Загрязнение почв, воды и растений территорий

TRADE/WP.8/AC.1/SEM.7/2002/4/S.27 (Original Russian)
Загрязнение почв, воды и растений территорий Казахстана компонентами ракетного
топлива в результате ракетной деятельности
М. Наурызбаев, С. Батырбекова, А. Уразалин, Г. Перменев, Н. Иванова, М. Турмуханова
Казахский национальный университет им. аль-Фараби
Для молодого суверенного государства Казахстан одной из актуальной проблем является оценка и
анализ загрязнения почв, воды и растений территорий компонентами ракетного топлива в
результате ракетной деятельности. Отрицательное воздействие пусков ракет (химическое
загрязнение почв и растительности, засорение территории обломками) распространено на большие
территории и при отсутствии работ по экологическому мониторингу и реабилитации загрязненных
земель может представлять экологическую и социально-экономическую угрозу для населения этих
районов.
Большую экологическую опасность для окружающей среды, в частности, в районах падения I
ступеней ракет космического назначения, представляет 1,1-диметилгидразин (1,1-ДМГ),
несливаемые остатки которого в баках I-й ступени носителя "Протон" могут достигать 1,5 тонны.
Отличительной чертой 1,1-ДМГ и продуктов его неполного окисления является их высокая
химическая стойкость. Следы 1,1-ДМГ и продуктов его неполного окисления обнаруживаются в
почве по прошествии десяти лет и более с момента пролива. Опасность 1,1-ДМГ усугубляется тем,
что он способен к миграции в окружающей среде, стабилен в глубинных слоях почвы и в
растениях.
Зафиксированы вертикальный перенос компонентов ракетного топлива в глубинные слои грунта и
возможность их попадания в грунтовые воды. Механические повреждения поверхности грунта
при падении ступеней долговременны и значительны. Кроме того, климатические особенности
Центрального Казахстана способствуют тому, что интенсивный атмосферный перенос
загрязняющих веществ с мест падения обломков ракет происходит в течение нескольких часов.
Выявлены обширные места загрязнения 1,1-ДМГ и его метаболитами (тетраметилтетразеном,
нитрозодиметиламином и формальдегидом) растительности, почв, донных отложений, грунтовых
и поверхностных вод с содержанием вредных веществ, значительно превышающих предельно
допустимые концентрации.
На химическом факультете университета проводятся систематические исследования по созданию
методики прогнозирования трансформации и миграции 1,1-ДМГ в грунтах при аварийных
проливах. Методика прогнозирования трансформации и миграции 1,1-ДМГ в грунтах
основывается на информации о трех основных факторах:
1. Свойства систем (тип почвы и составляющие ее почвенных горизонтов, глубина залегания
грунтовых вод и т. п.);
2. Климатические условия (температура почвы и воздуха, влажность, осадки и т.д.);
3. Реальные концентрации 1,1-ДМГ и продуктов его трансформации в местах проливов.
Эффективность мероприятий, направленных на ликвидацию последствий аварийных проливов
компонентов жидкого ракетного топлива, оценивается по результатам определения их содержания
в объектах окружающей природной среды (ОПС). Из всех продуктов метаболизма 1,1-ДМГ
наименее изучен тетраметилтетразен, вследствие сложности его синтеза. Тетраметилтетразен был
синтезирован нами по методике (Ry William, R. McBride and Howard W. Kruse) окислением 1,1диметилгидразина броматом калия и использован в дальнейшем в качестве эталона-метчика. В
ходе хроматографического анализа с использованием пламенно-ионизационного детектирования
кубового остатка после дистилляции 1,1-диметилгидразина в высоком вакууме, было обнаружено
наличие трех пиков, идентифицированных как нитрозодиметиламин, 1,1-ДМГ и
тетраметилтетразен (ТМТ). Установлено, что для образования тетраметилтетразена – продукта
окисления 1,1-диметилгидразина – не обязательно использование специфических окислителей,
катализаторов и растворителей. Наличие тетраметилтетразена в кубовом остатке в ходе
дистилляции 1,1-ДМГ в вакууме служит доказательством того, что
его образование в
значительных количествах может происходить при неполном сгорании ракетного топлива в
верхних слоях атмосферы. В процессе аэрогенного распыления тетраметилтетразен может
переноситься на большие расстояния. Кроме того, в целом почвы Центрального Казахстана
представляют собой удобную матрицу для окислительного выщелачивания компонентов
ракетного топлива и образования тетраметилтетразена. Вследствие этого наблюдаются обширные
площади загрязнения почв полигонов тетраметилтетразеном, обладающим большой
устойчивостью в данных ландшафтных условиях. В выборке из 89 проб почв ТМТ в количестве
0,02-0,31 мг/кг обнаружен в 26, что составляет 29% (Н.С. Касимов, МГУ). Несмотря на
выборочное определение ТМТ установлено его закономерное накопление в автономных
ландшафтах, где нет условий для накопления
1,1-ДМГ. Ввиду того, что ТМТ практически не
смешивается с водой, его содержание в почвенных водах и растениях может быть
незначительным. Основным объектом загрязнения тетраметилтетразеном и соответственно
объектом анализа его содержания должны служить верхние слои гумуса.