美国林火消防员安全管理及对我国的启示

郭新彬,马鸿伟,姚顺彬,陈国富,陈 伟,郭福涛

(1.国家林业和草原局华东调查规划设计院,杭州 310000；2.福建农林大学 林学院,福州 350002)

近年来,全球重特大森林火灾频发,对生态系统、大气环境和人类健康带来重大影响。持续上升的林火高发趋势导致对林火消防员的数量需求不断增加,同时,复杂的林火环境也给消防员安全带来严重威胁[1-3]。2013年6月,美国亚利桑那州发生森林火灾,造成19名受过顶级培训的林火消防员集体死亡[4]。2019年3月,我国四川凉山木里县发生森林火灾,导致27名林火消防员牺牲。同年9月,澳大利亚东南部爆发丛林大火,造成至少8名林火消防员死亡[5]。在林火高发的新常态情境下,如何有效地保障消防员生命安全是全世界林火管理部门和科研机构面临的重要课题,亟待解决。

美国森林资源丰富,森林覆盖率为33%,占地面积约2.9亿hm2[6]。受气候变化和人为活动影响,近年来美国也成为全球林火高发区[7]。自1872年美国第1个国家公园建立起,森林火灾扑救工作便由官方组织实施。经过1个多世纪的扑救实战,美国在林火扑救安全管理方面积累了很多经验,关于消防员安全方面的基础研究已取得了一些进展,形成了一定的林火安全管理规范,值得世界其他林火高发国家参考借鉴。近年来,我国森林火灾造成人员伤亡情况较为严重[8],林火消防员死伤事件发生频繁,单次死伤人数呈上升趋势,对美国林火消防员安全问题进行综合分析,总结经验、发现不足,这有助于我国林火消防员安全建设能力的提升。

1 美国林火管理

近年来,美国林火发生频率和强度呈增加趋势,美国林火扑救费用也相应大幅度提高[9]。据统计,林务局(FS)、内政部(DOI)平均每年用于林火管理的拨款总额分别为54亿、8.881亿美元,约占各自可自由支配拨款总额的52%和8%[10]。

美国林火管理工作组织体系较为完备,建立了“3层次组织结构和扑火资源供给系统”。1)国家层面是由国家野火协调小组(NWCG)在全国范围内发挥领导作用,协调联邦、州、地方、部落和地区机构之间的林火消防行动[11]。2)联邦层面的林火扑救管理机构是国家跨部门消防中心(NIFC),该中心由美国林务局(USFS)、土地管理局(BLM)、国家气象局(NWS)、国家公园管理局(NPS)、印第安事务局(BIA)、美国鱼类和野生动物管理局(USFWS)、美国消防局(USFA)以及联邦紧急事务管理署(FEMA)等多个机构和组织联合成立[12]。主要职责为管理、维护相关野火系统；向州和地方政府提供消防援助；制定和实施野火防护计划等[13]。3)在州层面,位于NIFC的国家跨部门协调中心(NICC)通过10个地理区域协调中心协调调动各州的消防资源[14],各地理区域协调中心主要职能为协调调动该地理区域内的消防和其他资源；提供预测信息及相关产品；制定野火和事故管理决策。

此外,美国林火消防还有事件指挥系统(ICS),可高效快速地为紧急林火事件整合资源。ICS主要由指挥部、行动部、规划部、后勤部和财务部5个部分组成,其主要职能包括确定管理目标和扑救策略；制定和发布任务、计划、程序和协议等,旨在通过快速整合设施、人员、程序和通信设备来实现高效的林火管理[15]。

2 林火消防员概况

由于雇佣单位多样,准确的职业林火消防员数量暂不可知。根据美国农业部数据,美国林务局的职业林火消防员数量约为1万名[16]。另外,据美国国家消防协会(NFPA)估算,在全美26 000个消防部门中有超过110万名消防员,其中86%的消防部门有林火扑救职责,且多数消防部门的主要工作人员是志愿消防员[17]。尽管如此,美国消防员数量依旧不足,美国内政部和林务局每年还会雇用数万名联邦工作人员扑救森林火灾[18-20]。

2.1 人员组成

美国的林火消防员主要由联邦、州和地方土地管理机构雇用,主要职责是预防、控制和扑救联邦、州和私人土地上的森林火灾[21]。根据受雇的消防组织种类不同,林火消防员一般分为志愿、联邦、州、承包商、县/农村、军队以及私人机构林火消防员等7大类[22]。根据工作职能不同,又分为林火消防管理员、护林员、护林技术员、林火消防技术员、野地消防员、林火消防督察和预防专家[23]。根据所接受训练的类型,职业林火消防员会被分配到不同的岗位,包括直升机组、空降组(Smokejumpers)、机动车组、手动组以及巡逻侦查组等。

2.2 装备组成

1)个人防护装备。美国林火消防员执行消防任务时必备的个人防护装备包括防护服、防护手套、防护鞋、安全帽、护目镜、听力装置、避火罩和急救箱等,此外还有其他一些可选防护装备,包括高硬度头盔、帐篷、防火衬衫等。2)手持工具。为了便于执行任务,消防队员使用的手动工具必须高效、多功能、便携、易于维护,包括:锹背单刃手斧、麦氏锄耙、消防铲、消防斧、滴液点火器等装备。3)空中消防。空中消防是美国林火扑救的特色,指利用飞机和其他空中资源扑灭火灾。林火扑救任务中,美国常用的空中消防设备有直升机、空中加油机、引导飞机、红外飞机[24-25]。

2.3 薪资待遇

根据美国劳工统计局(BLS)的统计数据[26],2019年林火消防员的平均年薪为54 650美元,联邦政府机构的林火消防员平均年薪为52 500美元,即每小时25.24美元,入门级林火消防员的薪水在26 940～35 850美元之间,每小时的收入在13～17美元之间。

3 林火消防员伤亡情况

3.1 消防员伤亡现状

据统计,在美国2007—2016年的扑火行动中,共发生127起林火消防员死亡事件,170名林火消防员丧生。4种主要死亡原因为：心脏疾病、交通事故、飞机事故和火场被困,来自志愿消防员、市/县/农村、联邦政府以及州政府的消防员死亡最多[22]。

由于林火扑救受火行为影响大且易发生集体性安全事故,因此,火场被困分析一直是美国消防员安全研究的重点[27]。对此美国建立了消防员被困数据库(https://www.wfas.net/entrap/),记录和存储消防员被困信息,包括事故时间、被困地点、火源位置、所属机构、被困人数、死亡人数、避火罩布置数量等22项指标。经统计,2001—2019年共发生176起消防员被困火场的事件,其中存在26起被困致死事故[28]。以此推算,2001年以来大约发生了1700起未遂事件(即侥幸脱险),存在约17 000次不安全行为或情况。

3.2 发生安全事故的环境特征

1) 轻质可燃物会急剧加速火行为,增加消防员发生意外的可能性[29-30]。相较于更大直径的“重”可燃物,轻质可燃物(例如杂草或灌木丛)孔隙率高,火线蔓延速度和火强度都易快速增加,增加了消防员发生意外的可能性[31-32]。此外,受地区气候和地形的影响,可燃物类型在空间上小尺度的变化也会导致火行为的激变。

2) 冷锋、对流雷暴和焚风造成的风速增加和风向变化也会威胁消防员的安全[33-34]。火线蔓延速度会随着风速的增加而显著增加[35]。在特定时间地点,风速风向变化也可能造成重大伤亡事件,如,风向变化造成的火头宽度的突然增加会导致火头下风区域的火线蔓延速度和强度迅速增加,形成“死亡区”[33]。

3) 斜坡对火行为的影响也增加了消防人员的伤亡概率[36]。由于对流和辐射对可燃物燃烧速度的影响,一些着火的陡坡(坡度>24°)对消防员具有极大的威胁性。这种火灾具备突发性,消防员一旦反应不够及时就有可能发生伤亡事件。

4 林火消防员安全监测与保障措施

4.1 安全监测

目前,美国有多个监测系统存储和发布林火消防员伤亡信息,包括美国消防管理局(USFA)、美国国家消防协会、美国劳工统计局和国家野火协调小组的监测系统。伤亡监测方面使用最广泛的数据库是由国家野火协调小组风险管理委员会管理的数据库。

同时,由于林火扑救的高危性,美国的消防管理机构也会成立调查组对发生的消防员安全事故进行审查,且消防管理机构审查标准各有不同[37]。调查组通常由一名机构指定的领导者和若干技术专家组成,调查流程包括收集汇编证词,撰写安全事故报告,汇报因果关系和促成因素,最后提出意见和建议。经过1个多世纪的发展,美国林火消防员安全监查工作已较为系统、全面,形成了数套扑救指南和安全准则[38-46]。

4.2 保障措施

4.2.1安全性理论和安全性相关工具

火行为预测分析仍是安全性理论研究的重点,扑救行动中消防员应随时了解火场信息,并根据安全情况和预期的火行为采取行动[47]。未来理论研究需:1)明确导致火行为激变的原因和激变因素间的相互影响；2)重点研究火行为模型,预测火灾蔓延速率和火强度突变信息；3)改进气象预测预报模型,提供雷暴、大风和其他极端天气信息,提高预测近地面风速和风向变化的准确性。

此外,目前林火消防人员能够在扑救行动中识别火环境或预测火行为变化的工具较少[27],大多数情况下还是依靠经验[48],因此有必要使用相关工具来帮助消防员建立合理的消防目标。相关工具应致力于准确捕获火环境中微小的时空变化,并保证及时输出,形成综合系统[49]。

4.2.2消防员个人防护

研究表明,消防员的心肺疾病发病率普遍高于普通民众[50]。林火扑救时,消防员会通过口鼻和皮肤吸收大量化学物质,严重影响人体健康[51]。因此,有必要对烟气中的化学成分进行准确评估检测,进而优化卫生措施和个人防护设备。如,通过增加防护服层数的方式减少化学物质在皮肤上的沉积和吸收[52]。此外,林火消防员的患病风险会随着火灾扑救时长的增加而增加[53]。因此,应在条件允许的情况下尽可能减少与烟气接触。例如,如果火场条件允许,尽量进行人员轮换,减少在火线上的逗留时间；选择间接式、过渡性扑救搜索和救援等。

4.2.3安全事故报告管理

美国的消防管理机构会对林火消防员安全事故进行审查并提交安全事故报告。但目前美国的安全事故报告过于简单,包含内容少,缺乏基本信息(如事故发生地点)[27],且过于关注伤亡事件,未将消防员“侥幸脱险”的情况考虑在内,造成安全报告数量严重漏报。虽然脱险事件未造成重大事故,但仍然能够提供有价值的信息,比如脱险消防员所使采用的逃生方法和路线等。为了利用起与这些事故相关的数据,建议消防员和消防管理人员以同样的方式调查和报告脱险事件。

4.2.4安全数据存储系统

美国消防员安全数据存储系统较为多样,基于法律法规的标准以及系统处理事件的要求,每个系统的关注点也都不尽相同。不同的纳入标准使得评估信息质量和完整性的难度大大提升,信息之间存在大量重叠,或者缺少目标信息。因此,建议整合开发一个综合系统,将事故信息全面记录于数据存储系统,便于数据检索和分析。

5 启示与建议

相较于美国,我国的林火管理工作起步较晚,还处于不断学习的过程。通过对美国林火消防员安全问题进行分析,对我国的林火消防员安全管理有以下启示。

5.1 组织体系一体化

行政管理和信息系统一体化更有利于消防员安全管理。美国林火管理组织体系已较为完备,职责权属明确。我国一方面应发挥专业优势,继续加强林火垂直体系管理,突出林业部门对林火管理工作的主导权和扑救指挥的领导权。另一方面,我国各类各级森林防火系统技术标准尚不统一,导致系统互联互通、信息共享和资源整合有较大难度。应基于林业“一张图”建设基础,制定全国森林防火数字化标准,加大数据数字化决策协同,实现森林防火与林业“一张图”和一体化智能化公共数据平台的标准化对接与共享,融入地区空间治理与防灾减灾应用。

5.2 通信指挥信息化

相较于美国,我国林火信息化建设尚不完善,应加强信息化建设,包括利用地理信息、铁塔AI视频监测和多媒体技术等实现信息化指挥；结合音视频传输技术,时刻掌握火场动态,实现指挥中心和现场音视频通话,达到实时指挥调度的目的；积极建设北斗卫星通讯基站,满足海量用户终端信息交互使用；同时,结合移动互联网技术,使野外工作人员可以使用手机短信上报森林防火信息,以及随时掌握扑救人员的生命体征数据等。

5.3 扑救队伍正规化

发挥人口数量优势,创建具有我国特色的林火扑救队伍,鼓励各级乡镇探索创新建队模式,联合周边乡镇共建共享区域防火队伍；对扑救指挥员和消防队员进行有重点、有针对性的理论和实战培训,强化专业技能,保证消防员可以正确、熟练的使用应急避险工具,提高消防员的应变能力、心理素质以及安全风险识别能力；同时,做好消防员个人防护工作,优化个人防护设备和卫生措施,降低慢性疾病患病风险。

5.4 事故审查系统化

全面审查事故类型、促成因素、环境情况等信息,通过对以往的消防员事故案例进行分析,总结符合我国乃至当地的事故易发特征,把握事故易发和变化规律,降低灭火风险。另外,建议整合开发类似于美国的综合数据库,全面具体地收集录入事故信息,包括发生事故时的火环境、地理位置、逃生路线、安全区位置、防护装备和照片等,辅助林火安全管理。