Факультет

Студентам

Посетителям

Загрязнение территорий военно-промышленного комплекса. Химическое оружие и проблема его уничтожения

Загрязнение компонентов биосферы, происходящее в результате милитаризации, может составлять до 40% от общего мирового загрязнения почв, вод, атмосферы и других объектов окружающей среды.

В процессе военной деятельности изымаются из сельскохозяйственного оборота площади, равные сумме площадей Франции, Марокко, Португалии, Швеции и Таиланда. Территория, занимаемая полигонами, военными базами, аэродромами и т. д., составляет порядка 2,3 млн га (Рэуце, Кырстя, 1986).

В большинстве своем это загрязнение носит неспецифический характер: нефтепродукты, бытовые отходы и т. д. Для объектов военно-космического назначения специфическими загрязняющими веществами являются компоненты ракетного топлива: гидразиновое горючее, а также азотсодержащие окислители.

Опасность загрязнения природных сред высокотоксичными химическими соединениями представляют объекты хранения химического оружия. Освобождение планеты от оружия массового поражения находится в центре внимания как в России, так и за рубежом.

В январе 1993 г. Российская Федерация подписала «Конвенцию о запрещении разработки, производства, накопления и применения химического оружия». В связи с этим особую экологическую значимость приобрела проблема уничтожения запасов химического оружия.

Чем предопределяется опасность процесса уничтожения химического оружия (ХО)? Токсичность такого отравляющего вещества, как зарин, примерно в 1000, а зомана — в 2500 раз выше, чем токсичность особо опасных промышленных веществ, относящихся к первому классу опасности, со среднесмертельной дозой, равной 15 мг/кг (Кондратьев, Петрунин, 2007).

Объекты по уничтожению химического оружия потенциально опасны для природной среды в связи с возможностью химического воздействия продуктов детоксикации и деструкции отравляющих веществ (ОВ) на компоненты экосистем. Кроме того, при попадании этих продуктов в природную среду вероятна их трансформация в другие вещества. На сегодняшний день вопросы трансформации ОВ в окружающей природной среде, токсичности продуктов их деструкции и накопления в компонентах экосистем, механизмов воздействия на живые организмы малых и сверхмалых доз образующихся соединений практически не изучены.

Первые опыты уничтожения ХО были проведены в прошлом веке американскими специалистами, которые пошли по пути одностадийного процесса уничтожения ОВ методом сжигания. Созданные специализированные печи показали их недостаточную надежность, из-за чего отмечались случаи нарушения технологического режима с выбросом в атмосферу токсичных соединений (Кондратьев, Петрунин, 2007).

В России создана двухстадийная технология уничтожения ХО, предусматривающая химическую нейтрализацию ОВ при обычной температуре и нормальном давлении с последующей утилизацией образующихся реакционных масс методом сжигания или битумирования. Образующиеся битумно-солевые массы 4-го класса опасности (с токсичностью LD50 > 50 мг/кг), а также соединения, сорбированные поглотителем в процессе сжигания реакционных масс, подлежат захоронению на полигоне. Двухстадийная технология уничтожения ХО более безопасна и надежна (Кондратьев, Петрунин, 2007).

Тем не менее в районах расположения предприятий по уничтожению ХО должен проводиться комплексный экологический мониторинг. Структура системы экологического мониторинга окружающей природной среды в районе размещения объекта по уничтожению химического оружия (УХО) имеет свою специфику.

В соответствии с Программой по уничтожению ХО полное уничтожение запасов ОВ на территории Российской Федерации должно быть завершено в 2012 г.

В настоящее время на территории России действуют четыре объекта по уничтожению ХО категории 1 («Марадыковский» в Кировской области (с 2006 г.), в п. Леонидовка Пензенской области (с 2008 г.), в г. Почеп Брянской области (с 2009 г.), в г. Щучье Курганской области (с 2009 г.). Планируется строительство в г. Кизнер (Удмуртия) еще одного завода по уничтожению химического оружия.

В 2009 г. два объекта — в п. Горный в Саратовской области и в г. Камбарка в Удмуртии уже полностью завершили работы по уничтожению ХО. В настоящее время продолжаются работы по переработке отходов утилизации ХО.

На предприятиях в п. Горный и г. Камбарка осуществлялась переработка большинства запасов ОВ кожно-нарывного действия (иприта, люизита и ипритно-люизитных смесей), хранящихся на территории России. Практически полностью подвергнуты битумированию реакционные массы (РМ) от уничтожения двойных смесей. Переработаны высокотемпературным сжиганием РМ от уничтожения иприта.

В настоящее время на объекте «Горный» размещены два вида мышьяксодержащих отходов — РМ от уничтожения люизита, осуществленного на данном объекте, и арсенит натрия гидролизный, полученный при уничтожении люизита и последующей переработке РМ до сухих солей на объекте «Камбарка». На предприятии совершенствуются технологии переработки РМ и сухих солей арсенита натрия гидролизного в мышьяксодержащую востребованную продукцию. Более 20 т РМ уже переработаны методом электролиза с получением мышьяка и гипохлорита натрия (Капашин и др., 2010).

В нашей стране создана уникальная полномасштабная система государственного экологического контроля и мониторинга (СГЭКиМ) объектов хранения и объектов уничтожения ХО. Созданная СГЭКиМ обеспечивает контроль безопасности объектов уничтожения ХО со стороны специально уполномоченных органов государственной исполнительной власти (в настоящее время — Ростехнадзора, Росприроднадзора и Росгидромета), а также администрации регионов и других органов, в чьем ведении находятся вопросы уничтожения ХО.

Помимо того, что в состав лабораторного комплекса СГЭКиМ входят лаборатории биомониторинга и биотестирования, позволяющие вести наблюдения за состоянием компонентов природной среды в районах переработки оружия, в 2007—2009 гг. на базе РЦ СГЭКиМ Пензенской и Курганской областей созданы две межрегиональные лаборатории: лаборатория экотоксикологии и лаборатория общей токсикологии.

Развивается биоиндикационное направление оценки состояния природной среды близ мест уничтожения ХО с использованием методов альгоиндикации, лихеноиндикации, бриоиндикации, налиноиндикации, биоиндикации по гидробионтам и микробиоте почв. Осуществляются поиски наиболее информативных биоиндикаторов наземных и водных экосистем. Биоидикаторы подбираются как на основные токсические компоненты, образующиеся в процессе уничтожения ХО, так и на продукты трансформации этих веществ.

В качестве наиболее чувствительного биоиндикатора загрязнения природной среды мышьяком можно использовать макромицет Lepista nuda, для которого характерна тесная связь между содержаниями элемента в грибном теле и окружающей среде (Иванов, 2007).

Перспективным биоиндикатором загрязнения почв мышьяком рассматривается липа мелколистная Tilia cordata L. (черенки липы). Оценку степени загрязнения проводят по доле сухих почек, листьев и покраснению коры.

На объекте «Марадыковский» впервые в нашей стране начато уничтожение фосфорорганических ОВ (ФОВ) нервно-паралитического действия (Vx газов, зарина, зомана), а также продолжена детоксикация ипритно-люизитных смесей (так называемой двойной смеси, или ДС).

Общая формула ФОВ

(R0)CH3P(O)X,

где для Vx газов

Х= SCH2CH2N(CH2CH3)2, R = (СН3)2СНСН2, для зарина и зомана

X = F, R = (СН3)2СН и R = (СН3)3ССН(СН3) соответственно.

Основными продуктами детоксикации и трансформации ФОВ в природных средах могут быть метилфосфоновая кислота (МФК) и ее эфиры; серосодержащие соединения — алкил меркаптаны, диалкилдитианы; фторсодержащие соединения; изопропиловый, изобутиловый спирты; алкены; азотсодержащие соединения — моноэтаноламин, трибутиламин и их аммониевые соли, а также продукты их взаимодействия с природными карбонильными соединениями.

МФК является конечным продуктом гидролиза и универсальным маркером ФОВ. По химическим свойствам — это кислота средней силы, хорошо растворимая в воде. МФК устойчива в природных условиях и сохраняется в почве десятилетиями (Савельева и др., 2002). Некоторые производные МФК применяются в качестве пестицидов.

МФК при попадании в природную среду в низких концентрациях (< 0,1 моль/л) может оказывать комплексное негативное воздействие на растения, сопровождающееся изменением морфофизиологичесих и биохимических реакций (Огородникова, 2004). Увеличение активированных форм кислорода (АФК) в тканях растений может приводить к повреждению генозависимых процессов. Свободнорадикальная атака нарушает третичную структуру, вызывает агрегацию и денатурацию белков, что приводит к снижению их функциональной активности (Finkel, 2000). Индуцируя образование АФК, МФК вызывает повреждение биомолекул, клеточных структур, нарушение интенсивности метаболизма. У растений изменяется дыхательная активность и тепловыделение, отмечаются нарушения в пигментном комплексе, увеличивается активность антиоксидантного фермента пероксидазы, усиливается перекисное окисление липидов, снижается оводненность тканей, замедляется рост и накопление биомассы. Среди растений наибольшую чувствительность к МФК проявляют бобовые (пелюшка, чина луговая, клевер луговой, горошек мышиный), которые можно использовать при биомониторинге мест хранения и уничтожения фосфорорганических ксенобиотиков (Огородникова, 2004).

МФК оказывает воздействие и на антиоксидантную систему теплокровных животных. Так, у мышей под действием МФК происходила активация перекисного окисления липидов в эритроцитах и печени. Причем перераспределение продуктов перекисного окисления липидов у животных в ответ на интоксикацию МФК происходит так же, как и при отравлении четыреххлористым углеродом (Шингаренко, Плотникова, 2007).

Считается, что наиболее чувствительным показателем влияния загрязнения окружающей среды на организм является состояние иммунной системы животных (Иванов, 2007).

У крупного рогатого скота, выпасавшегося близ мест прежнего уничтожения химического оружия, установлен ряд отклонений от нормы по следующим параметрам:

  • относительному и абсолютному содержанию Т-лимфоцитов и В-лимфоцитов в периферической крови (клеточное звено иммунитета, синтез иммуноглобулинов);
  • фагоцитарной активности нейтрофилов и макрофагов (состояние фагоцитарной защиты организма);
  • концентрации иммуноглобулинов G-, М- и А-изотопов в сыворотке крови (гуморальное звено иммунитета);
  • бактерицидной активности сыворотки крови (Боряев, 2003).

Разнообразные реакции микроорганизмов на присутствие в среде МФК позволяют использовать одни из них в качестве биоиндикаторов, а другие — в качестве биоагентов при ремедиации загрязненных почв. Наиболее чувствительными индикаторами на МФК из фототрофных микроорганизмов являются цианобактерии вида Microchaete tenera (Ашихмина и др., 2007).

В то же время ряд микроорганизмов может использовать метилфосфонаты в качестве единственного источника фосфора. В этом случае присутствие МФК стимулирует размножение таких микроорганизмов. В лабораторных опытах выявлено, что бактерии Bacillus sp. и Pseudomnas sp. вызывают биодеградацию фосфорорганических загрязняющих веществ, вследствие чего среда обогащается минеральными фосфатами (Кононова, Несмеянова, 2002). Это свойство микроорганизмов лежит в основе технологий биоремедиации загрязненных фосфорорганическими соединениями почв.

Наибольшее стимулирующее действие (среди фототрофных микроорганизмов) МФК оказывает на почвенные водоросли группы Cyanophyta (Cyanobacteria), которые также можно рассматривать в качестве биоагентов ремедиации почв от продуктов разложения ФОВ (Ашихмина и др., 2007).

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.



Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: