Environmental impacts of firefighting foams

Abstract

In this study, three different strategies for encountering an open fire, based on their contribution to the occurrence of different environmental threats, were compared. The strategies are namely: (1) extinguishing the fire with water, (2) extinguishing the fire with CAF and (3) letting the fire burn. Air dispersion modeling was applied to investigate the evolution of the smoke plume (air-borne pollutants) under different atmospheric conditions. The results show that the massive smoke plume produced during a large fire can affect the air quality even at very far distances from the fire. Accordingly, ‘letting the fire burn’ is not an option to deal with a large open fire since it results in the pollution of a considerably large zone near the surface for a long time. However, the smoke affected volume and degree of the suppression of pollutants near the surface depend on the meteorological condition. To compare the environmental impacts of water and CAF as the alternative agents for extinguishing class A fires, a comparison according to the fire suppression effectiveness between both agents is necessary. In this regard, a set of small-scale indoor fire tests were conducted. The experimental results show up to 30 % higher fire-fighting efficiency of CAF over water. Higher fire-fighting efficiency results in less water consumption for extinguishment and consequently less amount of run-off water. So, the application of CAF reduces the amount of polluted soil that should be remedied after the extinguishment. This is the main environmental advantage of CAF over water. The pollutants in the run-off can enter groundwater via infiltration into the soil. The traveling time for the pollutants to reach groundwater was investigated for soils with different textures by the simulation of flow in the vadose zone (unsaturated porous medium). The analysis was based on the concept of ‘groundwater vulnerability’. The traveling time can vary from several hours to weeks, depending on the textural class of the soil and depth of the water table. However, the application of either water or CAF as the extinguishing agent does not affect the traveling time for pollutants to groundwater.

In dieser Studie wurden verschiedene Strategien verglichen, einem offenen Feuer zu begegnen, basierend auf ihrem Beitrag zum Auftreten verschiedener ökologischer Risiken. Die Strategien sind (1) das Feuer mit Wasser löschen, (2) das Feuer mit CAF löschen und (3) das Feuer brennen lassen. Modellierung der Schadstoffausbreitung wurde angewandt, um die Entwicklung der Rauchwolke (Luftschadstoffe) unter verschiedenen atmosphärischen Bedingungen zu untersuchen. Die Ergebnisse zeigen, dass die während eines großen Feuers erzeugte massive Rauchwolke die Luftqualität selbst von sehr weiter Entfernung aus beeinflusst. Dementsprechend ist „Das Feuer brennen lassen“ keine Option, um dem großen offenen Feuer zu begegnen, da es die Verschmutzung eines Bereichs nahe der Erdoberfläche von bedeutender Größe für eine geraume Zeit herbeiführt. Jedoch hängen das von Rauch betroffene Volumen und der Grad der Unterdrückung der Schadstoffe nahe der Erdoberfläche von den Wetterbedingungen ab. Um die Umweltfolgen (-beeinträchtigung, -belastung) von Wasser und CAF als alternative Wirkstoffe zum Löschen des Klasse-A-Feuers zu vergleichen, ist ein Vergleich beider Mittel entsprechend der Effektivität der Feuerunterdrückung nötig. Zu diesem Zweck wurden eine Reihe kleiner Feuertests im Innenraum vorgenommen. Die Ergebnisse der Experimente zeigen eine um 30 % höhere Feuerbekämpfungseffizienz von CAF über Wasser. Die höhere Feuerbekämpfungseffizienz hat einen geringeren Wasserverbrauch beim Löschen zur Folge und folglich eine kleinere Menge von kontaminiertem Wasser. Somit reduziert die Verwendung von CAF die Menge verschmutzten Bodens, die nach der Löschung behoben werden muss. Dies stellt den primären Umweltvorteil von CAF über Wasser dar. Die Schadstoffe im Abwasser dringen durch Infiltration des Bodens in das Grundwasser ein. Die Beförderungszeit der Schadstoffe in das Grundwasser wurde für Böden mit unterschiedlicher Textur untersucht durch die Simulation der Strömung in der vadosen Zone (ungesättigtes durchlässiges Medium). Die Analyse hat auf dem Konzept von „Grundwasser Vulnerabilität“ basiert. Die Beförderungszeit kann zwischen mehreren Stunden bis zu Wochen variieren, abhängig von der Texturart des Bodens und der Tiefe der wasserführenden Schichten. Nichtsdestotrotz ändert die Anwendung weder von Wasser noch von CAF als Löschmittel die Beförderungszeit des Schadstoffs in das Grundwasser.