以下所提及的“爆燃”“轟燃”等火行為都是針對森林火災而言的。）其實(shí)“爆燃”并不是一個(gè)新生詞匯，林火爆燃現象也不是在這次四川木里森林火災中首次被發(fā)現。世界范圍內的森林火災（尤其是重特大森林火災）曾多次發(fā)生林火爆燃，造成了重大人員傷亡和財產(chǎn)損失。
2005年7月26日，西班牙瓜達拉哈拉省阿爾托塔霍公園（Alto Tajo Park）保護區發(fā)生森林火災，最終造成11名消防員死亡，1人重傷。西班牙ADAI消防實(shí)驗室對此次森林火災行為進(jìn)行了詳細分析并形成了綜合技術(shù)報告，認定此次火災發(fā)生和致死的首要原因是火災速度和強度出人意料地快速發(fā)展，這種現象通常被稱(chēng)為爆炸性或噴發(fā)性火災，即爆燃。報告認為爆燃行為是峽谷地區林地火災的典型特征。林火爆燃的概念首次被正式提出。我國對于林火爆燃現象很早就有觀(guān)察和記載，但由于名稱(chēng)、叫法不同，所以沒(méi)能正式提出“爆燃”這個(gè)概念；通常以火龍卷、火爆、爆發(fā)火來(lái)解釋這一特殊火行為。如1987年5月6日，黑龍江省大興安嶺林區特大森林火災，大火燃燒了28天，最終造成211人死亡， 266人燒傷；火災期間多地曾報告發(fā)生火爆、火龍卷等現象造成火勢迅速擴大。2010年12月5日，四川省甘孜州道孚縣發(fā)生山地灌叢草原火災，消防隊員在清理溝內余火時(shí)，突起大風(fēng)，引發(fā)爆發(fā)火，最終造成22人死亡，4人受傷。那么到底什么是“爆燃”呢？要想準確定義“爆燃”，首先要準確把握其與“轟燃”之間的聯(lián)系與區別。
（一）轟燃（flashover）
轟燃是指由于熱輻射作用，山谷內未燃區域突然卷入燃燒的現象；燃燒區域的熱輻射使未燃區域可燃物表面溫度快速升至燃點(diǎn)，瞬間同時(shí)燃燒。其過(guò)程是從一點(diǎn)燃燒迅速擴大到全面燃燒，這表明轟燃是一種溫度驅動(dòng)（燃料控制燃燒）的現象。它要求火焰的輻射熱使未燃可燃物溫度快速升高，并瞬間同時(shí)燃燒；因此，轟燃不受時(shí)間限制，其可以發(fā)生在火災的初期階段（如圖1所示），也可以發(fā)生在火災的熄滅階段（如圖2所示）；只要溫度足夠高，達到可燃物的著(zhù)火點(diǎn)，就有可能發(fā)生轟燃。當森林發(fā)生轟燃，則標志著(zhù)火災進(jìn)入了全面發(fā)展（猛烈燃燒）階段。
（二）爆燃（deflagrate）
爆燃是一種煙氣爆炸現象；當流動(dòng)的空氣（風(fēng)）進(jìn)入山谷內陰燃火區域（所謂陰燃火是指，當空氣中氧氣含量低于14%時(shí)，可見(jiàn)火焰減少，但可燃物仍在燃燒，溫度在燃點(diǎn)以上。），與可燃氣體充分混合，當達到爆炸極限時(shí)，以爆炸的形式被點(diǎn)燃，迅速釋放壓力和能量，對消防員危害極大。爆燃是一種空氣驅動(dòng)（通風(fēng)控制燃燒）的現象。事實(shí)上，大多數森林火災都是空氣驅動(dòng)的。因此，爆燃發(fā)生在火災熄滅階段（陰燃階段），這時(shí)一旦補入流動(dòng)的空氣，幾乎任何一個(gè)相對封閉的空間（峽谷地形）都可能發(fā)生爆燃（如圖3所示）。綜上所述，“爆燃”和“轟燃”作為兩個(gè)極為相似的林火行為，兩者既有共同點(diǎn)又有不同點(diǎn)，我們需認真理解并加以區分（見(jiàn)表1所示）。“轟燃”和“爆燃”都發(fā)生在相對封閉、通風(fēng)條件不良的峽谷地形。因為對于“轟燃”來(lái)說(shuō)，相對封閉的峽谷地形有利于熱輻射傳導、減少熱量散失、有助于可燃物表面溫度升高；而對于“爆燃”來(lái)說(shuō)，相對封閉的山谷地形有利于CO等可燃氣體的聚集，保持溫度，當新鮮空氣補入后發(fā)生預混燃燒。
（1）燃燒特征不同?！稗Z燃”發(fā)生時(shí)，其外在表現為濃黑煙夾雜著(zhù)火焰迅速向四周擴散（如圖4所示）；“爆燃”發(fā)生時(shí)，其外在表現為向上猛烈升騰的對流柱（蘑菇云）及向四周擴散的火焰（如圖5所示）。
（2）燃燒方式及類(lèi)型不同。“轟燃”是以溫度驅動(dòng)的固體（木材）燃燒，而“爆燃”則是以空氣驅動(dòng)的氣體燃燒（混合可燃氣體）。
（3）發(fā)生階段不同?！稗Z燃”可發(fā)生在火災的初始及熄滅階段，而“爆燃”只發(fā)生在火災的熄滅階段。（4）能量傳遞不同?！稗Z燃”以熱輻射方式傳遞熱量，“爆燃”則以爆炸方式傳遞沖擊波和熱量。表1 轟燃和爆燃的共同點(diǎn)與不同點(diǎn)
林火爆燃是一種極端的林火行為，其發(fā)生、發(fā)展通常受可燃物、地形和氣象因子三者的相互作用和影響。
（一）可燃物因子（以CO為主的混合可燃氣體）
木材的主要成分為纖維素、半纖維素和木質(zhì)素，主要組成元素是碳、氧、氫和氮。當木材加熱至110℃時(shí)就會(huì )干燥并蒸發(fā)出極少量的樹(shù)脂；加熱到130℃時(shí)開(kāi)始分解，產(chǎn)物主要為水蒸氣和二氧化碳；加熱到220-250℃時(shí)開(kāi)始變色并炭化，分解產(chǎn)物主要是一氧化碳、氫氣和碳氫化合物；當加熱到300℃以上，有形結構開(kāi)始斷裂，在木材表面垂直于紋理方向上木炭層出現小裂紋，這就使揮發(fā)物容易通過(guò)炭化層表面逸出。森林不充分燃燒，尤其是陰燃（只見(jiàn)黑煙，不見(jiàn)明火）時(shí)，其溫度在木材燃點(diǎn)（250-300℃）以下，此時(shí)木材分解的主要產(chǎn)物是一氧化碳（約為40.17%）；其次是氫氣和碳氫化合物（約為3.76%）。一氧化碳的密度（1.250g/L）和空氣密度（1.293g/L）相當，在相對較低的溫度下幾乎可以和任何混合物混合燃燒，爆炸濃度極限很寬（見(jiàn)表2所示）。
（二）地形因子（峽谷地形）
當森林不充分燃燒所產(chǎn)生的可燃氣體濃度達到爆炸下限或低于爆炸上限時(shí)，爆燃才有可能發(fā)生。但在野外開(kāi)放環(huán)境中，尤其是地勢相對平坦、通風(fēng)良好的地形，可燃氣體幾乎很難達到爆炸極限。而相對封閉的峽谷地形（如單口山谷、狹窄山谷、山洼、草塘溝），則有利于可燃氣體的聚集，為爆燃的發(fā)生提供了有利的前提。2010年“12·5”四川道孚山地草原火災就是發(fā)生在一條常年流水沖刷而成的狹窄山谷（呷烏溝）內，消防隊員在清理溝內余火時(shí)，火場(chǎng)突起大風(fēng)，引發(fā)林火爆燃，最終造成重大人員傷亡（如圖6所示）。2019年“3·30”四川木里森林火災則發(fā)生在三面環(huán)山、坡陡溝深的單口山谷中，消防員清理谷內煙點(diǎn)時(shí)，風(fēng)力風(fēng)向突變，突發(fā)爆燃，最終造成人員遇難（如圖7所示）。
（三）氣象因子（風(fēng)）
風(fēng)作為助燃物，為爆燃的發(fā)生提供了充足的氧氣。在峽谷地形中，當林木不充分燃燒產(chǎn)生的一氧化碳，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的聚集，其濃度已達到爆炸極限；此時(shí)一旦有風(fēng)吹入谷內，一氧化碳就會(huì )與空氣充分混合，遇有火源產(chǎn)生帶有沖擊力的預混燃燒。其特點(diǎn)是燃燒反應快（≤10秒），溫度高，火焰傳播速度快；人若在其中則很難逃生。綜上所述，林火爆燃發(fā)生的前提是火場(chǎng)植被干燥、易燃、溫度高，部分植被處于陰燃狀態(tài)；而導致林火爆燃的直接原因一是地形相對封閉（狹谷地形）；二是可燃氣體聚集，濃度達到爆炸極限；三是風(fēng)向、風(fēng)力突然變化，發(fā)生預混燃燒。一是掌握林火爆燃先兆，做到預有準備。林火爆燃發(fā)生往往只有短暫的10秒左右時(shí)間，而消防員從反應到逃生也只能向外移動(dòng)大約1.5米。所以一旦發(fā)生爆燃，身處爆燃發(fā)生區域的人想要逃生幾乎是不可能的。因此，消防員在開(kāi)展滅火行動(dòng)時(shí)，要警惕不利地形和風(fēng)向，了解爆燃先兆，及時(shí)預警及撤離。二是在峽谷、溝壑地形進(jìn)行滅火作業(yè)時(shí)，要在制高點(diǎn)預先設置觀(guān)察員進(jìn)行警戒，并隨時(shí)報告火場(chǎng)態(tài)勢。同時(shí)，要提前預設安全避險區域，當風(fēng)力風(fēng)向突變發(fā)生險情時(shí)，可迅速撤至安全區域避險。三是用水冷卻、破壞可燃氣體煙氣層。若火場(chǎng)水源充足，可利用水泵對峽谷內的高溫混合氣體進(jìn)行降溫、稀釋?zhuān)越档涂扇細怏w的溫度及濃度。同時(shí)，水泵還可撲滅谷內陰燃可燃物，降低谷內熱輻射，破壞爆燃發(fā)生條件。四是對于濃煙彌漫、情況不明、危險性大的深谷地形，盡量采取間接滅火手段。以間接滅火為主（開(kāi)設防火隔離帶、火攻滅火等），直接滅火為輔，減少撲火人員與火直接接觸，避免人員傷亡。五是穿戴好個(gè)人防護裝具。人的皮膚在51.1℃會(huì )燒傷，148.9℃的空氣會(huì )燒傷人的呼吸道，使人窒息死亡。因此，穿戴好個(gè)人防護裝具將大大提升爆燃發(fā)生時(shí)存活率。
作者：張志強；單位：中國消防救援學(xué)院；此文同期刊登在《消防界》雜志上；歡迎分享，轉載請標明出處。
