Научно-практические аспекты очистки водоемов от боевых отравляющих веществ

12 августа 2010 г.

[Информационно-аналитический журнал «Новости науки и технологий» / учредитель ГУ «БелИСА». — Минск: ГУ «БелИСА», 2010, № 2(15)] 

В. Ф. Тамело,
профессор кафедры «Военно-инженерная подготовка» военно-технического факультета БНТУ, канд. военн. наук, доцент

Т. М. Тявловская,
аспирант БНТУ, преподаватель кафедры инженерной графики

После окончания Второй мировой войны возникла проблема уничтожения боевых отравляющих веществ (БОВ) Германии и Японии. В соответствии с соглашением союзных государств антигитлеровской коалиции было принято решение об уничтожении трофейных БОВ путем их захоронения в различных точках акватории Мирового океана. В соответствии с этим соглашением в 1946–1947 гг. только в акватории Балтийского моря было захоронено 303 тыс. т БОВ. Современные военные архивы содержат подробную информацию о том, что было обнаружено в химических арсеналах Восточной Германии и затоплено в Балтийском море.

Кроме того, известно, что в Мировом океане осуществлены многочисленные захоронения радиоактивных отходов (РАО) [1].

Американские ученые доказали, что при комплексном действии БОВ и РАО их токсичность повышается в 1000 раз и более.

Суда и корабли с отравляющими веществами и затопленные россыпью химические бомбы пролежали на морском дне около 50 лет. Их корпуса проржавели на 70–80 %, вследствие чего можно ожидать массовый выброс в прибрежных акваториях Европы значительного количества отравляющих веществ.

С учетом динамики тектонических процессов, происходящих в земной коре, возможно появление в будущем новых тектонических катаклизмов в Атлантическом океане. Эти катаклизмы могут разрушить многие корпуса, содержащие БОВ. Значительный вклад в это могут внести так называемые геосинклинали, представляющие собой подвижные области земной коры, в которых тектонические движения и магматические явления отличаются большой интенсивностью. Атлантическая геосинклиналь как раз проходит по местам захоронений БОВ.

Белорусские ученые уже давно занимаются проблемой возрастающей вероятности залпового выброса отравляющих химических веществ из проржавевших корпусов бомб, снарядов и мин, затопленных в Балтийском море во время Второй мировой войны.

Доктор технических наук, профессор, академик Белорусской инженерной академии М. Д. Тявловский в свое время подчеркивал, что одним из путей остановки гибели биосферы и остановки глобального апокалипсиса должно быть решение вопросов, связанных с предотвращением глобальной экологической катастрофы, которая может разразиться из-за залповых выбросов боевых отравляющих веществ [1].

Если произойдут залповые выбросы в акваторию Балтийского моря, то пострадают не только страны Балтийского моря, но и Беларусь, так как атмосферные потоки разнесут это по всему земному шару. Поскольку все БОВ находятся в металлических корпусах, толщина стенок которых примерно известна, равно как и скорость коррозии металла (она составляет примерно 0,1 мм в год), то можно рассчитать, что через 10–12 лет произойдут не постепенные, а одновременные выбросы.

Сейчас разработано несколько десятков технологий и видов оборудования для предотвращения этой глобальной катастрофы. Среди них — предложение покрыть хранилища БОВ синтетическим материалом, но это лишь временное решение, так как любой материал физически стареет [2].

Уже давно обсуждается вопрос о целесообразности проведения работ по удалению БОВ из Мирового океана или их обезвреживанию. Большинство ученых утверждают, что даже если и состоятся выбросы отравляющих веществ, то за счет гидролиза произойдет их распад и они как бы самоуничтожатся, и значит не будут представлять никакой опасности.

На основе этих ошибочных утверждений, без должных научных обоснований участники Лондонской (1972 г.), а затем и Хельсинской (1990 г.) конвенций пришли к соглашению:

1. оставить химические боеприпасы в тех местах, где они были захоронены; 
2. разработать для рыбаков рекомендации по обращению с химическими боеприпасами в том случае, если они попадут в рыбацкие сети;
3. оказывать им поддержку в подобных случаях.

Так, по отношению к захороненным в Мировом океане БОВ возникла концепция: «Не трогать БОВ и оставить их в местах захоронений». На основе этой концепции отравляющими веществами оказываются только те, которые попадают в рыбацкие сети. Эта концепция положена в основу деятельности Международной морской организации, в состав которой входят 167 государств мира.

Насколько правильна указанная концепция?

Анализ физико-химических свойств БОВ и их взаимодействие с морской водой показали, что совершенно не подвержены гидролизу бромбензилцианид, хлорацетофенон и адамсит. То есть эти отравляющие вещества, попав в морскую воду, не разлагаются, и поэтому будут отравлять и уничтожать биосферу Мирового океана. Остальные БОВ гидролизируют в воде, но продукты их гидролиза весьма токсичны, устойчивы, и поэтому также будут уничтожать биосферу Мирового океана [3].

БОВ, как и продукты их гидролиза, обладают кумулятивным свойством, то есть не выводятся из организма человека, а накапливаются в нем до критических концентраций, достигнув которых, организм человека не в состоянии сопротивляться негативным воздействиям и погибает.

Крмое того, БОВ и продукты их гидролиза обладают мутагенным свойством, которое особенно выражено у иприта. Как доказали английские и российские ученые, даже одна молекула иприта способна поражать генетический код человека, вызывать мутации и приводить к различным видам уродства в течение 3–4 поколений.

Попав в воды Мирового океана, отравляющие вещества, куда входят БОВ и продукты их распада, включая простые химические элементы: Cl, Р, Br, As (хлор, фтор, бром, мышьяк) и другие — различными морскими течениями, в том числе придонными, будут распространяться по всей массе морской воды, поражая при этом все морепродукты. При своем подъеме на поверхность Мирового океана они также нанесут тяжелый удар по фитопланктону, являющемуся не только началом «пищевой цепочки» в Мировом океане, но и генерирующим в атмосферу Земли почти 60 % кислорода, которым дышит весь животный мир, включая человечество. Попав на поверхность Мирового океана, токсиканты вместе с водой будут испаряться и в виде восходящих потоков устремятся вверх. Некоторые из них примут участие в процессах образования облаков, которые будут транспортировать токсиканты в различные регионы планеты, где будут проходить токсикантные дожди, неся не живительную, а смертоносную влагу.

Все это убеждает в том, что если человечество хочет сохранить себя и биосферу Земли, то у него нет иной альтернативы, как только удалить отравляющие вещества и радиоактивные отходы из Мирового океана.

По мере осознания учеными опасности возникновения глобальной экологической катастрофы в местах затопления БОВ начали разрабатываться планы и проекты предотвращения этой катастрофы [1, 3].

Большинство проектов российских ученых основаны на идее консервации боевых отравляющих веществ там, где они захоронены, по аналогии с разработанными ими технологиями консервации захоронений РАО в Мировом океане.

Многие ученые, задаваясь вопросом, как предотвратить экологическую катастрофу, связанную с захоронениями БОВ в Мировом океане, предлагают [1]:

1. вскрыть трюмы затопленных кораблей, извлечь из них снаряды, содержащие БОВ, и поднять их на поверхность Мирового океана;
2. поднять затопленные корабли с БОВ и перезахоронить их на больших глубинах в открытом океане.

Однако любая попытка подъема сильно коррозированных корпусов кораблей вызовет разрушение как кораблей, так и всех снарядов, содержащих БОВ, детонацию их пикратизированных взрывателей и залповый выброс БОВ в воды Мирового океана.

Разработаны и другие подходы к проблеме предотвращения экологической катастрофы.

Среди них — повышение интенсивности природных процессов, деструкции БОВ в системе «вода — донные отложения». По убеждению ученых, сторонников этой концепции, обезвреживанию БОВ будут способствовать следующие мероприятия:

• повышение температуры придонной воды на локальном участке моря;
• увеличение щелочности морской и иловой воды;
• стимулирование деятельности штаммов организмов, толерантных к отравляющим веществам;
• регулирование окислительно-восстановительного потенциала на границе «вода — донные осадки».

Разработчики этих способов считают, что обезвреживание БОВ должно произойти в результате их деструкции. Если даже предположить, что произойдет деструкция и они распадутся на химические элементы, то токсичность этих отравляющих химических элементов не исчезнет. Кроме того, техническая реализация этих способов достаточно сложна и трудна. В то же время реализация любого из способов дополнительно вызывает множество сомнений и опасений. Например, реализация идеи повышения температуры придонной воды на локальном участке моря потребует огромных затрат энергии и лишь будет способствовать ускорению гидролиза БОВ. При этом не учитывается уровень токсичности продуктов гидролиза последних.

Предложение увеличения щелочности морской и иловой воды потребует введения в воды больших количеств щелочей, которые, в свою очередь, являются токсикантами [4, 2].

Стимулирование деятельности штаммов организмов, толерантных к отравляющим веществам, также не решает проблемы, так как не толерантны к БОВ все остальные представители флоры и фауны Мирового океана. К тому же толерантность потенциальных штаммов организмов не исключает проблемы поражения огромных масс воды отравляющими веществами и продуктами их гидролиза. В этом случае уцелеют только штаммы организмов, толерантных к БОВ, а вся окружающая среда будет отравлена и погибнут все представители флоры и фауны Мирового океана, а затем и биосферы Земли.

Регулирование окислительно-восстановительного потенциала на границе «вода — донные осадки» также не гарантирует существенного успеха, так как есть БОВ, которые не окисляются и поэтому не теряют своих токсичных свойств. Это не только сведет на нет поставленную цель, но и может инициировать действие БОВ или вызвать дополнительное заражение огромных масс воды растворами щелочей и кислот, которые потребуются для реализации четвертого способа.

Известно, что захороненные в акватории Мирового океана снаряды и бомбы, начиненные боевыми отравляющими веществами, содержат также и взрывчатые вещества (ВВ), которые предназначены для взрыва и распыления отравляющих веществ. ВВ имеют свойство со временем пикратизироваться. В результате образуются пикраты ВВ, чрезвычайно чувствительные к ударам, толчкам, а следовательно, и детонации. Хотя самопроизвольно они взорваться не могут, тем не менее такая опасность при производстве работ по нейтрализации или удалению БОВ из морских глубин существует вполне реально. Любая попытка подъема сильно коррозированных корпусов кораблей вызовет разрушение как кораблей, так и снарядов, содержащих БОВ, детонацию их пикратизированных взрывателей и залповый выброс БОВ в воды Мирового океана.

Библиографические исследования и анализ литературных данных свидетельствуют о том, что большинство специалистов пришли к выводу: из-за сильной коррозии металлических корпусов снарядов, содержащих БОВ, от идеи их подъема и эвакуации следует отказаться.

Белорусские ученые, а в последнее время и некоторые российские исследователи, подвергают справедливой критике проекты, связанные с консервацией затопленных БОВ в местах их нахождения [1]. По их научно обоснованному убеждению, это лишь на время отодвигает возможную экологическую катастрофу, то есть делает ее хотя и пролонгированной, но непредотвратимой и неизбежной.

Тем не менее, необходимо разработать способы и оборудования для удаления БОВ из Мирового океана, позволяющие решить проблему, включая и самые экстремальные ситуации, то есть тогда, когда снаряды, содержащие БОВ, почти разрушены коррозией, и поэтому их нельзя трогать, или когда уже произошли выбросы отравляющих веществ в воды Мирового океана.

Как следует из вышеизложенного, единственно эффективной, радикальной и надежной является концепция удаления БОВ из Мирового океана.

В настоящее время белорусские ученые разрабатывают способы очистки водоемов Мирового океана, основанные на удалении из них БОВ или радиоактивных отходов, четыре из которых уже запатентованы в Беларуси в качестве изобретений.

Степень коррозии корпусов, содержащих БОВ, настолько велика, что их нельзя трогать до тех пор, пока каждый из корпусов не будет неподвижно зафиксирован во время операции подъема со дна на поверхность, то есть пока каждый из корпусов не будет охвачен своеобразной капсулой-бандажом, противодействующим разрушению коррозированных корпусов и препятствующим выбросу отравляющих веществ. Поэтому один из предлагаемых способов заключается в том, что вдоль длины россыпи корпусов, содержащих БОВ, располагают специальное захватывающее устройство — захватник, который имеет цилиндрическую форму и состоит из двух продольных створок, напоминающих ковш бульдозера. В каждой створке имеются окна для выхода воды при их смыкании. При помощи системы рычагов и специального механизма обе створки могут сходиться или расходиться на определенную величину, которая называется зевом. Зев захватника должен быть несколько больше ширины россыпи. каждой створке с внешней стороны находится трубчатый змеевик, через который прокачивают газообразный переохлажденный азот (–196 °С). После предварительного замерзания содержащейся в захватывающем устройстве массы, состоящей из донного ила, находящихся в нем корпусов БОВ и воды, захватник смещают незначительно вдоль россыпи. Это необходимо для извлечения захваченных объектов. После этого захватник поднимают на высоту, достаточную для образования прочного монолитного ледяного панциря, необходимой толщины. После подъема на поверхность захватник освобождают от ледяного панциря и ледяного блока, который содержит корпуса БОВ. Для этого через змеевик, находящийся в захватнике, пропускают теплый воздух, который расплавит лед на поверхности ледяного блока. Посредством механизма закрытия и раскрытия створок раскрывают захватник и освобождают содержащийся в них ледяной панцирь.

Предлагаемые способы очистки водоемов от БОВ путем их удаления имеют значительное преимущество перед существующими. После практической проверки они могут быть успешно применены для очистки водоемов от БОВ и РАО.

Литература

1. Тявловский, М. Д. Реальная угроза глобального апокалипсиса и пути его предотвращения / М. Д. Тявловский. — Русский вестник. — 2005. — № 8.
2. Янович, Н. Боеприпасы на дне моря / Н. Янович // Народная газета. — 2004. — 3 дек.
3. Аникеев, В. В. Новые подходы к проблеме обезвреживания затопленного химического оружия / В. В. Аникеев, Г. В. Лисичкин, А. А. Малыгин // Европа — наш общий дом: труды Междунар. науч. конф. — Минск, 1999.
4. Довгуша, В. В. Радиоактивные отходы в морях и океанах / В. В. Довгуша, М. Н. Тихонов // Энергия. —1994. — № 8. — С. 26–31.

Юрий ЛУКАШЕВИЧ, пресс-секретарь ГКНТ

• Оглавление № 2(15) 2010 журнала «Новости науки и технологий»
  
  
• Архив журнала «Новости науки и технологий»
  
  
• Другие издания  БелИСА