Азот-содержащие вещества в снеге районов падения ступеней ракеты-носителя «Протон» в 2009 – 2019 гг.

Иван Николаевич Семенков

Азот-содержащие вещества в снеге районов падения ступеней ракеты-носителя «Протон» в 2009 – 2019 гг.

Иван Николаевич Семенков

Аннотация

Для оценки поступления компонентов ракетного топлива и продуктов их трансформации в ландшафты в результате пусков с космодрома Байконур в 2009 – 2019 гг. обобщены данные по 1477 пробам снега, собранным в районах падения ступеней ракеты-носителя (РН) «Протон» в Центральном Казахстане, юго-востоке Западной Сибири и Северо-Восточном Алтае. На 18 обследованных местах падения (МП) достоверное загрязнение снега от ракетно-космической техники установлено только на расстоянии не более 10 м от фрагментов ступени в безлюдных территориях районов падения Центрального Казахстана, куда проливаются компоненты ракетного топлива из фрагментов первой ступени РН «Протон». Концентрация несимметричного диметилгидразина (НДМГ) достигала 2.5 г/л, нитрозодиметиламина (НДМА) – 0.24 г/л, NO₃^– – 236 г/л, NH₄⁺– 0.67 г/л, NO₂^– – 0.48 г/л, тетраметилтетразена (ТМТ) – 5.5 мг/л, формальдегида – 6.0 мг/л. Величина рН снега варьировала от 0.9 ед. от загрязнения N₂O₄ до 10.3 ед. от загрязнения НДМГ при фоновых значениях 5.2–7.7 (10 и 90% персентили). На незагрязненных территориях Центрального Казахстана азотосодержащие соединения в снеге представлены (медиана→90% персентиль в мг/л): NO₃^– (1.6→13.8, n=104), NH₄⁺ (0.3→1.8, n=42) и в меньшей степени NO₂^– (0.0015→0.04, n=104), НДМГ и НДМА не встречаются. Химический состав снега районов падения второй ступени отражает фоновые уровни азотсодержащих соединений природного происхождения и отсутствие компонентов ракетного топлива. На Кетско-Тымской равнине и Северо-Восточном Алтае фоновое содержание (среднее и стандартное отклонение) азотсодержащих веществ уменьшалось от NO₃^– (0.36±0.28 и 0.47±0.59 мг/л) к NO₂^– (0.048±0.016 и 0.027±0.073) и NH₄⁺ (<0.05 и 0.20±0.27).

Ключ. слова

цикл азота, фоновый геохимический мониторинг, загрязнение поверхностных вод,

Об авторе

Иван Николаевич Семенков

МГУ имени М.В.Ломоносова
Россия
географический факультет

Список литературы

1. Мороков Ю.Н. Моделирование падения в атмосфере остатков ракетного топлива. Вычислительные технологии. 2008. Т. 12. № 2. С. 52-59.

2. Касимов Н.С., Кондратьев А.Д., Королева Т.В., Кречетов П.П., Неронов В.В., Попик М.В., Смоленков А.Д., Фадеев А.С., Черницова О.В., Шпигун О.А. Экологический мониторинг ракетно-космической деятельности. М.: Рестарт, 2011. 472 с.

3. Fedorov L.A. Liquid missile propellants in the former Soviet Union // Environmental Pollution. 1999. V. 105. P. 157–161.

4. Koroleva T.V., Krechetov P.P., Semenkov I.N., Sharapova A.V., Lednev S.A., Karpachevskiy A.M., Kondratyev A.D., Kasimov N.S. The environmental impact of space transport // Transportation Research Part D: Transport and Environment. 2018. V. 58. P. 54–69. doi 10.1016/j.trd.2017.10.013

5. Sharapova A.V., Semenkov I.N., Koroleva T.V., Krechetov P.P., Lednev S.A., Smolenkov A.D. Snow pollution by nitrogen-containing substances as a consequence of rocket launches from the Baikonur Cosmodrome // Science of the Total Environment. 2020. V.709. P. 136072. doi: 10.1016/j.scitotenv.2019.136072

6. Kenessov B., Alimzhanova M., Sailaukhanuly Y., Baimatova N., Abilev M., Batyrbekova S., Carlsen L., Tulegenov A., Nauryzbayev M. Transformation products of 1,1-dimethylhydrazine and their distribution in soils of fall places of rocket carriers in Central Kazakhstan // Sci. Total Environ. 2012. V. 427–428. P.78–85. doi:10.1016/j.scitotenv.2012.04.017

7. Kosyakov D.S., Ul’yanovskii N.V., Bogolitsyn K.G., Shpigun O.A. Simultaneous determination of 1,1-dimethylhydrazine and products of its oxidative transformations by liquid chromatography–tandem mass spectrometry // Int. J. Environ. Anal. Chem. 2014. V. 94. №12. P. 1254–1263. doi: 10.1080/03067319.2014.940342.

8. Rodin I.A., Smirnov R.S., Smolenkov A.D., Krechetov P.P., Shpigun O.A. Transformation of unsymmetrical dimethylhydrazine in soils // Eurasian Soil Sci. 2012. V. 45. №4. P. 386 – 391. doi:10.1134/S1064229312040096

9. Zhubatov Z.K., Kenessov B., Bakaikina N. V., Bimaganbetova A.O., Akynbayev N., Bakhytkyzy I. Fast Determination of 1-Methyl-1H-1,2,4-triazole in Soils Contaminated by Rocket Fuel Using Solvent Extraction, Isotope Dilution and GC–MS // Chromatographia. 2016. V. 79. № 7–8. P. 491–499 doi:10.1007/s10337-016-3054-8

10. Kosyakov D.S., Ul’yanovskii N. V., Pikovskoi I.I., Kenessov B., Bakaikina N. V., Zhubatov Z., Lebedev A.T. Effects of oxidant and catalyst on the transformation products of rocket fuel 1,1-dimethylhydrazine in water and soil // Chemosphere. 2019.V.228.P.335–344.doi:10.1016/j.chemosphere.2019.04.141

11. Ul'yanovskii N.V., Lakhmanov D.E., Pikovskoi I. I., Falev D.I., Popov M.S., Kozhevnikov A.Yu., Kosyakov D.S. Migration and transformation of 1,1-dimethylhydrazine in peat bog soil of rocket stage fall site in Russian North // Science of The Total Environment. 2020. V. 726. P. 138483. doi:10.1016/j.scitotenv.2020.138483

12. Смоленков А.Д., Попутникова Т.О., Смирнов Р.С., Родин И.А., Шпигун О.А. Сравнительная оценка токсичности несимметричного диметилгидразина и продуктов его трансформации методами биотестирования // Теоретическая и прикладная экология. 2013. №2. С. 85 – 90.

13. Ушакова В.Г., Шпигун О.Н., Старыгин О.И. Особенности химических превращений НДМГ и его поведение в объектах окружащей среды // Ползуновский вестник. 2004. №4. С. 177-184.

14. Ермаков Е.И., Панова Г.Г., Петрова З.М., Остапенко Н.С., Бойцова Л.В. Влияние несимметричного диметилгидразина на состояние почвенно-растительной системы // Материалы научно-практической конференции РНЦ «Прикладная химия». С.-Пб.: изд-во РНЦ «Прикладная химия», 1996. С. 15 – 19.

15. Королева Т. В., Кречетов П. П., Семенков И. Н., Шарапова А. В., Кондратьев А. Д. Трансформация химического состава снега в местах падения первой ступени ракет-носителей “Протон” в Центральном Казахстане // Метеорология и гидрология. 2016. №8. С.90–99.

16. Kottek M, Griesler J., Beck C., Rudolf B., Rubel F. World Map of the Köppen-Geiger climate classification updated // Meteorologische Zeitschrift. 2006. V. 15. № 3. P. 259–263

17. Экологический паспорт района падения отделяющихся частей ракет-носителей №372 и сопредельных территорий. М: изд-во МГУ, 2013. 60 с.

18. Королева Т. В., Шарапова А. В., Кречетов П. П. Химический состав снега на территориях, подверженных воздействию ракетно-космической деятельности (республика Алтай) // Гигиена и санитария. 2017. Т. 96. № 5. С. 432–437.

19. Долотов А.Е., Кузнецов Г.В., Немова Т.Н. Моделирование процесса испарения несимметричного диметилгидразина в атмосфере Земли // Известия Томского политехнического университета. 2008. Т. 313. № 4. С. 23 – 25.

20. Шереметьева У.М. Моделирование процессов распространения токсичных компонентов топлива при эксплуатации жидкостных ракет. Дисс. … канд. физ.-мат.наук Томск: Национальный исследовательский Томский государственный университет, 2006. 149 с.

21. Bulba E., Nemova T., Dyatchina A. The Temperature of the Dimethylhydrazine Drops Moving in the Atmosphere after Depressurization of the Fuel Tank Rockets // MATEC Web of Conferences. 2016. V. 72. P. 1 – 4. doi:10.1051/matecconf/20167201020

22. Королева Т. В., Черницова О. В., Шарапова А. В., Кречетов П. П., Пузанов А. В., Горбачев И. В. Почвенно-геохимическая характеристика горно-тундровых ландшафтов районов падения отделяющихся частей ракет-носителей // Сибирский экологический журнал. 2014. № 2. С. 183–191.

23. Королева Т. В., Шарапова А. В., Кадетов Н. Г., Черницова О. В. Эколого-геохимические исследования на территориях, подверженных воздействию ракетно-космической деятельности (северо-западный Алтай) // География и природные ресурсы. 2015. №1. С. 71–79.

24. Mrvić, V., Kostić-Kravljanac, L., Čakmak, D., Sikirić, B., Brebanović, B., Perović, V., Nikoloski, M. Pedogeochemical mapping and background limit of trace elements in soils of Branicevo Province (Serbia). J. Geochemical Explor. 2011. V. 109 № 1 – 3. P. 18–25. doi:10.1016/j.gexplo.2010.09.005.

25. Ul'yanovskii N.V., Lakhmanov D.E., Pikovskoi I. I., Falev D.I., Popov M.S., Kozhevnikov A.Yu., Kosyakov D.S. Data on the spatial distribution of 1,1-dimethylhydrazine and its transformation products in peat bog soil of rocket stage fall site in Russian North // Data in Brief. 2020. V.30. P. 105614. doi:10.1016/j.dib.2020.105614

26. Aber J., McDowell W., Nadelhoffer K., Magill A., Berntson G., Kamakea M., McNulty S., Currie W., Rustad L., Fernandez I. Nitrogen Saturation in Temperate Forest Ecosystems // Bioscience. 1998. V. 48. № 11. P. 921 – 934. doi:10.2307/1313296

27. Driscoll C., Whitall D., Aber J., Boyer E., Castro M., Cronan C., Goodale C., Groffman P., Hopkinson C., Lambert K., Lawrence G., Ollinger S. Nitrogen pollution: Sources and consequences in the U.S. Northeast. Environment. 2003. V. 45. №7. P. 8 – 22. doi:10.1080/00139150309604553

28. Selman M., Greenhalgh S. Eutrophication: Sources and drivers of nutrient pollution // Renewable Resources Journal. 2010. V. 26. №4. P.19-26.

29. Suddick E.C., Whitney P., Townsend A.R., Davidson E.A. The role of nitrogen in climate change and the impacts of nitrogen-climate interactions in the United States: Foreword to thematic issue // Biogeochemistry. 2013. V. 114. P. 1–10. doi:10.1007/s10533-012-9795-z

30. Онучин А.А., Буренина Т.А., Зубарева О.Н., Трефилова О.В., Данилова И.В. Загрязнение снежного покрова в зоне воздействия предприятий Норильского промышленного района // Сибирский экологический журнал. 2014. Т.6. С. 1025 – 1037.

31. Dinu M., Moiseenko T., Baranov D. Snowpack as indicators of atmospheric pollution: the example of the Valday Upland // Atmosphere. 2020. V. 462. №11. doi:10.3390/atmos11050462

32. Polesello S., Comi M., Guzzella L., Marinoni A., Pecci M., Roscioli C., Smiraglia C., Tartari G., Teti P., Valsecchi S., Vuillermoz E. 28 Chemical composition of fresh snow in the Himalaya and Karakoram // Dev. Earth Surf. Process. 2007. V. 10. P. 251–262. doi:10.1016/S0928-2025(06)10028-0

33. Schettler G., Shabunin A., Kemnitz H., Knoeller K., Imashev S., Rybin A. Seasonal and diurnal variations in dust characteristics on the northern slopes of the Tien Shan – Grain-size, mineralogy, chemical signatures and isotope composition of attached nitrate // J. Asian Earth Sci. 2014. V. 88. P. 257–276. doi:10.1016/j.jseaes.2014.03.019

34. Wake C.P., Mayewski P.A., Spencer M.J. A review of central Asian glaciochemical data // Ann. Glaciol. 1990. V.14. P. 301 – 306. doi:10.3189/S026030550000879X

35. Информационный бюллетень о состоянии окружающей среды Республики Казахстан. 2017. Вып. 9. №215. 188 с.

36. Honrath R.E., Guo S., Peterson M.C., Dziobak M.P., Dibb J.E., Arsenault M.A. Photochemical production of gas phase NOx from ice crystal NO3– // J. Geophys. Res. Atmos. 2000. V. 105. №D19. P. 24183–24190. doi:10.1029/2000JD900361

37. Jacobi H.W., Kleffmann J., Villena G., Wiesen P., King M., France J., Anastasio C., Staebler R. Role of nitrite in the photochemical formation of radicals in the snow // Environ. Sci. Technol. 2014. V. 48. №1. P. 165–172. doi:10.1021/es404002c

38. Van Dam B., Helmig D., Toro C., Doskey P., Kramer L., Murray K., Ganzeveld L., Seok B. Dynamics of ozone and nitrogen oxides at Summit, Greenland: I. Multi-year observations in the snowpack // Atmos. Environ. 2015. V. 123. Part A. P. 268–284. doi:10.1016/j.atmosenv.2015.09.060

39. Warneck P., Wurzinger C. Product quantum yields for the 305-nm photodecomposition of NO3- in aqueous solution // J. Phys. Chem. 1988. V. 92. № 22. P. 6278–6283. doi: 10.1021/j100333a02

40. Жинжакова Л.З., Газаев М.А., Атабиева Ф.А. Исследование химического состава снежного покрова на территории Кабардино-Балкарского государственного высокогорного природного заповедника // Известия Кабардино-Балкарского научного центра РАН. 2009. № 1 (27). С. 125–130.

41. Filippa G., Freppaz M., Williams M.W., Zanini E. Major element chemistry in inner alpine snowpacks (Aosta Valley Region, NW Italy) // Cold regions science and technology. 2010. V. 64. №2. P 158–166. doi: 10.1016/j.coldregions.2010.07.005

42. Nriagu J.O., Lawson G., Wong H.K.T., Cheam V. Dissolved trace metals in lakes Superior, Erie, and Ontario // Environ. Sci. Technol. 1996. V.30. P 178–187. doi: 10.1021/es950221i

43. Обзор состояния и загрязнения окружающей среды в Российской Федерации за 2014 год. М.: Федеральная служба по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (Росгидромет), 2015. 199 с.

44. Свистов П.Ф, Талаш А.С., Семенец Е.С. О пространственно-временных изменениях кислотности атмосферных осадков // Климат и Природа. – 2016. – № 2 (19). – С. 14–26.

45. Свистов П.Ф., Першина Н.А., Павлова М.Т. Феномен кислотности и химического состава атмосферных осадков в Центральной Арктике // Международный журнал экспериментального образования. 2015. № 3. Ч. 2. С. 255.

46. Уварова В.И. Харатеристика качества повверхностных и грунтовых вод на территории природного парка «Кондинские озера» // Вестник экологии, лесоведения и ландшафтоведения. 2009. №9. С. 203 – 212.

47. Государственный доклад «О состоянии и об охране окружающей среды Российской Федерации в 2014 году. М.: Министерство природных ресурсов и экологии, 2015. 473 с.

48. Саая Ч.Э., Ондар Х.Ю., Ондар У.В. Изучение химического состава снежного покрова некоторых участков Убсу-Нурской котловины // Актуальные проблемы исследования этноэкологических и этнокультурных традиций народов Саяно-Алтая. Материалы IV международной научно-практической конференции молодых ученых, аспирантов и студентов, посвященная Году гостеприимства в Республике Тыва. Тувинский государственный университет. Кызыл: Тувинский государственный университет, 2016. С. 191 – 192.

49. Белозерцева И.А., Воробьева И.Б., Власова Н.В., Лопатина Д.Н., Янчук М.С. Загрязнение снега на акватории оз. Байкал и прилегающей территории // Водные ресурсы. 2017. Т. 44. № 3. С. 340 – 353.

50. Блинов С.М., Меньшикова Е.А., Батурин Е.Н., Ушакова Е.С., Золотарев Л.Р. О составе снега на территории Верхнекамского солевого месторождения // Лед и снег. 2015. №1 (129). С. 121 – 128. doi: 10.15356/IS.2015.01.10

51. Дмитриев О.Ю., Пузанов А.В., Самброс В.В., Балыкин С.Н., Горбачев И.В., Алексеев И.А., Шестеркин В.П., Савеленок А.Н. Экологическая оценка состояния окружающей природной среды в районах падения ОЧ РН, планируемых к запуску с космодрома «Восточный» // Космодром «Восточный» – будущее космической отрасли России: мат-лы II Всерос. науч.-практ. конф. Благовещенск: БГПУ, 2013. С. 192–201.

52. Козлов А.В., Миронова Ю.И., Воронцова А.А. Акафьева Д.В., Береснев А.А., Быков А.С., Давыдов В.А., Зыков Я.В., Калиничева З.С., Орехова А.А. Экологическая оценка катионно-анионного состава и кислотности снежного покрова с территории автомагистралей Нижнего Новгорода // Успехи современного естествознания. 2018. № 6. С. 78–83.

53. Корецкий В.Е. Снег в большом городе // Водоочистка. Водоподготовка. Водоснабжение. 2010. Т. 1 №25. С. 4–11.

54. Крутских Н.В., Бородулина Г.С., Казнина Н.М., Батова Ю.В., Рязанцев П.А., Ахметова Г.В., Новиков С.Г., Кравченко И.Ю. Геоэкологические основы организации мониторинга Северных урбанизированных территории (на примере г. Петрозаводска) // Труды Карельского научного центра РАН. № 12. 2016. С. 52–67. doi: 10.17076/eco361

55. Лобкина В.А., Генсиоровский Ю.В., Ухова Н.Н. Геоэкологические проблемы участков, занятых снежными полигонами в городах (на примере г. Южно-Сахалинска) // Геоэкология. Инженерная геология. Гидрогеология. Геокриология. 2016. № 6. С. 510 – 520.

56. Мешков Н.А. Методические основы оценки влияния последствий ракетно-космической деятельности на здоровье населения, проживающего вблизи райнов падения отделяющихся частей ракет-носителей // Medline.ru. Российский биомедицинский журнал. 2009. Т. 10. С. 57-80.

57. Московченко Д.В., Бабушкин А.Г. Особенности формирования химического состава снеговых вод на территории Ханты-Мансийского автономного округа // Криосфера Земли. – 2012. – Т. 16. – № 1. – С. 71–81

58. Пристова Т.А., Василевич М.И. Особенности химического состава снежного покрова в лесных экосистемах средней тайги республики Коми // Геохимия. 2011. № 2. С. 212 – 219.

59. Прожорина Т.И., Якунина Н.И. Оценка техногенного воздействия на городскую среду по загрязненности снежного покрова // Антропогенная трансформация геопространства: история и современность. Материалы Всероссийской научно-практической конференции. Волгоград: изд-во Волгоградского гос. ун-та, 2014. С. 373–376.

60. Радомская В.И., Юсупов Д.В., Павлова Л.М., Сергеева А.Г., Бородина Н.А. Многомерный статистический анализ содержаний элементов в снеговом покрове г. Благовещенска // Региональная экология. 2018. Т. 2. №52. С. 15 – 28. doi:10.30694/1026-5600-2018-2-15-28

61. Сабылина А.В., Ефремова Т.А. Химический состав льда и подледной воды Онежского озера (на примере Петрозаводской губы) // Лед и снег. 2018. Т. 58. №3. С. 417 – 428. doi: 10.15356/2076-6734-2018-3-417-428

62. Семенец Е.С. Свистов П.Ф., Талаш А.С. Химический состав атмосферных осадков Российского Заполярья // Известия Томского политехнического ун.-та. Инжиниринг георесурсов. 2017. Т. 328. № 3. С. 27 – 36.

63. Степанов Е.Г., Салимова Ф.А., Фасиков Р.М., Шафиков М.А.,Парахин А.А, Мулдашева Н.А. Влияние промышленных предприятий города Салавата на загрязнение снега, почвы и продуктов растениеводства // Фундаментальные исследования. 2004. № 5. С. 51–54.

64. Трубицина О.П. Анализ геоэкологического состояния атмосферного воздуха и осадков Севера Русской равнины по данным мониторинга // Вестник Северного (Арктического) федерального университета. Серия: Естественные науки. 2008. №3. С. 35-42.

65. Ушакова Е.С., Щукова И.В. Химический состав снежного покрова г. Перми // Геология и полезные ископаемые Западного Урала. 2017. №17. С. 232 – 235.

66. Шестеркин В.П., Афанасьева М.И. Солевой состав снежного покрова Хабаровска и его окрестностей // Современные проблемы регионального развития. Материалы VII Всероссийской научнойконференции. Биробиджан: Изд-во ин.-та комплексного анализа региональных проблем Дальневосточного отделения РАН, 2018. С. 132 – 134. doi: 10.31433/978-5-904121-22-8-2018-132-134

67. Яхнин Э.Я., Томилин А.М., Томилина О.В., Попов Б.А. Мониторинг загрязнения снежного покрова в зоне влияния аккумуляторного завода АО «Балтэлктро» (Кировский район Санкт-Петербурга) в 1993 – 2010 гг. // Региональная экология. 2011. №1 – 3. С. 53 – 60.

68. Pozhitkov R., Moskovchenko D., Soromotin A. Kudryavtsev A., Tomilova E. Trace elements composition of surface snow in the polar zone of northwestern Siberia: the impact of urban and industrial emissions // Environmental Monitoring and Assessment. 2020. V. 192. doi:10.1007/s10661-020-8179-4

Дополнительные файлы

	1. текст статьи для слепого рецензирования
	Тема
	Тип	Исследовательские инструменты
	Скачать (131KB)	Метаданные

	2. рис.1а
	Тема
	Тип	Исследовательские инструменты
	Посмотреть (4MB)	Метаданные

	3. рис.1б
	Тема
	Тип	Исследовательские инструменты
	Посмотреть (7MB)	Метаданные

	4. полный текст рукописи
	Тема
	Тип	Исследовательские инструменты
	Скачать (131KB)	Метаданные

	5. рис.1в
	Тема
	Тип	Исследовательские инструменты
	Посмотреть (15MB)	Метаданные

	6. рис.2
	Тема
	Тип	Исследовательские инструменты
	Посмотреть (2MB)	Метаданные

	7. рис.3
	Тема
	Тип	Исследовательские инструменты
	Скачать (13KB)	Метаданные

	8. рис.4
	Тема
	Тип	Исследовательские инструменты
	Посмотреть (3MB)	Метаданные

Для цитирования: Семенков И.Н. Азот-содержащие вещества в снеге районов падения ступеней ракеты-носителя «Протон» в 2009 – 2019 гг. Лёд и Снег. 2021;61(2).

For citation: . Ice and Snow. 2021;61(2).

Обратные ссылки

Обратные ссылки не определены.

Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.

ISSN 2076-6734 (Print)
ISSN 2412-3765 (Online)

Логин
Пароль