Анализ источников загрязнения и степени их опасности
Имени Н.Э. Баумана
Кафедра экологии и промышленной безопасности
«Оценка воздействия комплекса разгонного блока “Фрегат” на окружающую среду»
Выполнили:
студенты группы СМ5-32
Ковтун Дмитрий
Овсепян Карен
Постников Алексей
Шипитько Олег
Принял:
Иванов Михаил Витальевич
Москва
http://www.federalspace.ru/main.php?id=276
Космодром Байконур
Общее (авторы: Овсепян, Ковтун, Шипитько, Постников)
Космодром Байконур расположен на территории Республики Казахстан. Географические координаты космодрома - 46° северной широты и 63° восточной долготы. Он занимает территорию протяженностью около 70 на 100 км общей площадью 6717 км2.
В соответствии с Договором аренды комплекса «Байконур» между Российской Федерацией и Республикой Казахстан комплекс «Байконур» (космодром и г. Байконур) арендован Российской Федерацией на 20 лет. В целях обеспечения длительной перспективы эффективного использования космодрома Байконур по выполнению различных космических программ Президентами Российской Федерации и Республики Казахстан в январе 2004 года подписано Соглашение, продлевающее срок аренды до 2050 года.
Наземная космическая инфраструктура подготовки составных частей РКН и запуска КА включает:
• 12 пусковых установок (ПУ) стартовых комплексов (СК), в том числе 6 ПУ находятся в эксплуатации:
◦ - СК РН «Союз-У», «Союз-ФГ» пл. 1, СК РН «Союз-У», «Союз-ФГ», «Союз-2.1а», «Союз-2.1б» пл. 31;
◦ - ПУ-39 РН «Протон-М» пл. 200, РН «Протон-К», ПУ-24 РН «Протон-М» пл. 81;
◦ - СК РН типа «Зенит» пл. 45;
◦ - шахтная пусковая установка (ШПУ) ракеты РС-20Б пл. 109.
• 11 монтажно-испытательных корпусов, в которых размещено 39 технических комплексов для сборки, испытаний и предстартовой подготовки ракет-носителей, разгонных блоков и космических аппаратов.
• 2 заправочно-нейтрализационных станции, универсальная заправочная станция (УЗП) и техническая заправочная станция (ТЗП) для заправки космических аппаратов и разгонных блоков компонентами ракетных топлив и сжатыми газами.
• Измерительный комплекс с вычислительным центром и кислородно-азотный завод суммарной производительностью до 200 тонн криогенных продуктов в сутки.
Обеспечивающая инфраструктура космодрома включает в себя развитую сеть энергоснабжения, в составе более 600 трансформаторных подстанций и 6000 км линий электропередач, два аэродрома первого класса, более 400 км железнодорожных путей и 1000 км автомобильных дорог, 2500 км линий связи.
Космодром Байконур является составной частью комплекса «Байконур», в состав которого входит его социально-культурный и административный центр – город Байконур.
По состоянию на 2011 год в г. Байконур зарегистрировано около 69 тыс. Человек. Начиная с 1994 года, активное участие в обеспечение функционирования инфраструктуры космодрома и эксплуатации его объектов, а с октября 1998 г. – в непосредственной подготовке и осуществлении запусков космических аппаратов, принимает Федеральное космическое агентство.
http://fregat-bay.narod.ru/Fregat.htm
Климат территории резко континентальный, с большими колебаниями сезонных и суточных температур воздуха, малым количеством осадков (100-120 мм в год). Местная речная сеть отсутствует. Грунтовые воды располагаются в рыхлообломочных отложениях четвертичного и плиоценового возраста. Почвенный покров характеризуется комплексностью: бурые пустынно-степные почвы сочетаются с солонцами, солончаками и с такыровидными почвами.
В пределах позиционного района космодрома источниками техногенного воздействия на ОС являются:
- специальные технические объекты, напрямую осуществляющие космическую деятельность (ракеты-носители, технические и стартовые комплексы, заправочные станции, кислородно-азотный завод, хранилища элементов ракетно-космической техники, компонентов ракетного топлива и горюче-смазочных материалов и т.д.);
- специальные технические и коммунально-хозяйственные объекты космодрома «Байконур» (аэродромы «Крайний» и «Юбилейный», автомобильный транспорт и внутриведомственная железная дорога, склады ГСМ и т.д.);
- объекты коммунально-хозяйственного и бытового назначения (котельные, очистные сооружения, свалки и полигоны захоронения твердых бытовых отходов, баннопрачечный комбинат и т.п.);
- объекты, осуществляющие хозяйственную деятельность на территории космодрома.
Космодром расположен на границе степной и полупустынной зон с низким количеством осадков, что обуславливает низкую способность атмосферы к самоочищению. Территория космодрома подвержена снежным заносам, постоянным пpисутствием в pегионе возбудителей опасных инфекционных заболеваний, возможностью частичных наводнений и подтоплений г. Байконура.
3. Общая информация по комплексу разгонного блока «Фрегат»
http://fregat-bay.narod.ru/Fregat.htm
В состав комплекса разгонного блока (КРБ) «Фрегат» входят (рис. 1):
- разгонный блок (РБ) «Фрегат»;
- сборочно-защитный блок;
- технический комплекс РБ;
Для обеспечения подготовки и функционирования КРБ «Фрегат» функционально привлекаются:
- комплекс ракеты-носителя (КРН) типа «Союз-У»;
- заправочная станция (ЗС) 11Г12;
- комплект средств измерений, сбора и обработки информации (КСИСО);
- средства транспортировки РБ;
- технический комплекс космической головной части (ТК КГЧ).
Рис.1. Состав комплекса разгонного блока «Фрегат»
Разгонный блок «Фрегат» создан как унифицированная верхняя ступень ракет-носителей и позволяет решать следующие задачи:
довыведение головного блока с орбиты, формируемой ракетой-носителем, на опорную орбиту;
выведение КА с опорной орбиты на высокоэнергетические орбиты, в т.ч. на геостационарную и геопереходную;
ориентация и стабилизация головного блока на пассивных и активных участках полета;
построение заданной ориентации перед отделением КА;
формирование и выдача команд на сброс головного обтекателя (при необходимости), отделение головного блока и отделение КА.
Внешний вид разгонного блока «Фрегат» представлен на рис. 2.
Рис. 2. Внешний вид разгонного блока «Фрегат»
В состав РБ «Фрегат» входят:
- маршевая двигательная установка (ДУ);
- двигательная установка стабилизации ориентации и обеспечения запуска (ДУ СОЗ);
- герметичные приборные отсеки;
- антенно-фидерная система (АФС);
- химические батареи;
- система обеспечения теплового режима (СОТР);
- переходник с системой отделения для установки КА.
Рис. 3. Конструктивная схема РБ «Фрегат»
Основные массо-габаритные характеристики РБ «Фрегат» приведены в
табл. 1.
Таблица 1
Основные массо-габаритные характеристики РБ «Фрегат»
| Характеристика | Величина |
| 1. Начальная масса при максимальной заправке, кг | 6385 |
| 2. Конечная масса РБ, кг | 950 |
| 3. Габаритные размеры, м высота диаметр (описанный) | 1,5 3,35 |
Маршевая двигательная установка (МДУ)РБ «Фрегат»предназначена для создания импульсов скорости, а также стабилизации головного блока по каналам тангажа и рыскания при проведении активных манёвров. В состав маршевой двигательной установки РБ входят два бака горючего, два бака окислителя, маршевый двигатель, агрегаты пневмогидравлической системы подачи компонентов, шаробаллоны с гелием и трубопроводы.
В качестве топлива в МДУ РБ «Фрегат» используется:
окислитель – АТИН по ОСТ 113-03-503-85 (ТУ 6-02-344-74);
горючее – несимметричный диметилгидразин (НДМГ) по ГОСТ В 17803-72.
В химическом отношении АТ представляет собой смесь двух равновесных форм NО2 и N2О4, существующих как в газообразном, так и в жидком состоянии.
Эколого-гигиеническая значимость АТ в воде, почве и растениях определяется нитратами и нитритами; в атмосферном воздухе - двуокисью и окисью азота, парами азотистой и азотной кислот.
АТ (АТИН) – токсичное вещество 2-го класса опасности. Гигиенические регламенты АТ и продуктов его трансформации представлены в табл. 2.
Таблица 2
Гигиенические регламенты АТ и продуктов его трансформации
| Вещество | N2O4 | NO2 | NO | NO32- | NO22- | ||
| Класс опасности | - | - | |||||
| ПДК | в воздухе, мг/м3 | ПДКРЗ | 2.0 | 5.0 | - | - | - |
| ПДКМР | 0.085 | 0.085 | 0.6 | - | - | ||
| ПДКСС | 0.04 | 0.04 | 0.06 | - | - | ||
| в воде, мг/л | ПДКХЗ | 45.0 | - | - | 45.0 | 3.3 | |
| ПДКРХ | - | - | - | 40.0 | 0.08 | ||
| в почве, мг/кг | - | - | - | - | 130.0 |
Несимметричный диметилгидразин НДМГ Химическая формула:(СН3)2N-NН2.
В результате попадания в почву и водоемы НДМГ может разлагаться и окисляться с образованием воды, углекислого газа и молекулярного азота, а также ряда токсичных продуктов (в зависимости от условий), один из которых - НДМА - является даже более токсичным соединением, обладая канцерогенными свойствами. Другие соединения, такие, как МДМГ, ТМТ, ФА, синильная кислота HCN (СнК) - относятся ко второму и третьему классам опасности.
НДМГ обладает относительно высокой летучестью и испаряемостью. Летучесть вещества значительно увеличивается с повышением температуры. НДМГ стабилен в области эксплуатационных температур (от -50°С до +50°С) при полной герметичности тары.
НДМГ – токсичное вещество 1-го класса опасности. Основные гигиенические регламенты НДМГ и продуктов его разложения в объектах окружающей среды представлены в таблице 3.
Таблица 3
Гигиенические регламенты НДМГ и продуктов его разложения
| Вещество | Предельно допустимые концентрации | ||||||
| Атмосферный воздух, мг/м3 | Вода, мг/л | Почва, мг/кг | Продукты питания, мг/кг | ||||
| ПДКРЗ | ПДКМР | ПДКСС | ПДКХБ | ПДКРХ | |||
| НДМГ | 0,1 | 0,001 | 0,001 | 0,02 | 0,0005 | 0,1 (ОБУВ) | |
| ДМА | 1,0 | 0,005 | 0,005 | 0,1 | 0,005 | - | - |
| МДМГ | 0,3 | - | - | 0,1 | - | - | - |
| ТМТ | 3,0 | 0,005 | 0,005 | 0,1 | - | - | - |
| НДМА | 0,01 | - | 0,0001 | 0,01 | - | - | 0.002 |
| ФА | 0,5 | 0,035 | 0,003 | 0,05 | 0,025 | 7,0 | - |
| СнК | 0,3 | - | 0,01 | 0,1 | - | - | - |
Основные параметры МДУ РБ «Фрегат» приведены в табл. 4.
Таблица 4
Основные параметры МДУ РБ «Фрегат
| Максимальный рабочий запас окислителя, кг | |
| Максимальный рабочий запас горючего, кг | |
| Тяга маршевого двигателя, кгс | |
| Удельный импульс двигателя, с | |
| Возможное количество включений | до 20 раз |
(Постников)
Анализ источников загрязнения и степени их опасности
http://fregat-bay.narod.ru/Fregat.htm
http://docs.cntd.ru/document/901941100
В общем случае воздействие РБ "Фрегат" на окружающую среду при штатных условиях работы происходит:
при наземной подготовке РБ на космодроме;
при функционировании РБ в околоземном космическом пространстве в составе орбитального блока.
Основными этапами технологического цикла наземной подготовки РБ Фрегат на космодроме являются работы, связанные с заправкой РБ Фрегат транспортировкой их в заправленном состоянии и стыковкой с КА и РН "Союз-2". Кроме того, опосредованное воздействие на окружающую среду оказывается в результате жизнедеятельности персонала, задействованного в подготовке РБ. При этом основными видами воздействия на окружающую среду являются химическое и механическое загрязнения.
5.2.1. Оценка воздействия на окружающую среду при наземной подготовке РБ "Фрегат" на космодроме "Плесецк"
Химическое загрязнение атмосферного воздуха при наземной подготовке РБ "Фрегат" обусловлено применением в его составе высокотоксичных КРТ - АТИН и НДМГ.
В общем случае химическое загрязнение атмосферного воздуха при наземной подготовке РБ "Фрегат" на космодроме происходит:
при заправке РБ на ЗНС 11Г143-2 в результате работы агрегатов нейтрализации паров и промстоков КРТ;
в результате работы подвижных агрегатов транспортно-установочных и регламентных групп.
В общем случае доля выбросов загрязняющих веществ в атмосферу при подготовке РБ "Фрегат" на космодроме составляет часть от общих ежегодных выбросов всех стационарных объектов космодрома. С учетом общего количества запусков РБ "Фрегат" - 2-3 запуска в год - ежегодный объем выбросов загрязняющих веществ при подготовке РБ "Фрегат" составит около 0,005% от выбросов загрязняющих веществ всех объектов космодрома.
В общем случае, при наземной подготовке КРБ «Фрегат» на космодроме «Байконур» в атмосферу выбрасывается в общей сложности 21,024 кг загрязняющих веществ, в том числе:
вещества 1 класса опасности – 0,003 кг (0,014 %), из них:
- НДМГ – 0,002 кг;
- цианистый водород – 0,001 кг;
вещества 2 класса опасности – 7,814 кг (37,167 %), из них:
формальдегид – 0,007 кг;
азота диоксид – 7,807 кг;
вещества 3 класса опасности – 6,826 кг (32,468 %), из них:
сажа – 0,477 кг;
серы диоксид – 6,349 кг;
вещества 4 класса опасности – 6,381 кг (30,351 %), из них:
окись углерода – 4,781 кг;
углеводороды – 1,6 кг
Учитывая режим работы источников загрязнения, продолжительность цикла подготовки РБ "Фрегат", а также результаты проведенных расчетов, сделан вывод, что наземная подготовка РБ "Фрегат" оказывает локальное, незначительное и непродолжительное воздействие на загрязнение приземного слоя атмосферы в районе размещения космодрома.
РБ "Фрегат" оказывает локальное, незначительное и непродолжительное воздействие на загрязнение приземного слоя атмосферы в районе размещения космодрома.
Химическое загрязнение почвенно-растительного покрова в районе космодрома при наземной подготовке РБ "Фрегат" обусловлено возможным оседанием на поверхность загрязняющих веществ, выбрасываемых источниками загрязнения, задействованных при наземной подготовке.
Учитывая природно-климатические характеристики района расположения космодрома, а также принимая во внимание небольшие количества общих выбросов в атмосферу, можно говорить о незначительном химическом загрязнении почвенно-растительных покровов в районе расположения космодрома.
В общем случае непосредственное механическое воздействие на почвы и грунтыпри подготовке РБ "Фрегат" на космодроме исключено
Воздействие на подземные и поверхностные воды.Подготовка РБ "Фрегат" предусматривает использование существующих, функционирующих в настоящее время в интересах всего космодрома инженерных систем, в том числе, водоснабжения и канализации.
Источниками водоснабжения площадок, на которых размещаются объекты КРБ "Фрегат", служат подземные воды, забираемые существующими скважинами, расположенными на благоустроенной территории с зелеными насаждениями и ограждением СЗЗ.
Воздействие на поверхностные воды при наземной подготовке РБ "Фрегат" на космодроме оказывается за счет потребления воды на бытовые нужды и сброса хозяйственно-бытовых вод. Попадание промстоков, содержащих КРТ, в систему бытовой канализации или в окружающую среду при штатной работе исключено.
Бытовые стоки от объектов жизнедеятельности (жилых зон, караульных помещений и т.д.) поступают в выгребы (периодически опорожняемые ассенизационной машиной) и вывозятся на очистные сооружения. Канализирование стоков осуществляется в самостоятельную сеть с дальнейшим поступлением стоков на очистные сооружения.
Существующие системы канализации площадок отводят сточные воды на местные очистные сооружения.
Объемы хозяйственно-бытовых стоков от объектов КРБ "Фрегат" за 1 цикл подготовки на космодроме:
технический комплекс - 13,0 м /сут.;
стартовый комплекс - 1,0 м /сут.;
наземно-измерительный комплекс - 2,0 м /сут.;
административно-бытовая зона - 1,5 м /сут.
Попадание загрязненных вод в водные объекты района размещения космодрома непосредственно при подготовке РБ "Фрегат" исключено. Подготовка РБ "Фрегат" не приведет к ухудшению качества поверхностных и грунтовых вод в районе эксплуатации космодрома.
Акустическое воздействие на ОС в районе космодрома «Байконур» при подготовке РБ «Фрегат» обусловлено распространением акустических волн, возникающих при работе подвижных транспортных средств, являющихся источниками шума.
Учитывая то, что движение подвижных транспортных средств, задействованных при подготовке РБ «Фрегат» на космодроме «Байконур», значительно разнесено по времени и проходит на большом удалении от населенных пунктов, акустический расчет для данного типа источников нецелесообразен.