ANALYSIS OF ECOLOGICAL CONDITIONS ON OBJECTS OF OPERATION OF ROCKET-SPACE TECHNICS OF THE MINISTRY OF DEFENCE OF RUSSIAN FEDERATION

Толық мәтін

Важное значение в структуре научно-технического развития и экологической обстановки в мире приобретает взаимосвязь эксплуатации ракетно-космической техники (РКТ) и экологии. Вооруженные силы Российской Федерации имеют многоплановую сферу деятельности, которая влияет на экологическую обстановку территорий нашей страны. В войсковых частях имеется большое число потенциально опасных в экологическом отношении военных объектов, таких как пусковые установки баллистических ракет, хранилища и склады ракетных топлив, боеприпасов, вооружения и военной техники, горючесмазочных материалов и т. д. Во время их эксплуатации происходит периодическое загрязнение окружающей природной среды: атмосферного воздуха, почвы, поверхностных и подземных вод, растительного и животного мира. Кроме того, на этих объектах могут происходить аварии, приводящие к более серьезным и возможно непоправимым экологическим последствиям. С 2002 г. в рамках межправительственной Программы совместного уменьшения угрозы между Российской Федерацией и Соединенными Штатами Америки, а также в соответствии с Договором о сокращении и ограничении стратегических наступательных вооружений проводятся работы по выводу из эксплуатации ракетных комплексов и сокращения объектов Министерства обороны (МО) РФ. Целью исследования является изучение экологической обстановки объектов Министерства обороны, выявление характерного состава загрязнений и определение механизма восстановления природных экосистем. Объекты и методы. Объектом исследования являлись почва, растительный покров и водные ресурсы с бывшего места дислокации воинской части в районе поселка Кедровый Емельяновского района Красноярского края. 91 Авиационная и ракетно-космическая техника Для определения химического загрязнения почвы и воды использовали: 1) объединенные пробы почвы с мест заправки компонентами ракетных топлив (КРТ); 2) загрязненную мазутом почву, отобранную в зоне мазутного хранилища, а также с контрольной точки; 3) пробы воды из поверхностных водоемов, из стволов ликвидированных шахтных пусковых установок, из пробуренных геологических и артезианских скважин питьевого водоснабжения исследуемого объекта. Для оценки уровня техногенного загрязнения использовался метод биотестирования [1]. Тест-объектами служили: 1) кресс-салат (Lepidium sativum), энергия прорастания и всхожесть семян которого широко используются для биотестирования техногенного загрязнения согласно ГОСТ 12038-84 [2]; 2) сосна обыкновенная (Pinus silvestris L.), которая при оценке состояния окружающей среды многими учеными используется в качестве биоиндикатора[2], так как она является видом, реагирующим на загрязнение среды обитания продуктами техногенеза [3]. Результаты исследования. При эксплуатации РКТ тем или иным образом происходит воздействие на экосистемы в местах дислокации специальных объектов по следующим основным направлениям: 1) для размещения и поддержания работоспособности ракетной техники используются природные ресурсы (земельные территории, лес, водные источники и т. п.); 2) воздействие путем химического, физического, микробиологического загрязнения. В процессе повседневной деятельности войск выделяется большое количество отходов, требующих утилизации, а при строительстве военных объектов либо при выводе из эксплуатации ракетных комплексов происходит механическое перемещение почвенных грунтов, приводящее как к ухудшению биологических свойств почвы, так и к изменению природных ландшафтов; 3) антропогенное воздействие со стороны всех субъектов хозяйственной, военной и иных видов деятельности [4]. Рассмотрим основные виды антропогенного воздействия от деятельности РКТ. Вырубка лесов. При строительстве военных объектов идет значительная вырубка леса, так как данные объекты являются режимными, то они должны находиться на значительном удалении от городов, а также лесные массивы являются хорошей естественной маскировкой. Механическое повреждение почв. Данный фактор возникает как при строительстве объектов, так и при рекультивации земель в ходе ликвидации их инфраструктуры. При рекультивации земель сооружения уничтожаются методом подрыва, что приводит к механическому повреждению почв и образованию большого количества строительного мусора и пыли. Загрязнения выхлопными газами от автотранспорта. Вместе с выхлопными газами автотранспорта в атмосферу попадает огромное количество токсинов и канцерогенов. Специальные агрегаты как правило располагаются на многоосных шасси, например МАЗ-7917, у которого расход дизельного топлива составляет 210 л на 100 км [5]. Утечки и проливы КРТ. В качестве компонентов ракетного топлива используется горючее несимметричный диметилгидразин (НДМГ) и окислитель на основе концентрированной азотной кислоты [6]. В существующих системах заправки ракет существуют агрегаты дожига паров КРТ. Они используются в процессе заправки для последующей нейтрализации паров КРТ. Но в связи с возможными неисправностями или действием человеческого фактора возникают утечки как во время заправки КРТ, так и во время их хранения. Утечки нефтепродуктов. В связи с тем, что места дислокации воинских частей являются автономными объектами, но на их территории имеются мазутные котельные. В составе дымовых газах котельных в атмосферу выбрасываются диоксид серы, оксид углерода и происходят утечки нефтепродуктов, связанные с естественными убылями, а также неисправностями оборудования. Сложный химический состав нефтепродуктов и в первую очередь мазутов, приводит к ряду экологических проблем, связанных с изменением биологических и микробиологических свойств почвы и воды, а также к тому, что растительному и животному миру наносится большой ущерб. В частности, в почве увеличивается содержание серы, продуктов частичного окисления углеводородов, тяжелых металлов, входящих в состав темных нефтепродуктов, содержание которых больше предельно допустимой нормы (ПДК). Тяжелые металлы отрицательно действуют на растения, замедляют их развитие, в несколько раз уменьшают общее содержание микроорганизмов, а самое главное, замедляют действие более 15 ферментов, содержащихся в организме человека [7]. Электромагнитные поля и излучения. Основными источниками электромагнитных полей и излучения различных характеристик на объектах МО РФ являются радиоаппаратура, трансформаторные подстанции и электризуемые заграждения. Воздействие электромагнитных полей сверхвысокочастотного диапазона (микроволны) у человека вызывают изменения кровообращения и дыхания, направленные на усиление теплоотдачи - резкое учащение дыхания, сердечного ритма, расширение кожных сосудов и сосудов внутренних органов и т. д. Загрязнения, возникающие от хозяйственной деятельности воинских частей: неочищенные стоки, бытовые отходы, строительный и бытовой мусор, отработанные масла, краски и растворители, электролиты, хозяйственно-бытовые сточные воды. Экологическая безопасность работ при ликвидации специальных объектов обеспечивается комплексом организационных и технических мероприятий, одним из которых является эколого-гигиеническое сопровождение работ. Оно осуществляется с привле 92 Вестник Сибирского государственного аэрокосмического университета имени академика М. Ф. Решетнева чением специализированных организаций федерального и регионального уровней, имеющих лицензии на этот вид деятельности и аккредитованных по контролируемым параметрам. Исследования проводились совместно со специалистами ЗАО «Промтекон», Государственного научного центра Российской Федерации - Института биофизики, ФГУЗ Центра гигиены и эпидемиологии в Красноярском крае под контролем Росприроднадзора, Ростехнадзора, Главного управления по делам ГО и ЧС Красноярского края и специальной комиссии МО РФ. Оценка возможного радиационного загрязнения окружающей среды на всех этапах вывода из эксплуатации и ликвидации исследуемого объекта показала, что полученные значения не превышают фоновых значений (мощность экспозиционной и эквивалентной доз внешнего гамма-излучения составляет 0,1-0,13 мкЗв/час (10-13 мкР/час), уровни альфа-и бета-полей - менее 1 част./см2мин, удельная активность радионуклидов и прежде всего техногенного цезия-137 составляет 14,3±2,7 Бк/кг). Измерения проводились измерителями мощности дозы ИМД-1Д и ИМД-2Н на 10 контрольных точках, расположенных на местах эксплуатации РКТ [6]. Эколого-гигиеническую оценку возможного загрязнения горючим НДМГ почвы, поверхностных и грунтовых вод на территории ликвидируемых объектов ракетной части осуществляли специалисты Государственного научного центра Российской Федерации -Института биофизики. Анализ отобранных проб показал отсутствие в них горючего НДМГ [6]. Ликвидация железобетонных фундаментов специальных сооружений производилась методом подрыва. Такой метод был выбран как наиболее оптимальный и соответствующий условиям договора между РФ и США о сокращении и ограничении стратегических наступательных вооружений. В техническом отчете дается оценка воздействия ликвидации железобетонных фундаментов специальных сооружений методом подрыва на окружающую среду, в том числе на атмосферный воздух [8]. Приводится номенклатура загрязняющих веществ, выбрасываемых в атмосферу при взрыве, и их количество. К этим веществам относятся всем известные диоксид азота, оксид углерода и пыль неорганическая. При ликвидации одного объекта выброс этих веществ в атмосферу составляет около 2,5 т, что равно менее 0,001 % от количества загрязняющих веществ, которые ежегодно выбрасывают автотранспорт, промышленные предприятия и объекты энергетики Красноярского края. После ликвидации методом подрыва фундаментов специальных сооружений специалистами ЗАО «Промтекон» разработан проект технической рекультивации нарушенных земель, поведено его согласование, государственная экологическая экспертиза и реализация. Рекультивация заключается в вывозе образовавшихся строительных отходов - железобетона и боя кирпича (5 класс безопасности - практически неопасные) - для захоронения, засыпки образовав шихся котлованов грунтом, планировки территории и засева восстановленного почвенного покрова травами, характерных для данной местности. Далее осуществлялась передача объектов жилищ-но-комунального хозяйства в муниципальные образования. К сожалению, данный этап работ из-за недостаточного финансирования со стороны Министерства обороны не был выполнен в полном объеме. В результате чего на территории бывшей ракетной части, дислоцировавшейся в п. Кедровый и его окрестностях, находятся бесхозные сооружения: бывшие склады, казармы, штабы, котельные и другие объекты. Данные сооружения, как правило, имеют аварийное состояние. В 2007 г. из котельной бывшей воинской части на почву было пролито тысячи тонн мазута (рис. 1). По подсчетам специалистов Росприроднадзора и Ростехнадзора, объем разлитого мазута составляет 2 394,4 т, образовались семь мазутных озер, расположенных более чем на 3 000 м2. Рис. 1. Утечки мазута из емкостей котельной п. Кедровый Красноярского края Вблизи мазутохранилища, к западу от него находится комплекс зданий жилого городка. С севера прилегает мазутонасосная станция, лесополоса и протекает р. Тамасул. В западной части размещаются капитальные сооружения ЖКХ. В южной и восточной частях расположены садово-огородные участки с постройками. Рельеф местности, на котором разлит мазут, имеет наклонный характер в сторону р. Тамасул. Для проведения анализа на содержание нефтепродуктов в зоне мазутного загрязнения в мае 2008 г. отобраны 4 пробы. Пробы отбирались в соответствии с ГОСТ 17.4.4.02-84 [9]. Химический анализ проб проведен в филиале ФГУП ЦЛАТИ по Сибирскому ФО -Канском межрайонном отделе лабораторного анализа и технических измерений. Содержание нефтепродуктов в пробах определяли спектрофотометрически на Концентратомере КН-2 согласно ГОСТ 17.4.4.02-84, МВИ. Результаты КХА представлены в таблице. Параллельно с химическим анализом почвы на содержание нефтепродуктов, проводилось изучение влияния нефтепродуктов на биообъекты. 93 Авиационная и ракетно-космическая техника Химический анализ проб Наименование компонента Результаты измерений, С±Д, мг/кг (p = 0,95) Обозначение методики КХА Нефтепродукты Проба № 1 Проба № 2 Проба № 3 Проба № 4 ПНД ф16.1:2.2.22-98 80 000 ± 200 76 500 ± 191 38 300 ± 96 10 100 ± 96 Из биологических методов многие авторы считают приоритетным метод биоиндикации [10]. Наиболее удобными для оценки состояния окружающей среды являются растения, так как они осуществляют более интенсивный газообмен по сравнению с человеком и животными, обладают более высокой чувствительностью и стабильностью ответной реакции на действие различных внешних факторов [11]. Для оценки химической нагрузки на фитоиндикатор используют разные его признаки. Самым распространенным и наиболее простым в исполнении является морфологический подход [12]. На объекте исследований изучали Pinus silvestris L. В качестве основных параметров оценки выбраны морфологические показатели годичного линейного прироста: длина годичного прироста, количество хвои осевого побега, длина хвои, диаметр осевого побега [13]. Для реализации намеченных целей было проведено обследование сосны обыкновенной. Обследование проводили по общепринятой методике на двух пробных площадях (20*25 м). На каждой пробной площади обследовали по 10 деревьев. Первая пробная площадь заложена на объекте исследований; вторая является контрольной точкой, которая заложена в том же населенном пункте, при равных природных условиях (состав грунта, освещенность и т. п.), но без воздействия нефтепродуктов. Все материалы обработаны статистически по общепринятой методике. Исследование морфометрических показателей Pinus silvestris L. показало, что средняя длина годичного прироста первого и второго порядка, подверженных воздействию нефтепродуктов деревьев, была на 37 % меньше, чем на контрольной точке, что связано с ухудшением жизненного состояния сосны вследствие влияния нефтеуглеводородов (рис. 2). Рис. 2. Средние морфометрические показатели P. silvestris L на территории объекта исследований в начале вегетативного периода В 2011 г. под руководством администрации п. Кедровый проведена механическая рекультивация загрязненных мазутом земель. Для определения фитотоксичности грунта после механической рекультивации в сентябре 2011 г. были отобраны пробы с горизонта 0-20 см [9]. В каждой точке отбирали по 5 образцов грунта с площади 1 м2 методом конверта, из которых формировали объединённую пробу. Фитотоксичность определяли биотестированием с использованием кресс-салата (Lepidium sativum) в качестве тест-объекта. Учитывали ингибирование прорастания тест-культуры в сравнении с контролем согласно ГОСТ 12038-84. Контролем служил грунт, отобранный из незагрязнённого участка. Сравнение всхожести с контролем проводили по точному F-критерию для таблиц 2*2 с использованием пакета StatSoft STATISTICA 6.0. Несмотря на проведённую механическую рекультивацию, биотестирование показало сохранение высокой фитотоксичности грунта. Во всех образцах грунта отмечено статистически значимое (от p = 0,05 до p < 0,001) снижение всхожести тест-культуры относительно контроля. При этом наблюдается статистически значимая (p < 0,001) географическая неравномерность в фитотоксичности (рис. 3). Максимальный уровень фитотоксичности отмечен на южной и северной областях восточной оконечности участка, минимальный - на северной оконечности участка. Линейная аппроксимация даёт следующее уравнение регрессии для фитотоксичности: Y = -8,9 + 0,175Xj + 16,140X2, где X1 - расстояние в метрах от крайней юго-западной точки участка в направлении на север; X2 - расстояние в метрах от крайней юго-западной точки участка в направлении на восток; Y - подавление прорастания всхожести семян тест-культуры в сравнении с контролем, %. Указанная неравномерность в распределении фитотоксичности объяснена топографическими особенностями загрязнённого участка либо неравномерностью проведения механической рекультивации и должна быть учтена при проведении дальнейших рекультивационных мероприятий. Механическая рекультивация не обеспечила нормализации экологического состояния загрязненного участка. В этой связи следует рекомендовать проведение мероприятий по биологической рекультивации данной территории. 94 Вестник Сибирского государственного аэрокосмического университета имени академика М. Ф. Решетнева Рис. 3. Карта фитотоксичности грунта на участке после проведения механической рекультивации (цифрами по вертикальной оси показан % угнетения всхожести тест-культуры относительно контроля, по горизонтальным осям - расстояние от крайней юго-западной точки участка) Таким образом, можно сделать следующие выводы: 1) после ликвидации воинской части в районе п. Кедровый сложилась неблагоприятная экологическая обстановка, в первую очередь, из-за неконтролируемого разлива мазута из оставшегося бесхозным мазутохранилища; 2) механическая рекультивация загрязненного мазутом участка не обеспечила нормализации его экологического состояния, что нашло своё отражение в сохранении высокого уровня фитотоксичности грунта. В этой связи требуется проведение биологической рекультивации данной территории; 3) при проведении биологической рекультивации необходимо учитывать ярко выраженную пространственную неравномерность уровня остаточной загрязнённости грунта, выражающуюся в статистически значимом увеличении фитотоксичности в направлении с запада на восток.

Авторлар туралы

A. Kuchkin

Email: kutkin@mail.ru

S. Hijnyak

Email: xizniak@mail.ru

E. Muchkina

Email: mutkina@mail.ru

M. Baranov

Email: me_baranov@mail.ru

V. Anpilogov

Email: anpilogov@mail.ru

Әдебиет тізімі

Қосымша файлдар