Ключевые слова: ракетно-космическая деятельность, токсичное топливо, почвы, класс опасности, окружающая среда, соединения.
Экологические риски связаны со всеми этапами процесса ракетно-космической деятельности (РКД), что указывает на огромные масштабы проблемы и реальную обеспокоенность десятков миллионов людей в России и других странах её решением. Одна из ключевых задач РКД — обеспечение экологической безопасности запуска ракет-носителей (РН). Каждый год стартуют десятки ракет космического назначения, в том числе использующих высокотоксичное ракетное топливо гептил.
Несимметричный диметилгидразин (НДМГ), также известный как гептил, является крайне опасным веществом с выраженными ингаляционным и кожно-резорбтивным действиями. Он может вызывать мутации, гонадотоксичность и эмбриогенез, помимо общего токсического эффекта. НДМГ относится к 1 классу опасности. Это летучее соединение с высокими физико-химическими свойствами, такими как реакционная способность и хорошая растворимость в воде. В процессе преобразования в почве НДМГ создаёт ряд токсичных соединений, некоторые из которых более ядовиты, чем он сам. Например, продукты его трансформации, такие как гидразин и метилгидразин, имеют показатели острой токсичности, превышающие токсичность гептила в два раза, а канцерогенный риск N-нитрозодиметиламина значительно выше [3].
В результате постоянного участия в биогеохимическом круговороте каждый из этих продуктов подвержен риску негативного воздействия на различные части экосистемы. Наиболее опасными продуктами распада гептила считаются гидразин, монометилгидразин (ММГ), тетраметилтетразен (ТМТ), диметиламин (ДМА), триметиламин (ТМА), N-нитрозодиметиламин (НДМА), N, N-диметилформамид (ДМФА) и 1-метил-1Н-1,2,4-триазол (МТА).
Плотность жидкости гидразина составляет 1,1 г/мл, а монометилгидразина — 0,83 г/мл. Эти вещества имеют температуры кипения 114 и 87 °C и температуры замерзания 4 и 52 °C соответственно. Они легко растворяются в воде и при окислении образуют идентичные продукты трансформации. Гидразин относится к веществам первого класса опасности. Он вызывает раздражение верхних дыхательных путей и желудочно-кишечного тракта, а также повреждение печени, гемолиз, метгемоглобинемию, двигательное возбуждение и судороги. При попадании на кожу возможны отёк и покраснение, а при повторной аппликации — дерматит и некроз. Эти вещества действуют гонадотропно, тератогенно, мутагенно и канцерогенно [2]. При выдерживании гидразинов в почве без доступа кислорода они полностью разлагаются за три-пять дней и достигают максимального разложения на десятый день, образуя токсичные соединения. В почве было обнаружено около двадцати продуктов химической трансформации гидразина и метилгидразина. Характеристики почвы, такие как структура, содержание органических веществ и металлов, уровень кислорода и влажность, влияют на стабильность этих веществ [4].
Нитрозодиметиламин (НДМА) и тетраметилтетразен (ТМТ) являются основными продуктами трансформации гептила. Эти вещества относятся к первому и третьему классам опасности. Оба соединения обладают хорошей стабильностью как в воде, так и в почве. В 90-х годах прошлого века считалось, что ТМТ может служить индикатором загрязнения почв гептилом. Однако в настоящее время более устойчивый к химическому воздействию 1-метил-1Н-1,2,4-триазол используется в качестве маркера. Способность НДМА и ТМТ к распаду в почве примерно одинакова. Химический анализ показывает, что некоторые соединения могут быть недостаточно устойчивыми к трансформации [3].
Диметиламин (ДМА), триметиламин (ТМА), диметилформамид (ДМФА) и метилтриазол (1-метил-1Н-1,2,4-триазол, МТА) устойчивы как к воде, так и к воздуху. В отсутствие доступа воздуха концентрация ДМА в почве остаётся неизменной в течение короткого времени. Продукты трансформации включают нитрозодиметиламин, диметилформамид, диметилтриазол, метилтриазол и диметилгидразон формальдегида. ДМА снижает численность почвенных микроорганизмов и ферментативную активность почвы. Все виды микроорганизмов уменьшаются в результате загрязнения почвы ДМА [3].
ТМА воздействует на центральную и вегетативную нервную систему, вызывает местное раздражение, поражает паренхиматозные органы и органы кроветворения, слизистые оболочки глаз и дыхательных путей, а также представляет опасность при вдыхании и контакте с кожей. Этот продукт химической трансформации НДМГ также требует гигиенического контроля, поскольку в почве он может взаимодействовать с нитратами или нитритами в естественных условиях, образуя азотистые соединения — нитрозоамины, которые более токсичны и канцерогенны, чем НДМГ. При максимальной нагрузке 500 мг/кг почвы триметиламин распадается наполовину за 18,6 суток, а полностью — за 124,3 суток. Эксперименты показали, что загрязнение почвы ТМА в концентрациях 5,0–50,0 мг/кг и 500,0 мг/кг приводит к ухудшению биологических свойств почвы в разных аспектах, включая снижение общего числа микроорганизмов и активности дыхательных ферментов почвы.
Диметилформамид (ДМФА) — вещество второго класса опасности, которое негативно влияет на слизистые оболочки дыхательных путей, глаза и кожу, а также обладает общетоксическим и эмбриотоксическим действием. Это соединение способно проникать в организм через неповреждённую кожу и вызывать повреждение печени. ДМФА является стабильным веществом, способным образовывать комплексы, что способствует длительному сохранению этого химического соединения в почве.
Метилтриазол (1-метил-1Н-1,2,4-триазол, МТА) относится к третьему классу опасности по показателям острой токсичности. Попадая в организм, он влияет на лимфо- и гемодинамику, клеточный и белковый состав крови, клеточные мембраны и нарушает проницаемость капилляров, воздействуя на печень и центральную нервную систему. Температура кипения МТА составляет 175–177 °C, а плотность — 1,465 г/см³. Соединение не растворяется в воде.
Ракетный керосин Т-1 обладает высокой токсичностью по сравнению с НДМГ и продуктами его химической трансформации. Его класс опасности –четвёртый. Несмотря на это, керосин также представляет угрозу для здоровья людей и окружающей среды. Керосин легко проникает в водоупорный слой почвы и остаётся там длительное время. Загрязнение почвы керосином снижает её плодородность из-за масляной плёнки, которая мешает дыханию и обмену веществ в грунте. Керосин воздействует на различные органы и системы человеческого организма, вызывая кератоконъюнктивит, ринит, ларинготрахеит, бронхит, диспептические нарушения, ярко выраженный астеновегетативный синдром, полиневропатию, дерматоз и анемию [1].
Учитывая все вышеуказанные факторы, можно сделать вывод, что несимметричный диметилгидразин (НДМГ) и его производные являются крайне токсичными веществами, способными вызвать отравление при любых путях попадания в организм. Эти вещества обладают сильными ингаляционными и кожно-резорбтивными свойствами, а также канцерогенными, тератогенными и мутагенными эффектами. Когда химические соединения попадают в почву, они могут негативно влиять на различные компоненты экосистемы. Существуют нормативы предельно допустимых концентраций НДМГ и его наиболее токсичных продуктов трансформации в различных средах: атмосферном воздухе, воде водоёмов рыбохозяйственного назначения и питьевой воде. Однако нормирование химических соединений в почве происходит медленнее, чем в других средах. Поскольку продукты трансформации НДМГ могут сохраняться в почве в течение длительного времени и часто являются не менее и даже более токсичными и канцерогенными, важно контролировать их содержание в почве.
Литература:
- Вредные вещества в промышленности. Изд. 7, т.3. Неорганические и элементоорганические соединения // Под ред. Н. В. Лазарева и И. Д. Гадаскиной. — Л.: «Химия», 1977
- Клюшников, В. Ю. Анализ воздействия ракетно-космической деятельности на окружающую природную среду регионов Российской Федерации / В. Ю. Клюшников, Д. А. Овсянников. — Текст: непосредственный // Двойные технологии. — 2002. — № 2. — С. 36–38
- Система экологического нормирования ракетно-космической деятельности космодрома «Байконур» — Алматы, 2017. — 146 с.
- Экологическая безопасность деятельности космодрома «Байконур» // под ред. д.т.н., академика МАНЭБ Ж. К. Жубатова. — Алматы, 2011. — 430 с.
