CC BY
68
ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКИЕ НАУКИ
«Наука. Инновации. Технологии», № 2, 2018
удк 551.509.616 Ватиашвили М.Р. [Vatiashvili M.R.]
оценка влияния на окружающую среду йодистого серебра,
применяемого в противоградовой защите
Evaluation of the influence on the environment of argentum iodide applicable in anti-hail protection
Прошло 50 лет со дня начала противоградовой защиты (1967 г.), проводимой в районах региона Центрального Кавказа, с применением частиц кристаллизующего реагента (ЧКР) йодистого серебра (Agl). Исследования показывают, что с увеличением: среднего годового количества засеянных градоопасных и градовых облаков (Мов) отмечается увеличение среднего годового количества противоградовых ракет (Мпгр), снаряженных ЧКР Agl и приводящих к загрязнению окружающей среды; значений Мпгр отмечается увеличение среднего годового количества числа онкологических заболеваний (Моз) на защищаемых территориях Андроповского и Кочубеевского и Шпаковского районов Ставропольского края. Для объективной оценки влияния Мпгр на количество Моз кожи (Мзк) и органов дыхания (Мод) построены уравнения регрессии, рассчитаны коэффициенты парной корреляции и детерминации, связывающие между собой значения Мпгр с Мзк, Мпгр с Мод. Так как значения этих коэффициентов оказались больше критического значения, приведенного в таблице распределения Стьюдента, то они являются надежными и могут служить доказательством существования связей между значениями Мпгр и Мзк, между значениями Мпгр и Мод Андроповского, Шпаковского и Кочубеевского районов Ставропольского края.
Fifty years have passed since the beginning of anti-hail protection (1967) provided in the Central Caucasus areas with the application of crystallizing reagent particles (CRP) of argentum iodide (Agl). The research shows that with the increase in: average annual number of sown hail-risky and hail clouds (Ncls) there is an increase in average annual number of anti-hail rockets (Nahr) supplied with CRP of Agl and leading to environmental pollution; the values of Nahr there is an increase in average annual number of cancer diseases (Ncd) on the protected territories of Andropovskyi and Kochubeevskyi districts. For the objective evaluation of the Nahr effect on the number of skin cancer (NSc) and respiratory organs (Nra) regression equations were constructed, pair correlation and determination coefficients connecting the values of Nahr with NSc and Nahr with Nro were calculated. As these coefficient values proved to be more than the critical value given in the Student's allocation table they are reliable and can serve as a proof of the relation between Nahr and NSc values and between Nahr and NSc values of Andropovskyi and Kochubeevskyi districts. The objective method of hail breaking on the protected areas based on estimating optimal application and firing rates in these clouds has been worked out. From 2003 to 2007 the method was being experimentally checked on the stuffs of the protected area of Stavropol militarized service on active hail influencing and other geophysical processes. It was successfully implemented into operational activities of this service. The average physical efficiency of anti-hail protection was estimated at 95,7%. This method can be recommended to different countries when planning and carrying out scientific, experimental and production activities on influencing hailing.
Ключевые слова: засеянные градовые облака, противоградовая защита йодистое серебро, предельно допустимые концентрации, онкологические заболевания.
Key words: sewn hail clouds, anti-hail protection, argentum iodide, maximum permissible concentrations, cancer diseases.
ВВЕДЕНИЕ
Противоградовая защита (ПГЗ) в Ставропольском крае была начата в 1995 г. В ее основу положена концепция ускорения процесса осадкообразования в зоне формирования условий для зарождения и роста града объектов воздействия (ОВ) 1-4-й категории [1, 3]. Засев ОВ осуществлялся противоградовыми ракетами (ПГР) «Алазань-6» («А-6»), диспергирующими частицы кристаллизующего реагента (ЧКР) йодистого серебра (Agi) и продукты их сгорания на уровне изотермы минус 6 ± 3 °С (на высотах Н ~ 4-5 км над у. м.). До 1999 г. физическая эффективность ПГЗ составляла не более 65%.
С 2000 г. в ПГЗ Ставропольского края были привлечены новые разработанные методы воздействия на градовые процессы [5, 6, 8-11, 14, 15], совершенствованные методы критериев засева ОВ 2-й категорий [12] и методы оценки годовых норм расхода ПГР в текущем году и в сезоне следующего года [9]. В результате на защищаемой территории (ЗТ) Ставропольского края в 2003-2007 гг. было отмечено увеличение: годовых норм расхода количества ПГР (Nnrp) «А-6» от 1990 до 4572 шт.; физической эффективности (ФЭ) ПГЗ -от 87,5 до 99,9%; рентабельности (Р) - от 3 до 9,3 руб.
Увеличение количества NnrP «А-6» можно объяснить как расширением площадей защищаемой территорий (ЗТ) от 590 до 680 тыс. га, так и увеличением интенсивности развития градовых процессов в районах Ставропольского края. Для их подавления требовался более массированный засев ОВ 1-4-й категорий ПГР «А-6», снаряженных ЧКР Agl.
Увеличение на ЗТ количества ПГР «А-6» и/или массы Agl (MAgl), при проведении ПГЗ, может сыграть как положительную, так и отрицательную роль. Положительный эффект проявляется в уменьшении числа градобитий и увеличении физической и экономической эффективности ПГЗ, а отрицательный эффект - в увеличении загрязненности атмосферы, почвы и воды в открытых водоемах [2, 16, 17] и количества различных болезней.
Целью представленной работы является оценка влияния на организм человека ЧКР Agi и продуктов сгорания ПГР «А-6» после их вступления в реакцию с различными химическими веществами и соединениями в атмосфере, почве и воде, способствующих появлению онкологических заболеваний кожи (ЗК), органов дыхания (ОД) и желудочно-кишечного (ЖКТ).
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
1.1. Материалы исследований
В основу материалов исследования были положены значения: — радиолокационных параметров засеянных ОВ 1-4-й категорий, развивающихся на ЗТ Ставропольского края в мае-сентябре 2003-2006 гг.;
— площадей (S,-ЗТ) и объемов (S,-ЗТ, м3) распространения ЧКР Agi на ЗТ Андроповского (S^- ^ = 2363 км2), Кочубеевского (5ЗТ Ко. = 2388 км2), Шпаковского (5ЗТ Шп. = 819 км2) и КТ Красногвардейского (Sct Кр. = 2263 км2) районов Ставропольского края, отделенные друг от друга буферной зоной, в качестве которой привлекался Изобильненский район (рис. 1);
- объемов распространения ЧКР Agi, которые рассчитывались с помощью уравнения:
Vi3[=St3I-AH, (1)
где AH ~ 5 км - мощность слоя распространения ЧКР Agi в атмосфере исследуемой территории; SiЗТ (км3) - площадь ,-й ЗТ;
- годового количества засеянных ОВ 1-4-й категорий (ЛГОВ, шт.) и норм расхода в них количества ПГР «А-6» (ЛгПгР, шт. «А-6»);
- годовых норм расхода количества массы Agi (MUAgi, кг и M2, Agi, мг) в ОВ 1-4-й категорий, которые рассчитывались с помощью уравнения:
МИА$ =ЛГ,ПГР-'И. (2)
где m = 26,4 г - масса Agi, содержащаяся в одной ПГР «Ал-6»;
- годовых норм расхода массы ЧКР Agi Mi2Agi (мг) на единицу площади ЗТ (Sj ЗТ , см2), которые рассчитывались с помощью уравнения:
Qu2A$=Mi2Ag/Si3T, (3)
где Qu (мг/см2);
- годовых норм расхода массы ЧКР Agi Mi2Agi (мг) в единице объема ЗТ, (Q2,- мг/м3), которые рассчитывались с помощью уравнения:
Ô2,'2AgI = Mi2A$/Vi?ï> (4)
где
Q2Agi ,- (мг/м3);
N^, и Nw-y человека на ЗТ районов Ставропольского края.
1.2. Методы исследований
Методы исследований предусматривали:
- выбор районов КТ и буферной зоны относительно районов ЗТ с учетом аэросиноптических условий, наблюдаемых в регионе Центрального Кавказа и характеризующихся воздушными массами и ОВ 1-4-й категорий, имеющих в 7080% от всех взятых случаев западную составляющую перемещения (рис. 1) [7, 13, 14, 16]
- расчет статистических характеристик параметров N0B, NnrP,
M1iAgb M2iAgb 611 2Agb Qli2Agb N3^ М0Д и МЖКТ;
- оценку различия между соответствующими значениями параметров, рассчитанных на ЗТ Андроповского (Ан.), Ко-чубеевского (Ко.), Шпаковского (Шп.) и на контрольной территорий (КТ) Красногвардейского (Кр.) районов Ставропольского края, с привлечением непараметрических U-критериев Манна-Уитни [18]; расхождения меду этими параметрами являются статистически значимыми при n1 = n2 = 4 (число лет) и уровне значимости а = 0,05 (критерий двусторонний), когда наблюдаемое значение U больше верхнего значения, приведенного в таблице или равно ему (U > U1T) а U2 - меньше нижнего значения, или равно ему (U > U2t);
- построение уравнений регрессии, связывающие годовые нормы расхода количества NnrP «А-6» и/или массы Agi M2iAgI с МЗК и М0Д на ЗТ Ан., Ко. и Шп. и КТ Кр. районов Ставропольского края.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
2.1. Обоснование выбора ЗТ Ставропольского края как объекта для оценки влияния ЧКР Agi на организм человека
Выбор Ставропольского края, как объекта для исследования, был обусловлен высокой стабильностью результатов статистических характеристик: засеянных ОВ 1-4-й категорий (N0B = 291 шт.), норм расхода количества ИГР «Алазань» (NnrP = 3659,6 шт.), физической и экономической эффективности ИГЗ (ЭФ = 97,6 % и ЭЭ = 360 млн руб. соответственно), с соответствующими значениями среднеквадратических отклонений (о) и вариаций (V). Для N0B о = 131,3 шт., а V = 0,45; NnrP «Алазань-6» о = 1346 шт., а V= 0,37; ЭФ о = 5,2 %, а V = 0,05; ЭЭ о = 313,5 млн руб., а V = 0,87. Выше преведен-ные результаты являются лучшими среди ВС РФ. получены не с помощью:
- метода конкуренции [19] и действующего метода УИО [1, 3], а с помощью двух новых разработанных методов воз-
Рис. 1. Расположение зТ в Ан, Ко, Шп. и КТ Кр районах
Ставропольского края.
действия, включающих в себя: «Метод прерывания града на подступах защищаемой территории со стороны вторжения градовых облаков [14] и «Метод прерывания града на защищаемых территориях региона Центрального Кавказа» [15], которые не имеют аналога, подтверждены патентом [8] и внедрены в производственных работах ПГЗ, проводимой Ставропольской ВС по настоящее время;
- существующих критериев засева ОВ 1-4-й категорий [1, 3], а с помощью совершенствованного критерия засева ОВ 2-й категорий [12];
- существующего метода оценки годовых норм расхода ПГР в текущем году [1], а с помощью совершенствованного метода оценки норм расхода количества ПГР (ЛПгр) «А-6» и его переходящего запаса в сезоне следующего года [9].
ЗТ включала в себя Ан., Ко. и Шп., а КТ - Кр. районы Ставропольского края (рис. 1).
2.2. Химические превращения Agi в атмосфере при проведении ПГЗ
Согласно ГОСТ 12.1.007-76 ЧКР Agi и продукты его сгорания относятся к высоко опасным веществам 2-4-го класса. Они могут оказать вредное физическое воздействие (ВФВ) на окружающую среду, вызывая загрязнение атмосферного воздуха, почвы и воды в открытых водоемах [16]; появление различных болезней, в том числе, и онкологических. Основным загрязнителем считается Agi, предельный выброс которого не должен превышать ПДК, равных в атмосфере 0,5 мг/м3, в воде водоемов 0,05 мг/л и почве 2820 мг/л [4].
Рассмотрим, какие химические реакции могут наблюдаться в период проведения ПГЗ после попадания ЧКР Agi и продуктов его сгорания в атмосфере [13].
На свету Agi разлагается образованием частиц йода и серебра: 2AgI(TB) 2Ag(TB) + I2(TB).
Йод, вступая в реакцию с водой, образует:
- йодоводородную кислоту 12(ТВ) + Н20 ^ Н + НЮ;
- йодноватую кислоту 5НЮ ^ НЮ3 + 212 + 2Н20 и 12 + SOз + Н2О ^ 2НЮз + 502;
- серную кислоту 12 + S03 + 2Н20 ^ 2Н1 + Н^04.
В состав реагента входит нитрат серебра, который в атмосфере, подвергаясь гидролизу, образует азотную кислоту:
AgN0з + Н2О ^ Ag0H + НШз,
а под действием грозовых разрядов разлагается на
2AgN03 ^ 2Ag + 2Н02 + 02;
Н02, взаимодействуя с водой, дает азотную и азотистую кислоты:
2Ш2 + N,0 ^ HN02 + НШ3.
Приведенные выше химические реакции показывают, что процессы, происходящие в атмосфере при попадании в нее Agi и продуктов его сгорания, способствуют образованию различных кислот и до-
полнительно повышают кислотность выпадающих атмосферных осадков
[17].
Йод в небольших дозах угрозы для здоровья не представляет, а в больших концентрациях оказывает разрушительное воздействие на белковые структуры клеток тела. Он хорошо всасывается из пищеварительного тракта в кровь, после чего наступает общее отравление с признаками поражения центральной нервной системы, печени, сердечно-сосудистой системы и почек. Смертельная доза для взрослого человека, в пересчете на кристаллический йод, составляет 2 грамма.
Серебро - важный для организма микроэлемент, необходимый для нормального функционирования желез внутренней секреции, мозга и печени. Но серебро является тяжелым металлом и его насыщенные растворы не полезны человеку. При приеме 2 г солей серебра возникают токсические явления, а при дозе в 10 г вероятен летальный исход.
При изучении бактерицидных свойств серебра было выявлено, что решающую роль здесь играют положительно заряженные ионы серебра (Agi +), ионизация которых повышает активность в водных растворах. Катионы серебра подавляют деятельность фермента, обеспечивающего кислородный обмен у простейших микроорганизмов болезнетворных бактерий, вирусов и грибков (порядка 700 видов патогенной «флоры» и «фауны»). Скорость их уничтожения зависит от концентраций ионов серебра в растворе. Доказано, что серебро в ионном виде обладает бактерицидным, противовирусным, выраженным противогрибковым и антисептическим действием и служит высокоэффективным обеззараживающим средством в отношении патогенных микроорганизмов, вызывающих острые инфекции.
Действие серебра специфично не по инфекции (как у антибиотиков), а по клеточной структуре. Любая клетка без химически устойчивой стенки подвержена воздействию серебра. Особый интерес представляет действие ионов серебра на клетки микроорганизма. Обнаружено, что при инкубации костного мозга мышей и микроорганизмов в растворе, содержащем ионы серебра, морфология эритроцитов и лейкоцитов оставалась неизмененной, тогда как микроорганизмы полностью уничтожались. В настоящее время широкое применение получили нанотехнологии создания и использования наноразмерных частиц серебра, имеющих размеры 25-45 нм и чрезвычайно большую удельную площадь поверхности. Это позволяет увеличить область контакта с бактериями и вирусами, значительно улучшая его бактерицидные действия. Они успешно могут быть применены и в ПГЗ, что позволит в сотни раз снизить их концентрацию с сохранением всех бактерицидных свойств.
2.3. Статистические характеристики параметров, применяемых в ПГЗ 2.3.1. Исследование связи засеянных Agi с Л^ПГР «А-6»
Для оценки ВФВ Agi и продуктов его сгорания на живые организмы важно знать количество засеянных ОВ 1-4-й категорий и израсходованных в них ИГР «А-6». В табл. 1 представлены статистические характеристики (средних-средних, среднеквадратичных отклонений - о) засеянных ОВ 1-4-й категорий (М0В), развивающихся на ЗТ районов Ставропольского края. Распределения числа:
- ОВ 1-2-й и 3-й категорий характеризуются цикличностью с двумя максимумами (в июне 47 и 23,5 и августе 48 и 28,3 соответственно), а ОВ 4-й категорий;
- одновершинным максимумом в августе (5,5 случаев). Ио-лученные результаты обусловлены синоптическими процессами, развивающихся в Центральных районах Северного Кавказа.
Формирование ОВ 1-4-й категорий, развивающихся на ЗТ Ставропольского края:
- в мае, июле и сентябре обуславливалось внутримассовы-ми процессами, прохождением слабых холодных и теплых фронтов и фронтов окклюзии [Ват], количество которых достигало М0В = 98,4 шт.;
- в июне и августе - прохождением хорошо выраженных в поле давления, температуры и влажности холодных фронтов и фронтов окклюзии по типу холодного, в сопровождении интенсивных ливней, катастрофических градобитий и сильных шквалов, количество которых достигало М0В = 155 шт.
В табл. 2. представлено распределение средних месячных норм расхода количества ИГР «А-6» на ЗТ районов Ставропольского края. В мае, июле и сентябре было израсходовано 1320 шт., а в июне и августе -1980 шт. «А-6».
Совместный анализ табл. 1 и табл. 2 позволил выявить увеличение количества МИГР «А-6» с увеличением засеянных М0В, обусловленных синоптическими процессами, сопровождающихся интенсивными градовыми процессами и катастрофическими градобитиями. В мае, июле и сентябре количество М0В = 98,4 шт. ОВ, а NGUH = 1320 шт. «А-6», в июне и августе М0В = 155 шт. ОВ, а МИГР = 1980 шт. «А-6». Это может повлиять на загрязнение окружающей среды ЧКР Agi, способствующих появлению различных болезней, в том числе и онкологических. Оценка различия в расхождении значений параметров М0В и МИГР между избранными месяцами является статистически значимой.
Таблица 1. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЗАСЕЯННЫХ ОВ 1-4-Й КАТЕГОРИЙ НА ЗТ
СТАВРОПОЛЬСКОГО КРАЯ
Статистические Месяц
характеристики V VI VII VIII IX V-IX
ОВ 1-2-й категории
Мов, шт. 21,5 47,0 38,5 48,0 6,3 161,3
0NoB, шт. 12,4 47,4 25,0 31,0 4,0 96,5
ОВ 3-й категории
Мов, шт. 6,0 23,5 15,0 28,3 6,8 79,6
0NoB, шт. 1,8 16,6 9,5 5,0 5,7 26,7
ОВ 4-й категории
Мов, шт. - 3 3,5 5,5 0,8 12,8
0NoB, шт. - 4,4 3,8 5,7 0,7 6,7
Таблица 2. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ СРЕДНИХ МЕСЯЧНЫХ И ГОДОВЫХ НОРМ
РАСХОДА ПГР «А-6» В РАЙОНАХ ЗТ СТАВРОПОЛЬСКОГО КРАЯ
Район Месяц
V VI VII VIII IX V-IX
Ан. 104,2 271,5 205,7 325,4 59,6 966,4
Ко. 102,0 600,5 505,3 615,2 101,0 1924,0
Шп. 41,0 72,0 187,3 95,5 14,4 410,2
Всего 247,2 944.0 898.3 1036.1 175.0 3300,6
2.3.2. Исследование связи между NnrP «А-6» с N03
В табл. 3 представлены значения параметров, необходимых для оценки влияния Agl на онкологические заболевания человека. При ее составлении исходили из следующих соображений. Если в одной ПГР «А-6» содержится 26,4 г. Agi, то средний годовой расход ПГР на ЗТ:
- Ан. района в количестве Лдгг = 996,5 шт. «А-6» составит соответственно: MUAgi = 25,5 кг Agi; и M2iAgi = 2,6 • 107 мг;
QuAgi/s^r = 1 • 10-3 мг/см2; Q2iAgi/Fîr = 2,2 • 10-6 мг/м3;
- Ко. района в количестве МПГР = 1924 шт. «А-6» составит соответственно: MUAgi = 50,8 кг Agi; и M^i = 5,1 • 107 мг, Qu Agi/ хзТ = 2 • 10-3 мг/см2; Q2iAgi^ = 4,3 • 10-6 мг/м3;
- Шп. района в количестве МПГР = 410,2 шт. «А-6» составит Mu Agi = 10,8 кг Agi; и M2,Agi = 1,2 • 107 мг, Qu Agi^ = 1 • 10-3 мг/ см2; Q2iAgi/^Зг = 3 • 10-6 мг/м3;
- Ставропольского края в количестве МПГР = 3300,7 шт. «А-6» составит M2i Agi = 87,1 кг Agi и M2i Agi = 8,7 • 107 мг; Qu = 1,6 • 10-3 мг/см2; Q2i Agi/Fîr = 3,1 • 10-6 мг/м3.
Допускалось, что ЧКР Agi полностью остаются на ЗТ Ставропольского края. Значения параметров, VЗТ, M2i Agi, Qu Agi/Sîr и Q2i Agi/V;iT рассчитывались с помощью формул (1)-(4), приведенных в разделе «Материалы исследований» этой статьи. В табл. 3 также представлены значения площадей ЗТ (.Зт) и мощностей слоя (АМЗТ), распространения Agi.
В табл. 4 представлено распределение статистических характеристик (средних-средн., среднеквадратических отклонений - о и вариаций - V) средних годовых норм расхода количества: Мпгр , M2iAgi, QuAg^ и Q2iAeVv3T на ЗТ Ан. (числитель) и Ко. (знаменатель) районов Ставропольского края. Из таблицы следует, что значения NnrP , на ЗТ: Ан. района изменяются от 676 до 1272, составляя в среднем 966,5 шт. «А-6», а на ЗТ Ко. района - от 1129 до 2841, составляя в среднем 1924 шт. «А-6». Расхождение между их средними годовыми нормами расхода ИГР «А-6» на ЗТ Ан. и Ко. районов, является существенным, так как U = 15 = U1T = 15 и U2 = 1 = U2T = 1. На статистически значимом уровне различаются также значения M2i Agi , Q1; Agi/VîT и Q2i Agi/V;n..
В таблице 5 представлены статистические характеристики среднего годового количества онкологических заболеваний кожи (МЗК) и органов дыхания (М0д) на ЗТ и КТ районов Ставропольского края.
Значения МЗК на ЗТ Ан. района изменяется от 8 до 17, составляя в среднем 13,2; Ко. района - от 40 до 48, составляя в среднем 43,8; Шп. района - от 46 до 75, составляя в среднем 64,1 и на КТ Кр. района - от 26 до 31, составляя в среднем 28,8. На ЗТ Ко. района среднее значение МЗК = 43,8 в 3 раза больше значения, наблюдаемого на ЗТ Ан. района (МЗК = 13,2) и 1,5 раза больше значения, наблюдаемого на КТ Кр. района (МЗК = 28,8), но в 1,5 раза меньше значения, наблюдаемого на ЗТ Шп. района (МЗК = 64,1) [13].
Значения М0д на ЗТ Ан. района изменяются от 8 до 21, составляя в среднем 14,3; Ко. района - с 36 до 44, составляя в среднем 40,5; Шп. района - от 39 до 47, составляя в среднем 43,8; а на КТ Кр. района - с 19 до 21, составляя в среднем 19,5. На ЗТ Ко. района среднее значение М0Д = 40,5 почти в 3 раза больше значения, наблюдаемого на ЗТ Ан. района (МЗК = 14,3) и в 2 раза больше значения, наблюдаемого на КТ Кр района (МЗК = 19,5), но на 3, меньше наблюдаемого на ЗТ Шп. района (МЗК = 43,8).
ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКИЕ НАУКИ
Оценка влияния на окружающую среду йодистого серебра.
Таблица 3. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЗНАЧЕНИЙ ПАРАМЕТРОВ НА ЗТ РАЙОНОВ
СТАВРОПОЛЬСКОГО КРАЯ
Район §ЗЪ АНзт, Vзт, м3 Мкддь Mî/Agl, QiZ Agl/Syp Q2/AgI/VЗТ,
км2 км, шт. кг мг мг/см2 мг/м3
Ан. 2388 5 1,2 • 1013 966,5 25,5 2,6107 1-10-3 2,210-6
Ко. 2363 5 1,2 • 1013 1924,0 50,8 5,1107 210-3 4,310-6
Шп. 819 5 0,4 • 1013 410,2 10,8 1,1-107 110-3 2,810-6
Всего 5570 5 2,8 • 1013 3300,7 87,1 8,7107 1,610-3 3,110-6
Таблица 4. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ СТАТИСТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПАРАМЕТРОВ
Мзк, Мадд , ОпАл И 02Дд| НА ЗТ АН. (ЧИСЛИТЕЛЬ) И КО (ЗНАМЕНАТЕЛЬ) РАЙОНОВ СТАВРОПОЛЬСКОГО КРАЯ
Район Годы Статистические характеристики Оценка
2003 2004 2005 2006 Всего Средн. о V
Годовые нормы расхода количества ПГР (AW), шт.
Ан. 861 1272 1054 676 3866 966 256 0,26 +
Ко. 1129 2841 1844 1882 7696 1924 703 0,36
Годовые нормы расхода массы Agi (M2/AgI = A • 106 мг/м3)
Ан. 22,7 33,6 27,9 17,8 102 25,5 6,8 0,26 +
Ко. 29,8 75 48,7 49,7 203 50,8 18,5 0,36
Годовые нормы расхода массы Agl на единицу площади (Qi,AgI/s3T = A • 10-2 мг/см2)
Ан. 0,9 1,4 1,2 0,7 4,2 1,1 0,3 0,26 +
Ко. 1,3 3,2 2,3. 2,1 8,9 2,2 0,8 0,36
Годовые нормы расхода массы Agl в единице объема (Q2i Agi/v3T = A • 1С -6 мг/м3)
Ан. 1,9 2,8 2,3 1,5 8,5 2,2 0,6 0,16 +
Ко. 2,5 6,3 4,1 4,2 17,1 4,3 1,6 0,23
Расхождения между средних значений параметров N3K и N<^, наблюдаемых на ЗТ Ко., Ан., Шп. и КТ Кр. являются статистически значимыми [18], так как выполняется следующее условие: U1 = 16 > U1T = 15 и U2 = 0 < U2T = 1. Исключение составляет значения N<^ на ЗТ Ан. (N<^ = 14,3) и КТ Кр. (N<^ = 19,5) районов, где расхождение между ними являются статистически не значимыми: Ui = 12,5 < Uit = 15; U2 = 3,5 > U2T = 1 [18]. Это обозначается знаком «—» в последнем столбце «Оценка» табл. 5.
Рассмотрим, что является причиной столь значимого увеличения числа онкологических заболеваний (N3R; и N<^) в Шп. районе при сравнительно низких значениях следующих параметров: Ngp, Nnrp, М2,- Agi, Qu Agi/s^ и 02,- Agi/F3X .
Исследования показывают, что на Северном Кавказе воздушные потоки в 70-80% от всех взятых случаев имеют западную составляющую перемещения [7, 10, 14]. Такую составляющую перемещения имеют и большинство засеянных ОВ 1-4-й категории на ЗТ Ан., Ко. (наветренная сторона) и Шп. (подветренная сторона) районов Ставропольского края (рис. 1). В реальной атмосфере засеянные ОВ, перемещаясь по направлению ведущего потока, могут существенно уменьшить концентрацию Agi и его производных на ЗТ Ан. и Ко. районов и увеличить их не только на ЗТ Шп. района, но и на контрольной территории (КТ) Кр. района, расположенной с подветренной от ЗТ стороны. Выше сказанное может оказаться одной из возможных причин увеличения числа онкологических заболеваний на ЗТ Шпаковского района и требует дальнейших экспериментальных исследований.
Таблица 5. СТАТИСТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ОНКОЛОГИЧЕСКИХ
ЗАБОЛЕВАНИЙ НА ЗТ И КТ РАЙОНОВ СТАВРОПОЛЬСКОГО КРАЯ
Район Годы Статистические характеристики Оценка
2003 2004 2005 2006 ZWcs Мод СТОД Vos
Заболевание кожи (Л/зк)
Ан. 13 17 15 8 53 13,2 3,9 0,29 (+)
Ко. 41 48 40 46 175 43,8 3,9 0,02
Ан. Кр. 13 17 15 8 53 13,2 3,9 0,29 (+)
29 31 29 26 115 28,8 2,1 0,02
Ко. 1 48 40 46 175 43,8 3,9 0,02 (+)
Кр. 9 31 29 26 115 28,8 2,1 0,02
Заболевание органов дыхания (Лод)
Ан. 21 16 8 12 57 14,3 5,6 0,08 (+)
Ко. 36 41 41 44 162 40,5 3,3
Ан. 21 16 8 2 57 14,3 5,6 0,39 (-)
Кр. 21 18 19 20 78 19,5 1,5 0,08
Ко. 36 41 41 4 62 40,5 3,3 0,08 (+)
Кр. 21 18 9 20 78 19,5 1,5 0,08
Совместный анализ табл. 3-табл. 5, составленных для ЗТ Ан. (St = 2363 км2), Ко. (.Зт = 2388 км2) и Шп. (.Зт = 819 км2) районов, позволил выявить тенденцию увеличения годового количества онкологических заболеваний кожи (МЗК), органов дыхания (Мод) с увеличением значений МПГР «А-6», M2i Agi, Qu Agi/^ и Q2i Agi/vÎT. В Ан. районе значения Мпгр = 966,5 шт. «А-6», а МЗК = 13,2 шт., Ко. районе МПГР = 1924 шт. «А-6», а МЗК = 43,8 шт., Шп. районе МПГР = 410,2 шт. «А-6», а МЗК = 64,1 шт. Такая же закономерность отмечается и при изучении М0д.
50
40
30
20
N1 = 0.0196N1; R2 = 0,666; г = 0,816; Гкр = 0,707.
500
1 000
1 500
2 000
2 500
3 000
10
0
0
Расход ракет, N1 шт. (Ан)
Расход ракет, N1 шт. (Ко)
Рис. 2. График связи N3K и МОд с NnrP на ЗТ Андроповского и Кочу-
беевского районов Ставропольского края.
Из анализа таблицы 5 следует, что число онкологических заболеваний на ЗТ больше, чем на КТ, что подтверждает выше полученные предварительные выводы о возможном влиянии Agi и продуктов его соединения (йодово-дородной, йодноватой, азотной и серной кислот) на организм человека. В то же время оценка, проведенная с привлечением ^-критерия Манна-Уитни [11], показала не значимость расхождения между числом анализируемых болезней, наблюдаемых на ЗТ и КТ Ставропольского края.
Значения Q2i Agi/VîT в Ан., Ко и Шп. в районах Ставропольского края соответственно достигают 2,2 • 10-6, 4,3 • 10-6 и 3 • 10-6 мг/м3 и на 4-5 порядков меньше существующих ПДК, равных в атмосфере 0,5 мг/м3 или 5 • 10-1 мг/м3.
Оценки показывают, что для достижения значений концентраций QnAgI/V3r концентраций ПДК Agi потребуется не менее 170 тыс. лет. Если учесть, что Agi является еще и мигрирующим веществом, то для достижения уровня ПДК потребуется еще больше времени. Поэтому применение общеизвестных ПДК в оценках влияния ЧКР Agi на организм человека, являются неприемлемым, требует разработки новых ПДК с привлечением наноразмер-ных частиц Agi.
Чтобы сделать объективные выводы о влиянии ^ГР, M2,AgI и Q1,-AgI/s3r Q2, AgI/V3T на количество N3R и N<^, были построены уравнения регрессии и рассчитаны коэффициенты парной корреляции (г) и детерминации (R2 ), характеризующие тесноту связи между этими параметрами на ЗТ Ан. и Ко. районов.
Графики связи представлены на рис. 2. Видно, что расчетные значения коэффициентов парной корреляции, связывающие онкологические заболевания кожи и органов дыхания с годовыми нормами расхода ПГР равны соответственно 0,816 и 0,78. Так как значения этих коэффициентов корреляции больше критического значения (гкр = 0,707), при числе степеней свободы к = N - 2 = 6 и а = 0,05, приведенного в таблице распределения Стьюдента, то они являются надежными и могут служить доказательством существования статистических связей между ^ГР и N3R и между N^ и N<^.
ВЫВОДЫ
1. Формирование количества ОВ 1-4-й категорий обусловлено синоптическими процессами, сопровождающихся: внутримассовыми процессами; прохождением холодных и теплых фронтов и фронтов окклюзии различной интенсивности; катастрофическими градобитиями и сильными шквалами.
2. С увеличением на ЗТ Ставропольского края количества засеянных ОВ 1-4-й категорий увеличивается количество месячных и годовых норм расхода противоградовых ракет «А-6». Например, в мае, июле и сентябре N0B = 98,4 шт. ОВ, а ^ГР = 1320 шт. «А-6», в июне и августе N^ = 155 шт. ОВ, а ^ГР = 1980 шт. «А-6», что может привести к загрязнению окружающей среды Ставропольского края ЧКР Agi, способствующих появлению различных болезней.
3. С увеличением значений норм расхода Nmb М2,- Agi, Q1i
и Qn увеличивается и N<^ (это отмечается в 67% от всех взятых случаев). Например, в Андроповском районе значение ^ГР = 966,5 шт. «А-6», а = 13,2 шт. заболеваний, в Кочубеевском районе ^ГР = 1924 шт. «А-6», а = 43,8 шт. заболеваний.
4. Средние годовые нормы расхода массы Agl в единице объема облачного воздуха (Q2iAgi/V3T) в Ан., Ко. и Шп. районах достигают соответственно 2,2 • 10-6, 4,3 • 10-6 и 3 • 10-6 и на 4-5 порядка меньше существующих ПДК Agi, равных в атмосфере 0,5 мг/м3 или 5 • 10-1 мг/м3. Оценки показывают, что на ЗТ Ставропольского края, для достижения значений Q2I■Agl/Vзт значений ПДК потребуется не менее 170 тыс. лет.
5. Применение общеизвестных ПДК в оценках влияния ЧКР Agi на организм человека, является неприемлемым, требует разработки новых ПДК с привлечением наноразмерных частиц Agi.
6. Построены уравнения регрессии и рассчитаны коэффициенты парной корреляции (г) и детерминации (R2), характеризующие тесноту связи между параметрами норм расхода #ПГР, MAgi, Q2,■Agl/Sзт, QiiAgWiT и параметрами Nx и ^д, наблюдаемых на ЗТ Ан. и Ко. районов. Так как значения этих коэффициентов корреляции (0,816 и 0,78) больше критического значения (r^ = 0,707), при числе степеней свободы к = N - 2 = 6 и а = 0,05, то они являются надежными и могут служить доказательством существования связей между NHrP и ^К, N^P и No^
7. Приведенные в данной работе онкологические заболевания, по всей видимости, могли быть вызваны и другими не известными нам причинами, требующих дальнейших исследований.
Библиографический список
1. Абшаев М.Т. Активное воздействие на градовые процессы // Руководящий документ РД. 52.37.596-98. М, 1998. 32 с.
2. Абшаев М.Т., Малкарова А.М. Экологическая безопасность Российской технологии ПГЗ // Доклады Всероссийской конференции по физике облаков и активным воздействиям на гидрометеорологические процессы. Нальчик, 2005. С. 409-414.
3. Абшаев М.Т., Абшаев А.М., Малкарова А.М., Барекова М.В. Руководство по организации и проведению противоградовых работ. Нальчик: Печатный двор, 2014. 500 с.
4. Безопасные уровни загрязнения вредных веществ в окружающей среде. Свердловск: Научно-исследовательский институт общей коммунальной гигиены им. А.Т Сысина АМН СССР, 1990.
5. Березкин В.В., Ватиашвили М.Р., Макитов В.С., Федченко Л.М. Оценка времени достижения эффекта воздействия на градовые процессы // Труды ВГИ. 1991. Вып. 80. С. 149-156.
6. Ватиашвили М.Р, Березкин В.В., Бахсолиани М.Г. Исследование норм расхода реагента в градовых облаках различной интенсивности // Всесоюзная конференция по активным воздействиям на гидрометеорологические процессы. Киев, 1987. С. 177-181.
7. Ватиашвили М.Р, Капанадзе Н.И. Одикадзе М.Я. Перераспределение осадков в районах Восточной Грузии при воздействии на градовые процессы // Труды Всесоюзного семинара «Активные воздействия на градовые процессы и перспективы усовершенствования льдообразующих реагентов для практики активных воздействий», 1991. С. 243-251.
8. Ватиашвили М.Р, Джангуразов Х.Х., Кассиров В.П. Патент РФ № 2006 1221792, А 01 G.
9. Ватиашвили М.Р Совершенствование методики норм расхода ракет в текущем году и его переходящего запаса в сезоне следующего года при проведении работ по воздействию на градовые процессы // Циклы природы и общества. Материалы XVI Международной научной конференции. Ставрополь, 2008. С. 271-281.
10. Ватиашвили М.Р Прерывание града предварительным засевом облаков и облачных систем со стороны вторжения ОВ 3-4-й категории // Циклы природы и общества. Материалы XVI Международной научной конференции. Ставрополь, 2008. С. 281290.
11. Ватиашвили М.Р. Совершенствование методики расчета оптимальных норм расхода противоградовых ракет и интенсивности стрельбы при воздействии на градовые облака // Циклы природы и общества. Материалы XVI Международной научной конференции. Ставрополь, 2008. С. 290-300.
12. Ватиашвили М.Р. Уточненный критерий засева ОВ 2-й категории // Циклы природы и общества. Материалы XVI Международной научной конференции. Ставрополь, 2008. С. 300307.
13. Ватиашвили М.Р. Влияние на организм человека йодистого серебра, применяемого в противоградовой защите // Циклы природы и общества. Материалы XVII Международной научной конференции. Ставрополь, 2009. С. 192-201.
14. Ватиашвили М.Р. Метод прерывания град на подступах защищаемой территории со стороны вторжения градовых облаков // Наука. Инновации. Технологии. 2016. №4. С. 7-24.
15. Ватиашвили М.Р. Метод прерывания града на защищаемых территориях региона Центрального Кавказа // Наука. Инновации. Технологии. 2018. №1. С. 7-22.
16. Влияние противоградовых работ на загрязнение атмосферы и осадков продуктами активных воздействий на градовые процессы / Т.И. Воробьева и др. Труды ВГИ, 1990. Вып. 74. С. 145-151.
17. Заиков ПЕ. Кислотные дожди и окружающая среда. М.: Химия, 1991. 198 с.
18. Рунион Р Справочник по непараметрической статистике: Современный подход / перевод с английского Е.З. Демиденко. М.: Финансы и кредит, 1982. 198 с.
19. Сулаквелидзе ПК. Ливневые осадки и град. Л.: Пидрометеоиз-дат, 1967. 421 с.
References
1. Abshayev M.T. Aktivnoye vozdeystviye na gradovyye protsessy (Active influence on hail processes) // Rukovodyashchiy dokument RD.52.37.596-98.M (Steering document РД. 52.37.596-98). М., 1998. 32 p.
2. Abshaev M.T., Malkarova A.M. Ekologicheskaya bezopastnost' Rossyiskoy tekhnologii PGZ [The ecological safety of the Russian technology of anti-hail protection] // Doklady Vserossyiskoy konfer-entsii po fizike oblakov i aktivnym vozdeistviyam na gidrometeoro-logicheskie protsessy. Nalchik, 2005. P. 409-414.
3. Abshaev M.T., Abshaev A.M., Malkarova A.M., Barekova M.V. Ru-kovodstvo po organizatsii i provedeniyu protivogradovykh rabot [The Manual on organizing and executing of anti-hail works]. Nalchik: OOO «Pechatnyi dvor», 2014. 500 p.
4. Bezopasnye urovny zagryazneniya vrednymy veshchestvamy v ok-ruzhayushchei srede [Safe levels of the environmental pollution]. Sverdlovsk: Nauchno-issledovatelskyi institut obshchei kommunal-noi gigieny im. A.T. Sysina AMN SSSR, 1990.
5. Beriozkin V.V., Vatiashvili M.R., Makitov V.S., Fedchenko L.M. Otsenka vremeni dostizheniya effekta vozdeystviya na gradovye protsessy [Time estimation of the exposure effect on hailing]. Trudy VGI. Vol. 80. 1991. P. 149-156.
6. Vatiashvili M.R., Beriozkin V.V., Bakhsoliani M.G. Issledovanie norm raskhoda reagenta v gradovykh oblakakh razlichnoi inten-sivnosty. [The research on reagent application rate in hail clouds of different intensity] // Vsesoyuznaya konferentsiya po aktivnym vozdeistviyam na gidrometeorologicheskie protsessy. Kiev, 1987. P. 177-181.
7. Vatiashvili M.R., Kapanadze N.I., Odikadze M.Ya. Pereraspre-delenie osadkov v raionakh Vostochnoy Gruzii [Reallocation of the atmospheric precipitations in the Eastern Georgia area when influencing on hailing] // Trudy Vsesoyuznogo seminara «Aktivnye vozdeistviya na gradovye protsessy i perspectivy usovershenst-vovaniya l'doobrazuyushchikh reagentov dlya praktiki vozdeistvii». M.: Gidrometeoizdat, 1991. P. 243-251.
8. Vatiashvili M.R., Dzhangurazov Kh.Kh., Kassirov B.P. Patent RF № 2006 1221792, A 01 G.
9. Vatiashvili M.R. Sovershenstvovanie metodiki norm raskhoda ra-ket v tekushchem godu i ego perekhodyashchego zapasa v sezone sleduyushchego goda pri provedenii rabot po vozdeistviyu na gradovye protsessy [The improvement of methods of rocket application
rate in the current year and its carry-over storage in the next year season when executing works on influencing on hailing] // Tsikly prirody i obshchestva. Materialy XVI Mezhdunarodnoi nauchnoi konferentsii. Stavropol, 2008, P. 271-281.
10. Vatiashvili M.R. Preryvanie grada predvaritelnym zasevom oblakov i oblachnykh system so storony vtorzhenia OV 3-4-i kategorii [Hail breaking by a preliminary seeding of clouds and cloud systems from the direction of intruding of OV of the 3-4th categories] // Tsykly prirody i obshchestva. Materialy XVI Mezhdunarodnoi nauchnoi konferentsii. Stavropol, 2008. P. 281-290.
11. Vatiashvili M.R. Sovershenstvovanie metodiki raschiota optimal-nykh norm raskhoda protivogradovykh raket i intensivnosty strel'by pri vozdeistvii na gradovye oblaka [The improvement of design procedure of the optimum application rates of anti-hail rockets and shooting intensity when influencing on hail clouds] // Tsikly prirody i obshchestva. Materialy XVI Mezhdunarodnoi nauchnoi konferent-sii. Stavropol, 2008. P. 290-300.
12. Vatiashvili M.R. Utochnennyi kriterii zaseva OV 2-i kategorii [The verified seeding criterion for the 2-nd category objects of influence] // Tsikly prirody i obshchestva. Materialy XVI Mezhdunarodnoi nauchnoi konferentsii. Stavropol, 2008. P. 300-307.
13. Vatiashvili M.R. Vliyanie na organism cheloveka iodistogo serebra, primenyaemogo v protivogradovoi zashchite [The effect of argen-tum iodide used in anti-hail protection on a human body] // Tsikly prirody i obshchestva. Materialy XVII Mezhdunarodnoi nauchnoi konferentsii. Stavropol, 2009. P. 192-201.
14. Vatiashvili M.R. Metod preryvaniya grada na podstupakh zashch-ishchaemoi territorii so storony vtorzheniya gradovykh oblakov [The method of hail breaking next to the protected area from the direction of hail clouds intrusion] // Nauka. Innovatsii. Tekhnologii. 2016. №4. P. 7-24.
15. Vatiashvili M.R. Metod preryvaniya grada na zashchishchaemykh territoriyakh regiona Tsentralnogo Kavkaza [The method of hail breaking on the protected areas of the Central Caucasus region] // Nauka. Innovatsii. Tekhnologii. 2018. №1. P. 7-22.
16. Vliyanie protivogradovykh rabot na zagryaznenie atmosphery i osadkov produktami aktivnykh vozdeistvyi na gradovye protsessy [Anti-hail works effect on atmosphere and precipitations pollution with the products influencing actively on hailing] / T.I. Vorobieva i dr. Trudy VGI, 1990. Vol. 74, P. 145-151.
17. Zaikov G.E. Kislotnye dozhdi i okruzhayushchaya sreda [Acid rains and environment]. M.: Khimiya, 1991. 198 p.
18. Runion R. Spravochnik po neparametricheskoi statistike: Sovre-mennyi podkhod [Reference book on non-parametrical statistics: Modern approach] / the translation from English by Demidenko E.Z. M.: Finansy i credit, 1982. 198 p.
19. Sulakvelidze G.K. Livnevye osadki i grad [Cloudbursts and hailing]. L.: Gidrometeoizdat, 1967, 421 p.
