Омский государственный технический университет
ВЛИЯНИЕ РАКЕТНОГО ТОПЛИВА НА ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА НА ОБЪЕКТАХ ЕГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ, ХРАНЕНИЯ И УТИЛИЗАЦИИ
Л.А. Иванова
Аннотация
ракетный топливо здоровье космический
В статье изложены основные медико-экологические проблемы связанные с использованием, хранением и утилизацией ракетно-космической техники. Оценивается фактор отрицательного воздействия на здоровье людей и природы ракетно-космической деятельности - это производство ракетной техники и топлива, транспортировка всего произведенного, функционирование ракетных частей, испытательных полигонов и космодромов, запуски ракет в различных целях. Определяется, что особую опасность для организма человека представляют - компоненты жидкого ракетного топлива, такие как несимметричный диметилгидразин (НДМГ) и оксиды азота. Дается описание основных возможных воздействий ракетного топлива на организм человека.
Ключевые слова: медико-экологические проблемы, ракетно-космическая техника, компоненты жидкого ракетного топлива, несимметричный диметилгидразин, опасность, организм человека.
Основная часть
Проблема загрязнения атмосферы имеет не только медицинский, но и экономический, общебиологический и другие аспекты.
В настоящее время во всем мире [1] наметилась явная тенденция к росту числа пожаров и взрывов на тех объектах, где производят, используют и транспортируют высокотоксичные химические вещества (предприятия, производящие различную химическую продукцию, нефтепродукты, фармацевтические препараты, а также предприятия, имеющие хладагенты, крупные водопроводные и очистные сооружения, железнодорожные станции с путями отстоя составов с ядохимикатами, склады, хранилища, транспортные трубопроводы и т.д.).
По данным Всемирной организацией здравоохранения, человечество в своей деятельности использует более 70000 химических соединений и их число ежегодно увеличивается. Наибольшую опасность [2] представляют химические соединения, обладающие высокой токсичностью и способные в течение продолжительного времени заражать окружающую среду, их называют сильно действующими ядовитыми веществами.
Соперничество в освоении космического пространства между государствами с каждым годом возрастает. Хотя Россия и США относятся к передовым космическим державам, многие государства стремятся к космическим полетам, среди них Индия, Китай, Пакистан и многие др.
Основное направление в развитии космической техники связано с уменьшением веса космических аппаратов и увеличением дальности полетов. Экологические аспекты освоения космического пространства в настоящее время относятся к категории второстепенных.
Как фактор отрицательного воздействия на здоровье людей и природы ракетно-космической деятельности следует поставить в один ряд с самыми грязными промышленными производствами. Крайняя секретность всего, связанного с РКД, делает ее скрытной, но на самом деле она чрезвычайно распространена и многообразна. Это производство ракетной техники и топлива, транспортировка всего произведенного, функционирование ракетных частей, испытательных полигонов и космодромов, запуски ракет в различных целях, военных и коммерческих, наконец, уничтожение так называемых «изделий». Поскольку топливо токсично на всех звеньях технологической цепочки, география его поражающего действия одинаково включает города, где оно производится, районы дислокации военных комплексов, окрестности полигонов, откуда осуществляются запуски, трассы полета ракет и районы падения их отделяющихся частей, места ликвидации ракет и топлива.
Химическое загрязнение токсичными компонентами ракетного топлива ничуть не менее опасно, чем радиационное, оно легко проникает повсюду, не разрушается, а напротив - накапливается со временем.
Проявлениями вредного действия химических загрязнений являются острые и хронические отравления больших масс людей, повышение заболеваемости некоторыми болезнями (метатоксическое действие), сенсибилизация к действию факторов, не относящихся к атмосферным загрязнениям. Наиболее распространенными являются хронические отравления, однако, их трудно диагностировать и учитывать. О влиянии химических загрязнений в настоящее время чаще всего судят по так называемому метатоксическому действию, в основе которого, по-видимому, лежит ослабление общей резистентности организма, вследствие чего нередко в 1,5-2 раза повышается заболеваемость некоторыми болезнями. К их числу относятся хронический пролиферативный бронхит, эмфизема легких, острые респираторные заболевания, хронические ринит, отит, конъюнктивит, туберкулез и др. Особенно отчетливо прослеживается связь между загрязнением воздуха и названными выше болезнями у детей. Однако наибольшее беспокойство вызывает рост злокачественных новообразований дыхательных путей и легких в связи с увеличением интенсивности загрязнения атмосферы канцерогенными веществами. Кроме канцерогенного, химические загрязнения могут оказывать мутагенное, тератогенное и сенсибилизирующее действие, подготавливая организм к аллергическим реакциям на другие химические, биологические (пыльца растений, споры грибков и т.п.) и физические (ультрафиолетовая радиация) раздражители.
Химические загрязнения оказывают также и косвенное влияние на здоровье людей. Они снижают прозрачность атмосферы, ухудшают видимость, снижают обеззараживающие и общеоздоровительные свойства солнечной радиации, вызывают микротравмы глаз и кожи; способствуют возникновению хронических конъюнктивитов, блефаритов, дерматитов и т.п.
В ближайшие 10-20 лет существует реальная угроза необратимых последствий для окружающей среды вследствие ракетно-космической деятельности, прежде всего для околоземного космического пространства и ряда территорий на поверхности Земли.
Известны два основных аспекта экологической опасности ракетно-космической деятельности:
1) загрязнение околоземного космического пространства, его необратимая опасная деградация, обусловленная изменением физико-химических и энергетических свойств, нарушением системы солнечно-земных связей;
2) загрязнение отходами РКД поверхности и приземной атмосферы Земли.
При этом создаются сверхмощные пиковые воздействия, происходят залповые выбросы тепловой энергии и опасных веществ, загрязнение окружающей среды ракетно-космическим мусором и ядовитым ракетным топливом, как жидким, так и твердым. Это имеет место не только в районах космодромов и падения отделяемых частей ракет, но и вдоль трасс полета в связи с образованием токсичных аэрозолей, а также при производстве, транспортировке, хранении и утилизации соответствующих компонентов ракетного топлива.
Экологическую опасность представляют все стадии цикла РКД, что определяет очень широкие (фактически - глобальные) масштабы проблемы, реальную заинтересованность в ее решении десятков миллионов человек в России и ряде других стран (Казахстане, Китае, Французской Гвиане, США и др.). Для оценки значение проблемы экологической опасности для России, необходимо определить места расположения космодромов и траектории движения ракет. В [3] полностью охарактеризованы отечественные космодромы:
- Байконур (Россия, Казахстан) расположен в Приаральских КараКумах. Трассы ракет проходят над Казахстаном, Западной и Восточной Сибирью. Районы падения отработавших первых ступеней и головных обтекателей расположены в Тургайской, Кзыл-Ординской, Кокчетавской, Акмолинской, Восточно-Казахстанской, Джезказганской областях Казахстана, в Узбекистане, в республиках Алтай, Тыва, Хакасия, Красноярском крае, а также в Тюменской, Омской и Новосибирской областях.
- Космодром Плесецк (Россия) расположен на территории Архангельской области. Трассы ракет проходят над территорией Архангельской области, акваторией Северного Ледовитого океана и над северными областями Сибири. Районы падения отработавших первых ступеней и головных обтекателей расположены в акватории Северного Ледовитого океана (Баренцево, Восточно-Сибирское и Карское моря), а также в Архангельской и Тюменской областях, Ненецком автономном округе, республиках Коми, Саха (Якутия).
- Космодром Свободный (Россия) расположен на территории Амурской области. Трассы проходят над территорией Приморья и Восточной Сибири. Районы падения отработавших первых ступеней и головных обтекателей расположены в Амурской области и Республике Саха (Якутия).
- Космодром Капустин Яр (Россия) находится на территории Астраханской области, часть -- на территории Волгоградской области. Трассы ракет проходят над Астраханской и Волгоградской областями, а также над территорией Республики Казахстан.
Космодромы для запусков военных, геодезических и метеорологических ракет имеют такие страны, как США, Франция, Япония, Китай, Индия, Италия, Израиль, Бразилия и др. Американский космодром расположен на мысе Канаверал. Трассы ракет проходят в юговосточном направлении над Атлантическим и Индийским океанами, островами Гранд-Тера, Антигуа, Вознесения. Французский космодром расположен на острове Куру. Используются две трассы в направлении Азорских и Бермудских островов. На примере этих стран видно, что у них такой опасный компонент ракетного топлива, как гептил, попадает в Мировой океан, а не в места проживания людей. Для глобальной экологии это тоже нельзя считать безопасным.
Ракетно-космическая деятельность по получению, испытанию и использованию компонентов ракетных топлив может сопровождаться загрязнением производственной и окружающей среды опасными химическими веществами, вызывающих токсическое воздействие на контактирующих с ними людей [2, 4-6]. В настоящее время проводится утилизация устаревшей военной ракетной техники на основе компонентов ракетных топлив. Для переработки компонентов ракетных топлив используют технологии нейтрализации, окисления, сжигания, биотрансформации и другие методы обезвреживания, эффективность которых в плане обеспечения химической безопасности может быть недостаточна.
Наиболее опасными по степени токсичности, количеству используемых в ракетной технике и распространенности ракетных топлив в окружающей среде являются 1,1 диметилгидразин (несимметричный диметилгидразин ? НДМГ), окислитель тетраоксид диазота (азотный тетраоксид ? АТ), синтетические углеводородные ракетные топлива (С10Н16 ? СУРТ).
Среди химических факторов, воздействующих на человека, особое место принадлежит жидким и твёрдым компонентам ракетных топлив. В последнее годы в российских средствах массовой информации все более открыто поднимаются вопросы экологии и социальной защиты населения в связи с использованием гептила в качестве ракетного топлива. Ранее информация о ракетно-космических полигонах и экологической ситуации вокруг них являлась секретной. Несимметримчный диметилгидразимн (НДМГ, «гептимл», 1,1-диметилгидразимн) -- компонент высококипящего (имеющего температуру кипения выше 0°C) ракетного топлива. В качестве окислителя в паре с НДМГ часто применяется тетраоксид азота (АТ), чистый или в смеси с азотной кислотой, известны случаи применения чистой кислоты и жидкого кислорода. Для улучшения свойств может использоваться в смеси с гидразином, известной как Аэрозин. НДМГ - бесцветная или слегка желтоватая жидкость, имеющая аммиачный, характерный «рыбный» запах.
«Гептимл» начал тестироваться в СССР еще в 1949 году как перспективное топливо для межконтинентальных ракет. Он используется в отечественных ракетах-носителях семейства «Протон», имеющих преимущество среди иностранных аналогов по грузоподъемности.
В процессе получения и использования в ракетно-космической отрасли КРТ наиболее велика опасность острого отравления НДМГ [6]. В широком интервале температур 20…1000°C разложение НДМГ сопровождается образованием смолистых веществ с возможным образованием цианистого водорода (HCN), являющегося сильным антропогенным токсикантом [7]. Отмечено, что пребывание в атмосфере, содержащей НДМГ в концентрациях 5-10 мг/м3 в течение часа или 2 минуты ? в концентрациях 100-1000 мг/м3, приводило к отравлению легкой степени тяжести.
В 2004 году [8] Всемирной организацией здравоохранения НДМГ внесен в список особо опасных химических соединений.
Жидкие топлива в большинстве случаев обладают и токсическими свойствами и при воздействии на организм могут вызывать местные, общие и комбинированные поражения.
Подробная классификация компонентов ракетных топлив по механизму действия приводится в [2.]:
Опасность поражения компонентами ракетных топлив зависит от пути их поступления в организм и физико-химических свойств вещества, явившегося причиной поражения.
Местные поражения возникают в результате попадания на поверхность тела агрессивных топлив. Они проявляются в виде химических ожогов (при попадании на кожу окислителей на основе азотной кислоты, концентрированной перекиси водорода, капельно-жидкого триэтиламина, гептила), термических ожогов (при воспламенении топлив), отморожений (при попадании на кожу жидкого кислорода или азота, при контакте с охлажденным оборудованием на объектах получения или хранения сжиженных газов) или их комбинаций. Местные поражения, как правило, сочетаются с общим острым отравлением организма (комбинированные поражения).
Наиболее общим для летучих веществ и в то же время чрезвычайно опасным, обусловливающим возникновение массовых поражений, является ингаляционный путь поступления топлива в организм (вдыхание паров (газов) токсических веществ без применения противогазов).
Некоторые топлива (например, ксилидин), попадая на открытые участки кожи и слизистые оболочки, не вызывают видимых местных поражений, но, легко преодолевая кожный барьер, всасываются в кровь и вызывают общее отравление. Такие отравления возможны при обливе топливом людей, работающих без применения средств защиты. В отдельных случаях компоненты топлив могут попадать в организм и через желудочно-кишечный тракт, вследствие нарушения элементарных правил личной гигиены при приеме пищи.