CC BY
27
УДК: 504.06: 550.42
ВЛИЯНИЕ ПУСКА РН СОЮЗ-2.1А С КОСМОДРОМА
«ВОСТОЧНЫЙ» НА СНЕЖНЫЙ ПОКРОВ РП 985
1 2 С.Н. Балыкин , А.Н. Савеленок
'Институт водных и экологических проблем СО РАН, Барнаул, E-mail: [email protected] 2Центр эксплуатации объектов наземной космической инфраструктуры, Москва,
E-mail [email protected]
Исследованы свойства и химический состав снеговых вод мониторинговых точек района падения фрагментов второй ступени ракеты-носителя Союз-2.1а как до, так и после ее запуска с космодрома. В единичных точках выявлено повышенное, относительно фона, содержание нитратов, водорастворимых марганца, алюминия, лития. Особую тревогу вызывает уровень содержания кадмия в пробе снеговой воды, извлеченной из-под фрагмента двигательной установки, превышающий ПДК.
Ключевые слова: район падения, ракета-носитель, экологическая оценка, снежный покров, тяжелые металлы, нефтепродукты, бенз(а)пирен.
Дата поступления 4.12.2016
Проведение экологического мониторинга в районах падения отделяющихся частей ракет-носителей (РП ОЧРН) неразрывно связано с обеспечением запусков космических аппаратов [1]. Район падения № 985, расположенный на Центрально-Якутской равнине, является неотъемлемой частью инфраструктуры космодрома «Восточный». На его территории упали фрагменты центрального блока ракеты-носителя Союз-2.1а., стартовавшей 28 апреля 2016 г. Для оценки возможного воздействия пуска в первую очередь исследован снежный покров как наиболее репрезентативный объект, депонирующий атмосферное загрязнение [2-4].
Результаты и их обсуждение
Снежный покров РП 985 характеризуется неоднородностью по мощности (от 10 до 40 см), плотности (от 0,5 до 0,8 г/см ), обилию включений растительного опада и химическому составу, что находит подтверждение в результатах наших исследований. Снеговые воды в РП 985 относятся к категории ультрапресных (< 200 мг/дм3). Хлориды, сульфаты, ионы кальция, магния, карбонаты и гидрокарбонаты присутствуют
в жидкой фазе снежного покрова большинства мониторинговых точек РП 985 в количествах, не превышающих пределов их обнаружения: <10, <10, <1, <1, <10 и <10 мг/дм3, соответственно.
Содержание нитратов в жидкой фазе снежного покрова РП 985 до пуска во всех образцах ниже 0,1 мг/дм . В после-пусковых пробах мониторинговых площадок № 3, 9 и 11 значения концентрации нитратов в талых снеговых водах возрастают, соответственно, до 1,41, 1,34 и 0,57 мг/дм3. Выше содержание нитратов также в образце, извлеченного из-под двигательной установки (0,34 мг/дм3), и в точках, расположенных на удалении 4 (точка № 12/1 - 0,30 мг/дм3) и 400 м (точка № 12/4 - 0,17 мг/дм ) от места падения этого фрагмента. Однако эти количества существенно ниже ПДК нитратов в воде (по N0^) - 45 мг/л [5] и соответствуют средневзвешенным значениям этого показателя в осадках на станциях фонового мониторинга Российской Федерации (0,4-2,1 мг/дм3) [6] и Дальневосточного Федерального округа (1,0 мг/дм3) [7].
Содержание нефтепродуктов во всех пробах ниже, чем в снеге бассейна Средней Оби (0,05 мг/дм3 [8]) и не пре-
Bulletin AB RGS [Izvestiya AO RGO]. 2016. Ш4 (43)
вышает нормативов для воды, расфасованной в емкости, - 0,05 мг/л (вода второй категории) [9], бенз(а)пирена - ниже пределов обнаружения (<50 нг/дм3).
Величины окисляемости природных вод изменяются в пределах от долей до десятков мгО/дм [10]. В большинстве образцов талой снеговой воды она ниже предела пороговых значений. Только в точке обнаружения фрагмента (Т 12) значение окисляемости достигает 17±5 мгО/дм , что обусловлено наличием в образце органических примесей. В соответствии с требованиями к составу и свойствам воды водоемов у пунктов питьевого водопользования величина ХПК не должна превышать 15 мгО/дм , в водных объектах зон рекреации допускается до 30 мгО/дм [10].
Содержание Мп в большинстве образцов снеговых вод из РП 985 находятся на уровне данных по Северной Сибири (0,0037 мкг/дм [8]), варьируя в пределах <0,0010-0,0086 мг/дм3. Только в пробе, отобранной на месте падения фрагмента, уровень концентрации марганца существенно выше (0,0380± 0,0008 мг/дм3). Известно, что для марганца характерна резко выраженная тенденция к биогенной аккумуляции в органогенных горизонтах [11-16]. Поэтому, наиболее вероятным источником поступления марганца в образец снега в месте падения является почвенный и растительный материал, вынесенный на поверхность снежного покрова при ударении фрагмента о поверхность. Превышений ПДК элемента в талой воде (0,1 мг/дм ) не выявлено [5].
По содержанию никеля также заметно выделяется образец снеговой воды в точке № 12. Здесь концентрация этого элемента составляет 0,0049±0, мг/дм3, тогда как в остальных пробах не превышает пределов обнаружения метода (<0,0002 мг/дм3). ПДК никеля для вод хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования 0,1 мг/дм , соответственно. Такое увеличение концентрации в снеговых водах точки № 12 не несет в себе никаких угроз.
Несмотря на относительно высокие концентрации лития в некоторых видах природных вод, он мало изучен. ПДК его в питьевых водах, расфасованных в емкости составляет 0,03 мг/дм . В талых снеговых водах исследуемого района содержание лития варьируют в диапазоне от 0,0027 до 0,0150 мг/дм3, при этом в пробах, отобранных до и после пуска, оно изменялось не значительно. Исключением является точка № 4, где в пробе талых снеговых вод после пуска зафиксирован существенный скачок концентрации лития до 0,087± 0,003 мг/дм3.
Содержание кадмия в жидкой фазе снега мониторинговых площадок варьирует от <0,00001 до 0,00005 мг/дм3. Существенно выше концентрация Сё в пробе снеговой воды точки № 12 (0,012±0,003). Эти значения в 12 раз превышают ПДК для вод хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования (ПДКВ = 0,001 мг/дм3), что характерно для ландшафтов горных редколесий и тундр Якутии над зонами разломов [17].
Рис. 1. Содержание лития в снеговых водах мониторинговых точек РП 985, мг/дм
Но возникновение подобных аномалий может быть связано не только с миграцией элементов в системе «снежный покров - подстилающий субстрат» [18], но и с морозобойным конденсированием аэрогенных эмиссий [19] техногенного происхождения. Так М.Д. Таркова [20] в зоне деятельности горнодобывающих предприятий Оймяконского района Якутии в талой снеговой воде выявила концентрации кадмия до 0,0204 ±0,0013 мг/дм3. И если в данном случае речь идет об усредненных значениях (п = 10), то в районе падения № 985 повышенное содержание кадмия обнаружено в снеговой воде в единственной пробе, извлеченной в месте падения фрагмента двигательной установки РН. Как уже отмечалось ранее, при ударении фрагмента о поверхность имел место вынос почвенного (органогенные и минеральные горизонты) и растительного материала на поверхность прилегающих к месту столкновения участков, что, очевидно, отразилось на химическом составе снежного покрова. Следует учесть и тот факт, что фрагмент, отскочив после падения, захватил частицы грунта и перенес их на своей поверхности в снежный покров места вторичного приземления, где впоследствии были отобраны пробы.
Концентрации алюминия в талых снеговых водах в мониторинговых точках РП 985 преимущественно находятся ниже 0,01 мг/дм3, реже достигая: 0,017 мг/дм3 (точка № 4 до запуска), 0,026 мг/дм3 (точка № 12/2 после запуска), 0,072 мг/дм (точки № 7 и 8 до запуска). Наиболее высокие значения были отмечены в пробах снега в месте падения фрагмента (точка №12 - 0,11 мг/дм3) и в 200 м от него (точка 12/3 - 0,12 мг/дм ).
Источником повышенного содержания алюминия в этих пробах может быть растительный материал, а в точке № 12 в том числе и почвенный. Нельзя исключить вклада и самого фрагмента. В любом случае уровень содержания алюминия в исследованных пробах не превышает нормативов для вод хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования (0,5 мг/дм3) и не окажет негативного воздействия на функционирование природных экосистем.
ПДК цинка составляет 1,0 мг/дм [5]. Превышений на исследуемой территории как до, так и после пуска не выявлено. В большинстве проб отмечено содержание <0,004 мг/дм , в отдельных образцах -0,079±0,02 (точка № 7, до пуска) и 0,240±0,05 мг/дм3 (точка № 8, до пуска).
Заключение
Химический состав и свойства снеговых вод, в целом, соответствуют природно-климатическим условиям региона и отражают фоновую ландшафтно-геохимическую обстановку, характерную для незагрязненных территорий. На месте обнаружения фрагмента двигательной установки в снеговых водах отмечено повышенное содержание алюминия, никеля, марганца, но только содержание кадмия оказалось существенно выше ПДК, что может быть обусловлено загрязнением в результате разброса почвенного и растительного материала при падении установки, а также поступлением с фрагментом.
В преобладающем большинстве проб концентрации химических веществ находятся ниже пределов обнаружения. Загрязнение имеет локальный характер и не несет угроз для нормального функционирования природных комплексов.
Список литературы
1. Кондратьев А.Д., Королева Т.В., Ефременков А.А. и др. Совершенствование системы экологического мониторинга районов падения отделяющихся частей ракет-носителей // Мир науки, культуры, образования. - 2012. - № 6 (37) - С. 482-486.
2. Василенко В.Н. Назаров Н.М., Фридман Ш.Д. Мониторинг загрязнения снежного покрова. - Л.: Гидрометеоиздат, 1985. - 181 с.
3. Теоретические основы биогеохимической экспертизы окружающей среды. - Хабаровск: Дальнаука, 1998. - 155 с.
Bulletin AB RGS [Izvestiya AO RGO]. 2016. No4 (43)
4. Козин В.В. Кузнецова Э.А. Физико-географические факторы пространственно-временной изменчивости снежного покрова нефтегазопромыслового региона. - Нижневартовск: Изд-во Нижневартовского гос. ун-та, 2015. - 151 с.
5. Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования. Гигиенические нормативы ГН 2.1.5.1315-03. - М., 2003.
6. Обзор состояния и загрязнения окружающей среды в Российской Федерации за
2014 г. [Электронный ресурс]. - URL: http://www.meteorf.ru/.
7. Обзор состояния и загрязнения окружающей среды в Российской Федерации за
2015 г. [Электронный ресурс]. - URL:http://www.meteorf.ru/.
8. Савичев О.Г., Иванов А.О. Атмосферные выпадения в бассейне Средней Оби и их влияние на гидрохимический сток рек // Изв. РАН. Серия географическая. - 2010. -№ 1. - С. 63-70.
9. Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды, расфасованной в емкости. СанПиН 2.1.4.1116-02. - М.: Минздрав России, 2002.
10.Гусева Т.В. Молчанова ЯП., Заика Е.А. Гидрохимические показатели состояния окружающей среды. - М.: Эколайн, 2000. - 87 с.
11. Виноградов А.П. Геохимия редких и рассеянных химических элементов в почвах. - М.: Изд-во АН СССР, 1957. - 238 с.
12.Ильин В.Б. Биогеохимия и агрохимия микроэлементов в южной части Западной Сибири. - Новосибирск: Наука, 1973. - 388 с.
13.Макеев О.В. Микроэлементы в почвах Сибири и Дальнего Востока. - М.: Наука, 1973. - 150 с.
14.Изерская Л.А. Пашнева Г.Е. Марганец, медь, кобальт в почвах Томского При-обья // Агрохимия. - 1977. - № 5 - С. 94-100.
15. Мальгин М.А. Биогеохимия микроэлементов в Горном Алтае - Новосибирск: Наука, 1978. - 271 с.
16.Иванов Г.М. Биохимия марганца и меди в ландшафтах Тункинского Прибайкалья. - Новосибирск: Наука, 1978. - 143 с.
17.Макаров В.Н. Геохимия снежного покрова таежных и мерзлотных ландшафтов Якутии // Лед и снег. - 2014. - № 1. - С. 73-80.
18.Макаров В.Н., Федосеев Н.Ф., Федосеева В.И. Геохимия снежного покрова Якутии. - Якутск: Изд-во ин-та мерзлотоведения СО АН СССР, 1990. - 152 с.
19. Тентюков М.П. Особенности формирования загрязнения снежного покрова: морозное конденсирование техногенных эмиссий (на примере районов нефтедобычи в большеземельской тундре) // Криосфера Земли. - 2007. - Т. XI. - № 4. - С. 31-41.
20. Таркова М.Д. Миграция свинца и кадмия в трофической цепи «почва-растение-северный олень» в зоне деятельности горнодобывающих предприятий (на примере Оймя-конского района Якутии): автореф. дис... канд. биол. наук. - Новосибирск, 2007. - 22 с.
References
1. Kondratyev A.D., Koroleva T.V., Yefremenkov A.A. i dr. Sovershenstvovaniye siste-my ekologicheskogo monitoringa rayonov padeniya otdelyayushchikhsya chastey raket-nositeley // Mir nauki, kultury, obrazovaniya. - 2012. - № 6 (37) - S. 482-486.
2. Vasilenko V.N. Nazarov N.M., Fridman Sh.D. Monitoring zagryazneniya snezhnogo pokrova. - L.: Gidrometeoizdat, 1985. - 181 s.
3. Teoreticheskiye osnovy biogeokhimicheskoy ekspertizy okruzhayushchey sredy. -Khabarovsk: Dalnauka, 1998. - 155 s.
4. Kozin V.V. Kuznetsova E.A. Fiziko-geograficheskiye faktory prostranstvenno-vremennoy izmenchivosti snezhnogo pokrova neftegazopromyslovogo regiona. - Nizhnevartovsk: Izd-vo Nizhnevartovskogo gos. un-ta, 2015. - 151 s.
5. Predelno dopustimye kontsentratsii (PDK) khimicheskikh veshchestv v vode vodnykh obyektov khozyaystvenno-pityevogo i kulturno-bytovogo vodopolzovaniya. Gigiyenicheskiye normativy GN 2.1.5.1315-03. - M., 2003.
H3eecmun AO PW. 2016. № 4 (43)
6. Obzor sostoyaniya i zagryazneniya okruzhayushchey sredy v Rossyskoy Federatsii za
2014 g. [Elektronny resurs]. - URL: http://www.meteorf.ru/.
7. Obzor sostoyaniya i zagryazneniya okruzhayushchey sredy v Rossyskoy Federatsii za
2015 g. [Elektronny resurs]. - URL:http://www.meteorf.ru/.
8. Savichev O.G., Ivanov A.O. Atmosfernye vypadeniya v basseyne Sredney Obi i ikh vliyaniye na gidrokhimichesky stok rek // Izv. RAN. Seriya geograficheskaya. - 2010. - № 1.
- S. 63-70.
9. Pityevaya voda. Gigiyenicheskiye trebovaniya k kachestvu vody, rasfasovannoy v emkosti. SanPiN 2.1.4.1116-02. - M.: Minzdrav Rossii, 2002.
10.Guseva T.V. Molchanova Ya.P., Zaika Ye.A. Gidrokhimicheskiye pokazateli sostoyaniya okruzhayushchey sredy. - M.: Ekolayn, 2000. - 87 s.
11.Vinogradov A.P. Geokhimiya redkikh i rasseyannykh khimicheskikh elementov v pochvakh. - M.: Izd-vo AN SSSR, 1957. - 238 s.
12.Ilyin V.B. Biogeokhimiya i agrokhimiya mikroelementov v yuzhnoy chasti Zapadnoy Sibiri. - Novosibirsk: Nauka, 1973. - 388 s.
13.Makeyev O.V. Mikroelementy v pochvakh Sibiri i Dalnego Vostoka. - M.: Nauka, 1973. - 150 s.
14.Izerskaya L.A. Pashneva G.E. Marganets, med, kobalt v pochvakh Tomskogo Priobya // Agrokhimiya. - 1977. - № 5 - S. 94-100.
15.Malgin M.A. Biogeokhimiya mikroelementov v Gornom Altaye - Novosibirsk: Nauka, 1978. - 271 s.
16.Ivanov G.M. Biokhimiya margantsa i medi v landshaftakh Tunkinskogo Pribaykalya.
- Novosibirsk: Nauka, 1978. - 143 s.
17.Makarov V.N. Geokhimiya snezhnogo pokrova tayezhnykh i merzlotnykh landshaftov Yakutii // Led i sneg. - 2014. - № 1. - S. 73-80.
18.Makarov V.N., Fedoseyev N.F., Fedoseyeva V.I. Geokhimiya snezhnogo pokrova Yakutii. - Yakutsk: Izd-vo in-ta merzlotovedeniya SO AN SSSR, 1990. - 152 s.
19.Tentyukov M.P. Osobennosti formirovaniya zagryazneniya snezhnogo pokrova: moroznoye kondensirovaniye tekhnogennykh emissy (na primere rayonov neftedobychi v bolshezemelskoy tundre) // Kriosfera Zemli. - 2007. - T. XI. - № 4. - S. 31-41.
20. Tarkova M.D. Migratsiya svintsa i kadmiya v troficheskoy tsepi «pochva-rasteniye-severny olen» v zone deyatelnosti gornodobyvayushchikh predpriyaty (na primere Oymya-konskogo rayona Yakutii): avtoref. dis... kand. biol. nauk. - Novosibirsk, 2007. - 22 s.
THE IMPACT OF SOYUZ-2.1A LAUNCH FROM SPACE PORT
«VOSTOCHNY» ON SNOW COVER AT SF 985
S.N. Balykin, A.N. Savelenok
'Institute for Water and Environmental Problems SB RAS, Barnaul, E-mail: [email protected] Center for Operation of Ground-based Space Infrastructure Facilities, Moscow, E-mail [email protected]
The properties and chemical composition of snow water sampled in the monitoring sites of the area of falling second stage fragments of the carrier rocket Soyuz-2.1A before and after its launch were studied. In some sites, the increased (as compared to the background) content of nitrate, soluble manganese, aluminum and lithium was detected. Of particular concern is exceeding MPC cadmium concentrations in the snow water sample taken from the under the propulsion devise fragment.
Key words: site of falling, carrier rocket, environmental assessment, snow cover, heavy metals, oil products, benzo(a)pyrene.
Received December 4, 2016
