Экология почв военных полигонов - Дмитрий Александрович Пантелеев

дня, а максимальное – на 6 часов утра. Анализ распределения количества взрывов по дням недели показал, что взрывы производятся даже в выходные дни: субботу и воскресенье, но их количество не превышает 10 % от общего. Максимальное количество взрывов производится в четверг и пятницу.

1–8 – полигон «Погоново»; 9–10 – карьер «Лебединский», 11 – карьер «Павловский»

Рис. 22. Вертикальные составляющие взрывов, зарегистрированных сейсмическими станциями [72]

Анализ взрывов по энергетическому классу показал, что большинство их относится к событиям с К23. Но фиксировали и более мощные взрывы, вплоть до 5 класса (рисунок 23).

Рис. 23. Распределение взрывов в «Погоново» по коэффициенту мощности, 2010 г. [72]

Взрывы регистрировали не только станциями локальной, но и региональной сети (рисунок 24).

Рис. 24. Расположение эпицентров взрыва на полигоне «Погоново» и сейсмических станций локальной и региональной сетей

Зафиксированные случаи регистрации взрывов на расстоянии 180 км вызвали некоторое недоумение ученых. Ими было установлено, что скорость регистрируемой от взрыва в «Погоново» волны близка к скорости звука. Таким образом, регистрируемая волна по своим свойствам одновременно является сейсмической (регистрируется сейсмоприемниками) и акустической (распространяется со скоростью звука).

В результате расчетов получены осредненные скорости по всем станциям в диапазоне от 326–330 м/с. Скорость хорошо согласуется со скоростью звука в воздухе при соответствующей его температуре (около –6 С). На удалении 20 км от вибратора на записях трехкомпонентных сейсмоприемников были зарегистрированы поверхностные сейсмические волны, индуцированные приходящей акустической волной. Такие волны называются сейсмоакустическими. Процесс их образования включает взаимосвязанные процессы: 1) излучение источником акустических волн; 2) распространение акустических волн вдоль поверхности Земли; 3) возбуждение сейсмических волн акустическими волнами, приходящими в точку регистрации.

Проведенные эксперименты по локации источников инфразвука при помощи сети сейсмоинфразвуковых комплексов (СИЗК) «Апатиты» показали, что инфразвуковые сигналы от взрывов, зарегистрированные барографами СИЗК, видны также и на сейсмических записях. По записям барографов также обнаружен эффект повторного прихода инфразвуковых волн в пункт регистрации через тропосферу и стратосферу. Это можно также наблюдать на записи сейсмостанции «Новохоперск». Этот эффект может быть связан и с отражением инфразвуковой волны от высокого берега реки западнее полигона. В зависимости от наличия температурной инверсии в приповерхностном слое образуется канал (волновод), который может захватить от 13 до 20 % (вместо 2%) всей акустической мощности поверхностного взрыва. Мощные инфразвуковые волны могут вызывать разрушения и повреждения конструкций, оборудования, а также влиять на здоровье людей.

Для инфразвуковой волны заметное рассеяние и отражение создают лишь очень крупные объекты – холмы, горы, высокие здания. Если рассмотреть изменение уровней высот по трассам на сейсмические станции от эпицентра взрыва, то видно, что только в сторону сейсмических станций «Сторожевое», «Дивногорье» и «Галичья Гора» наблюдается повышение высот, а в сторону сейсмостанции «Новохоперск» повышение отсутствует. Таким образом, наиболее эффективной мерой снижения воздействия взрывов на жилые постройки близлежащих населенных пунктов может быть рассеивание инфразвуковой волны на элементах рельефа местности.

3.3 Развернутый геохимический анализ почвы полигона

Отбор проб почв осуществляли на верхней кромке, середине высоты и глубине трех воронок с диаметром 12–25 м и глубиной 8–20 м. В самой большой воронке I проводили утилизацию боеприпасов; воронки II и III образованы в результате сброса авиабомб. Отмечается мощный выброс грунта из воронки I на расстояние до 20 м от ее кромки. Воронка III образована в более ранний период времени, что следует из наличия растительности на ее стенках. Пробы отбирали в сухую погоду на глубину до 20 см.

В точках отбора проб на поверхности воронок почвы можно классифицировать как супеси с высоким содержанием (до 75 %) среднезернистого песка с диаметром частиц 0,25–0,05 мм и физической глины <20 %. В приповерхностном слое почв на середине и дне воронок преобладает фракция с диаметром частиц 0,005–0,001 мм и содержанием физической глины ~70–80 %, что по классификации Н.А. Качинского соответствует глинам средним. Показатель кислотности солевой вытяжки исследуемых почв рНKCl изменялся в интервале 6,6–7,2, то есть исследуемые почвы относятся к нейтральным и слабощелочным.

Содержание загрязняющих веществ в почве полигона определяли в лаборатории комплексных исследований на базе Воронежского государственного университета. Концентрации 22 металлов в пробах – методом рентгеновской спектрометрии с применением РФА S8 TIGER (методика определения трейсовых содержаний элементов в почвах, горных породах фирмы Bruker, Германия); нитраты – фотометрическим методом с салициловой кислотой.

Для загрязнителей с установленными значениями предельно/ориентировочно допустимых концентраций (ПДК/ОДК) рассчитывали коэффициент опасности Коi как отношение фактической концентрации i-того загрязнителя к нормативу (таблица 14).

Таблица 14. Предельно/ориентировочно допустимые концентрации загрязнителей почв (мг/кг) и классы их опасности (валовое содержание)

Интегральную оценку загрязнения металлами приповерхностного слоя почв полигона проводили по суммарному показателю Z, формула 2 (глава 2.3.1). Для установления фоновых концентраций загрязнителей проводили анализ проб приповерхностного слоя почв такого же типа, отобранных в рекреационной зоне на расстоянии более 20 км от полигона и 7 км от других возможных источников выбросов. Условно-естественные (фоновые) концентрации исследуемых металлов в почвах представлены в таблице 15.

Для всех металлов фоновые концентрации не превышают установленных нормативов, за исключением хрома. В пробах сравнения его содержание выше ПДК в 144 раза. Случаи превышения фоновых концентраций металлов установленных нормативов хорошо известны и являются одной из проблем нормирования качества почв для различных регионов, в том числе по меди, ванадию, кадмию, хрому [22]. Сфон нитратного азота составляла 0,0223± 0,0089 мг/кг, что в 6500 раз ниже установленного норматива.

Таблица 15. Условно-естественные концентрации металлов (Сфон, мг/кг)

Нормативы, приведенные в таблице 14, превышены только по двум показателям – Cr (в 380–740 раз) и As (в 1,5 раза). Аномально высокое превышение ПДК хрома объясняется его высокой фоновой концентрацией в исследуемых почвах. Хром относится к высоко опасным загрязнителям (II класс), поэтому уровень загрязнения почв по лимитирующему показателю можно оценивать, как «очень сильный». Мышьяк – чрезвычайно опасное вещество (I класс опасности), даже незначительное его превышение ОДК в почвах также относит их к рангу «очень сильно загрязненные».

Этим загрязнением можно объяснить отравление семьи в пос. Семилукские Выселки, расположенного в 7 км от полигона. В колодезной воде содержание мышьяка превышало ПДК в 140 раз. Причину отравления воды в колодце в 2018 г. установить так и не удалось [31], хотя водосток через балку Карпенчихин лог проходит через поселок Семилукские Выселки.

Концентрационное распределение по