Эколого-аналитическая оценка воздействия ракетно-космической деятельности на объекты окружающей среды в районах европейского севера Российской Федерации

10м. на Запад (80см.)

< 0,04

< 0,08

< 0,05

< 0,05

< 0,05

П-46

10м. на Запад (100см.)

< 0,04

< 0,08

< 0,05

< 0,05

< 0,05

Р-4

Место падения (вид пробы - сосна)

-

-

< 0,1

< 0,1

< 0,1

Р-5

Место падения (вид пробы -карликовая берёза)

-

-

< 0,1

< 0,1

< 0,1

Р-6

эпицентр (вид пробы - ягода (черника), в непосредственной близости от воронки)

-

-

< 0,1

< 0,1

< 0,1

Р-7

11м. к западу от эпицентра (вид пробы - мох)

-

-

< 0,1

< 0,1

< 0,1

Р-8

8 м. к западу от эпицентра (вид пробы - осока)

-

-

< 0,1

< 0,1

< 0,1

Р-9

10 м. к востоку от эпицентра (вид пробы - карликовая берёза)

-

-

< 0,1

< 0,1

< 0,1

Р-10

Место падения (вид пробы - осока)

-

-

< 0,1

< 0,1

< 0,1

Р-11

Место падения (вид пробы - берёза)

-

-

< 0,1

< 0,1

< 0,1

Р-12

Место падения (вид пробы - мох)

-

-

< 0,1

< 0,1

< 0,1

Р-13

12 м. от эпицентра (вид пробы - берёза)

-

-

< 0,1

< 0,1

< 0,1

Р-14

14 м. от эпицентра (вид пробы - сосна)

-

-

< 0,1

< 0,1

< 0,1

ПР-144

10м. на север от эпицентра

< 0,04

< 0,08

< 0,01

< 0,01

< 0,01

ПР-145

3 воронка в эпицентре

< 0,04

< 0,08

< 0,01

< 0,01

0,03

ПР-146

2 воронка в эпицентре

< 0,04

< 0,08

< 0,01

< 0,01

< 0,01

ПР-147

1 воронка в эпицентре

< 0,04

< 0,08

< 0,01

< 0,01

< 0,01

ПР-148

10 м. на Юг

< 0,04

< 0,08

< 0,01

< 0,01

< 0,01

ПР-149

10 м. на Запад

< 0,04

< 0,08

< 0,01

< 0,01

< 0,01

ПР-150

10 м. на Восток

< 0,04

< 0,08

< 0,01

< 0,01

< 0,01

Фоновые участки

П-47

около реки Чеза (до 20см.)

< 0,04

0,15

< 0,05

< 0,05

< 0,05

П-48

Поселок Лобан на берегу реки Пеза (до 20см.)

< 0,04

< 0,08

< 0,05

< 0,05

< 0,05

П-49

Поселок Бычье на берегу реки Пеза (до 20см.)

0,12

< 0,08

< 0,05

< 0,05

< 0,05

ПР-151

Безымянный ручей. Впадает в р.Чеза

< 0,04

< 0,08

< 0,01

< 0,01

< 0,01

ПР-152

Безымянный ручей. Впадает в р.Чеза

< 0,04

< 0,08

< 0,01

< 0,01

0,03

ПР-153

Безымянный ручей. Впадает в р.Чеза

< 0,04

< 0,08

< 0,01

< 0,01

< 0,01

ПР-154

Безымянный ручей. Впадает в р.Чеза

< 0,04

< 0,08

< 0,01

< 0,01

< 0,01

ПР-155

Безымянный ручей. Впадает в р.Чеза

< 0,04

< 0,08

< 0,01

< 0,01

< 0,01

ПР-156

Болото

< 0,04

< 0,08

< 0,01

< 0,01

0,03

ПР-157

Болото

< 0,04

< 0,08

< 0,01

< 0,01

< 0,01

ПР-158

Болото

< 0,04

< 0,08

< 0,01

< 0,01

< 0,01

ПР-159

Безымянный ручей. Впадает в р.Чеза

< 0,04

< 0,08

< 0,01

< 0,01

< 0,01

ПР-160

Безымянный ручей. Впадает в р.Чеза

< 0,04

< 0,08

< 0,01

< 0,01

0,03

ПР-161

Безымянный ручей. Впадает в р.Чеза

< 0,04

< 0,08

< 0,01

< 0,01

< 0,01

ПР-162

Безымянный ручей. Впадает в р.Чеза

< 0,04

< 0,08

< 0,01

< 0,01

< 0,01

ПР-163

р. Чеза

< 0,04

< 0,08

< 0,01

< 0,01

< 0,01

ПР-164

Безымянный ручей. Впадает в р.Чеза

< 0,04

< 0,08

< 0,01

< 0,01

0,03

ПР-165

Безымянный ручей. Впадает в р.Чеза

< 0,04

< 0,08

< 0,01

< 0,01

< 0,01

ПР-166

Безымянный ручей. Впадает в р.Чеза

< 0,04

< 0,08

< 0,01

< 0,01

< 0,01

ПР-167

Поселок Бычье.р. Чеза

< 0,04

< 0,08

< 0,01

< 0,01

< 0,01

ПР-168

Безымянный ручей. Впадает в р.Чеза

< 0,04

< 0,08

< 0,01

< 0,01

0,03

ПР-169

Безымянный ручей. Впадает в р.Чеза

< 0,04

< 0,08

< 0,01

< 0,01

< 0,01

ПР-170

р. Чеза

< 0,04

< 0,08

< 0,01

< 0,01

< 0,01

ПР-171

Поселок Лобан, р. Пеза

< 0,04

< 0,08

< 0,01

< 0,01

< 0,01

МТ-1

р. Чеза (рыба - щука)

-

-

< 0,1

< 0,1

< 0,1

Р-15

Посёлок Бычье (картофель)

-

-

< 0,1

< 0,1

< 0,1

По шифру пробы: П - почва; Р - растительность; ПР - вода природная; МТ - речная рыба.

Оценка уровня химического загрязнения почв поллютантами (НДМГ и продукты его трансформации) в местах падения ОЧРН рассчитывалась автором используя суммарный показатель загрязнения почв (Z_с), который отражает интенсивность загрязнения техногенными поллютантами. Полученные данные позволяют отнести торфяно-болотную почву к категории загрязнения «чрезвычайно опасная» (Z_c>128) в эпицентрах мест падения РП «Койда» и РП «Мосеево» (первое место падения), «опасно» (16<Z_c<32) в районе падения «Мосеево» (второе место падения).

Также результаты расчетов Z_с участков вне мест падения (включая фоновые участки) показали, что в радиусе 10м от мест падения и на фоновых территориях загрязненность почвы относится к категории - допустимая (Z_с< 16).

Значительный интерес представляет изменение концентрации НДМГ в местах падения ОЧРН во времени. Изучение динамики распространения компонентов ракетного топлива в окружающей среде позволяет предсказывать наличие загрязнений пролонгированного действия.

Для выявления изменений концентраций НДМГ во времени проанализированы изменения его концентраций в отобранных пробах почвы первого места падения ОЧРН района падения «Мосеево» в сравнении с результатами химического анализа отобранных проб почвы в этом же месте падения ОЧРН в 2008 г. Для сравнения изменений на рисунке 11 представлены данные концентраций НДМГ отобранных проб почвы за 2008 и 2009 г.г в эпицентре с одного места падения в РП «Мосеево» (для 2008 г. представлена концентрация НДМГ поверхностного слоя почвы (0 - 20 см), что соответствует техническому заданию по отбору проб в месте падения ОЧРН РП «Мосеево»).

а б

Рисунок 11 - Сравнение распределения концентраций НДМГ в слои почв в эпицентре места падения ОЧРН РП «Мосеево» с координатами 65° 33 ' 38,2 " СШ и 045° 49 ' 44,2 " ВД а) 2008 г. б) 2009г.

Проведенные исследования позволили сделать вывод о том, что в поверхностных водах торфяно-болотных почв НДМГ способен накапливаться в воде, поэтому можно сказать, что его концентрация в поверхностном слое почвы зависит от количества растаявшего снежного покрова и выпавших осадков, т. е. от климатических условий данного района (максимальное количество грунтовых вод данных районов падения наблюдается в период таяния снега (май - июнь)). Сравнивая между собой данные химического анализа отобранных проб почвы в 2008 и 2009 г. г. (пробы отобраны в разное время: в 2008 году пробы были отобраны непосредственно после таяния снега, в период наибольшего уровня паводковых вод, а в 2009 году - в конце августа), разница концентраций НДМГ в поверхностном слое почвы может быть объяснена климатическими условиями и некоторой диффузией НДМГ в течение года в глубинные слои торфяно-болотных почв. Полученные данные показывают, что максимум концентрации в эпицентрах падения ОЧРН меняется в зависимости от заболоченности почвы: чем большее количество влаги наблюдается в месте падения, тем больше концентрация НДМГ и продуктов его разложения в поверхностных слоях почвы. Однако, сравнивая концентрации по абсолютным значениям, можно сделать вывод о длительном (в течении одного года) сохранении остаточных концентраций НДМГ и продуктов его разложения в условиях арктического климата и торфяно-болотных почв (учитывая, что данная воронка от падения ОЧРН образовалась в 2000 - 2001 гг.).

4.3 Предложения по совершенствованию системы экологического мониторинга химического воздействия ракетно-космической деятельности на объекты окружающей среды

1. В районах стартовых комплексов космодрома «Плесецк» для установления фактической зоны экологического воздействия пусков РН легкого класса необходимо проводить отбор проб объектов окружающей природной среды на большем количестве участков после пусков РН, а так же проводить фоновые исследования состояния объектов окружающей природной среды до пусков РН, для чего необходимо обновить методическое обеспечение экологического мониторинга объектов окружающей среды на территории стартовых комплексов космодрома «Плесецк».

2. Для объективной оценки химического воздействия РКД на объекты окружающей среды в районах стартовых комплексов космодрома, химико-аналитическому центра космодрома «Плесецк» необходимо использовать современный высокоэффективный метод ионной хроматографии. В основу которого должно входить:

- для анализа проб почвы и растительности - отгонка с паром анализируемого компонента в раствор соляной кислоты с последующим анализом отгона;

- для анализа проб воды - прямой ввод пробы в хроматограф, без отгонки.

Выводы

1. Дана характеристика физико-химических методов анализа (ионной хроматографии, хромато-масс-спектрометрии и спектрофотометрии) для контроля содержания токсичных компонентов ракетного топлива в природных водах, почвенном покрове и растительности. Показано, что на основании сравнения информативности, точности, экономичности и экспрессности лабораторных методов анализа, применяемых в различных экспериментальных исследованиях по оценке химического воздействия поллютантов на объекты окружающей природной среды, предусмотрена необходимость включения метода ионной хроматографии с амперометрическим детектированием в основу исследований при проведении эколого-аналитического контроля и экологического мониторинга химического воздействия РКД.

2. Показано, что химическое загрязнение объектов окружающей среды компонентами ракетного топлива районов падения носит точечный характер. Распространение токсичных компонентов ракетного топлива локализовано непосредственно в местах падения ОЧРН, на небольших территориях (в радиусе не более 10-50 м от эпицентра места падения). В пробах почвы, растительности и природной воды, отобранных с фоновых участков районов падения, а так же в пробах картофеля и рыбы предоставленными местными жителями с населенных пунктов расположенных в непосредственной близости от районов падения ОЧРН, компоненты ракетных топлив не обнаружены. Уровень химического воздействия на состояние окружающей природной среды стартовых комплексов космодрома при пусках РН легкого класса и в местах падения ОЧРН РП «Койда» и «Мосеево» является незначительным и локальным.

3. В районах падения ОЧРН изучена миграция НДМГ и продуктов его разложения: метилгидразин и гидразин по вертикальному профилю в глубинные слои почвенного покрова (до 1 м). По результатам химического анализа отобранных проб почвы в местах падения ОЧРН (воронки от падения ОЧРН образовались: в РП «Мосеево» - 2000-2001г. г, в РП «Койда» - 2004 г.) установлено, что максимальное аккумулирование поллютантов в местах падения наблюдается на глубине 40 - 70 см от поверхности. При этом максимальная глубина проникновения НДМГ в эпицентре падения ОЧРН может достигать 1 м и носить локальный характер.

4. В результате изучения содержания НДМГ в почвах и изменения его концентрации во времени, установлено, что в условиях арктического климата, содержание НДМГ в глеевых горизонтах торфяно-болотных почв в эпицентрах мест падения ОЧРН сохраняется длительное время (не менее 8 лет с момента падения ОЧРН в местах падения РП «Мосеево» и не менее 3 лет в месте падения РП «Койда»). При этом по вертикальному профилю почвы происходит незначительное изменение абсолютных значений концентраций поллютанта в течение года.

5. На основании результатов физико-химических методов анализа проб объектов окружающей среды, разработаны предложения по совершенствованию системы экологического мониторинга химического воздействия РКД на объекты окружающей природной среды, которые заключаются в необходимости:

- обновления методического обеспечения экологического мониторинга объектов окружающей среды на территории стартовых комплексов космодрома «Плесецк»;

- использования химико-аналитическим центром космодрома «Плесецк» современного высокоэффективного метода ионной хроматографии для проведения исследований по изучению химического воздействия РКД на объекты ОПС.

ракетный топливо космический токсичный

Список публикаций по теме диссертации

I. Список публикаций в изданиях, рекомендованных ВАК РФ

1. Бырька, А. А. Применение аналитических методов для оценки загрязнения атмосферного воздуха при запусках ракет-носителей различных классов с космодрома «Плесецк» [Текст]/ А. А Бырька, К. Г. Боголицын, О. А. Шпигун, Д. С. Косяков// Заводская лаборатория. Диагностика материалов - 2009. - №9. - С.15 - 19.

2. Кожевников, А. Ю. Оценка экологического воздействия ракетно-космической деятельности на торфяные слои почв Европейского севера РФ [Текст]/ А. Ю. Кожевников, Д. С. Косяков, К. Г. Боголицын, А. А. Копытов, А. А. Бырька//Вестник Московского государственного областного университета - 2011. - №1. - С. 95 - 101.

3. Бырька, А. А. Изучение трансформации 1,1-диметилгидразина в почвенном покрове мест падения первых ступеней ракет-носителей [Текст]/ А. А. Бырька, К. Г. Боголицын, Д. С. Косяков, А. Ю. Кожевников //Экология и промышленность России - 2011. - Сентябрь. - С. 29 - 31.

II. Материалы конференций

4. Бырька, А. А. Применение аналитических методов для оценки загрязнения атмосферного воздуха при запусках ракет-носителей различных классов с космодрома «Плесецк» [Текст]/ А. А. Бырька, К. Г. Боголицын, Д. С. Косяков// Рефераты докладов II Международного форума «Аналитика и аналитики»: 22-26 сентября 2008 г. - Воронеж, 2008. - т.2 - С. 404.

5. Боголицын, К. Г. Использование хроматографии для исследования миграции компонентов ракетного топлива в болотных почвах Европейского Севера [Текст]/ А. А. Бырька, К. Г. Боголицын, Д. С. Косяков, А. Ю. Кожевников// Рефераты докладов II Международного форума «Аналитика и аналитики»: 22-26 сентября 2008 г. - Воронеж, 2008. - т.2 - С. 408.

6. Бырька, А. А. Применение аналитических методов для оценки загрязнения атмосферного воздуха при запусках ракет-носителей различных классов с космодрома «Плесецк» [Текст]/А. А. Бырька// Матер. 26 научн.-практ. конф. космодрома «Плесецк» в сб.: «Научно-технические аспекты совершенствования эксплуатации существующих и испытаний перспективных образцов ракетно-космической техники в современных условиях». 1-2 декабря 2008г. - Плесецк, 2008. С. 18 - 23.

7. Боголицын, К. Г.Разработка и применение современных методов анализа для оценки экологического состояния объектов окружающей среды в зоне действия ракетно-космической техники [Текст]/ К.Г. Боголицын, Д.С. Косяков, А.Ю. Кожевников, С.С. Хвиюзов, А.А. Бырька, О.А. Шпигун, А.Д. Смоленков// Матер. научн.-практ. конф в сб.: «Экологические и медико-социальные аспекты использования районов падения отделяющихся частей ракет». 3 - 4 декабря 2008. - Архангельск, 2008. С . 24- 32.

8. Боголицын, К. Г. Извлечение несимметричного диметилгидразина из песка методом сверхкритической флюидной экстракции [Текст]/ К.Г. Боголицын, Д.С. Косяков, А.Ю. Кожевников, С.С. Хвиюзов, А.А. Бырька// Материалы Всероссийской школы молодых ученых «Сверхкритические флюидные технологии в решении экологических проблем» 6-10 июня 2010 г. - Архангельск, 2010. - С. 20.

9. Бырька, А. А. Эколого-аналитическая оценка воздействия ракетно-космической деятельности на объекты окружающей природной среды [Текст]/А. А. Бырька, К.Г. Боголицын, Д.С. Косяков, А.Ю. Кожевников// Материалы Международного симпозиума «Экология арктических и приарктических территорий» 6-10 июня 2010 г. - Архангельск, 2010. С. 56-60.

10. Бырька, А. А. Распространение компонентов ракетного топлива в местах падения отдельных частей ракет-носителей Архангельской области [Текст]/ А. А. Бырька, К.Г. Боголицын, Д.С. Косяков, А.Ю. Кожевников// Материалы II Международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы биоэкологии» 26 - 28 октября 2010. С. 183 - 185.

Размещено на Allbest.ru

...