Материал: Комплексные проблемы техносферной безопасности. материалы Международной научно-практической конференции. Колодяжный С.А., Небольсин В.А

рина спектра флюктуаций отражений от цели ( fпз - ширина спектра флюктуаций отражений от подстилающей поверхности, f ГМУ - ширина спектра флюктуаций от элементов ГМУ), равная:

Из формулы (11) видно, что чем меньше длина волны, тем шире спектр флюктуации. Основное влияние на ширину спектра оказывает ветер. Чем больше скорость ветра, тем интенсивнее раз-

брос скоростей гидрометеоров, тем больше среднеквадратичное значение скорости v .

Таким образом, полученные выражения позволяют учесть влияние гидрометеоров на отношение энергии принимаемого сигнала к спектральной плотности шумовых помех, а, следовательно, и оценить эффективность применения БРЛС в различных ГМУ.

Одним из основных тактических параметров БРЛС является дальность обнаружения объекта. Эта задача является особенно сложной при полете на малых высотах, когда углы визирования не более 4-6º. Дальность измеряется по заданному направлению по линии визирования объекта. Дальность обнаружения объекта БРЛС при наличии гидрометеоров на пути распространения радиоволн и в месте расположения цели будет меньше. Причинами этого являются маскирующее действие сигналов, рассеянных гидрометеорами, окружающими объект, и ослабление полезного сигнала в гидрометеорах на трассе его распространения.

Дальность обнаружения объекта БРЛС определяется по формуле:

В более сложных случаях, когда приходится одновременно учитывать поглощение как на отдельных участках (осадки, облака, туманы), так и на всей дистанции (газы и водяной пар в атмосфере) следует решать задачу последовательно. Вначале найти уменьшение дальности БРЛС из-за поглощения на отдельных участках, а затем и по всей дистанции, считая величиной R уже уменьшенную дальность при поглощении на отдельных участках. Значения пз и определяются следующим образом:

и гидрометеоров, соответственно; Sp и Vp - разрешаемая площадь подстилающей поверхности и разрешаемый объем зоны гидрометеоров, соответственно; ( R) - разрешающая способность БРЛС по дальности; аз - ширина диаграммы направленности БРЛС в азимутальной плоскости; R - удаление до Sp или Vp; - угол визирования Sp или Vp.

Удельная эффективная отражательная площадь гидрометеоров связана с радиолокационной отражаемостью выражением:

где Z - радиолокационная отражаемость, связанная с интенсивностью осадков I (или водностью облаков W) следующими соотношениями:

Результаты расчѐтов по вышеприведенным формулам представлены на рисунке.

Зависимость влияния интенсивности осадков на дальность обнаружения целей РЛС

Анализ результатов расчѐтов показывает существенное влияние интенсивности осадков на дальность обнаружения. Так, например, изменение интенсивности осадков, идущих от 0,17 мм/ч до 0,65 мм/ч, вызывает уменьшение дальности обнаружения примерно в 1,6 раза.

Наличие осадков из конвективной облачности уменьшает дальность обнаружения в 1,1-1,2 раза, по сравнению с дальностью обнаружения в осадках, идущих из облаков слоистых форм. Это объясняется тем, что размер капель осадков конвективной облачности больше, чем осадков из облаков слоистых форм. И, в соответствии, с формулой (16), даже незначительное увеличение размеров капель приводит к существенному увеличению их отражательной способности Z, так как она зависит от шестой степени размера капель. Такое изменение дальности обнаружения под влиянием осадков может рассматриваться как значимое и должно учитываться при планировании применения авиации.

Литература

1.Дьяченко А.А. Летательные аппараты и безопасность полетов / А.А. Дьяченко. – М.: Изд-во «ВВИА им. проф. Н.Е. Жуковского», 1987. - 625 c.

2.Степаненко В.Д. Радиолокация в метеорологии / В.Д. Степаненко. - Л.: Гидрометеоиздат, 1973. - 343 с.

3.Дудник П.И., Чересов Ю.И. Авиационные радиолокационные устройства: учебник

/П.И. Дудник, Ю.И. Чересов. - М.: Изд-во «ВВИА им. проф. Н.Е.Жуковского», 1986. - 538 с.

102

4.Васин В.В. и др. Авиационная радиолокация: учебник /В.В. Васин, О.В. Власов, П.И. Дудник, Б.М. Степенов. - М.: Изд-во «ВВИА им. проф. Н.Е. Жуковского», 1964. - 583 с.

5.Брылев Г.Б., Гашина С.Б., Низдойминога Г.Л. Радиолокационные характеристики облаков и осадков / Г.Б. Брылев, С.Б. Гашина, Г.Л. Низдойминога. - Л.: Гидрометеоиздат,

1986. - 234 с.

6.Ширман Я.Д. Теоретические основы радиолокации: учеб. пособие для вузов / Я.Д. Ширман. - М.: Изд-во «Советское радио», 1970. - 560 с.

7.Мазин И.П., Хргиан А.Х. Облака и облачная атмосфера. Справочник / И.П. Мазин, А.Х. Хргиан. - Л.: Гидрометеоиздат, 1989. - 647 с.

8.Григорин-Рябов В.В. Радиолокационные устройства (теория и принципы построения) / В.В. Григорин-Рябов. - М.: Изд-во «Советское радио», 1970. - 680 с.

ФГКВОУ ВПО «Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил «Военновоздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина» (г. Воронеж)

I.E. Kuznetsov, D.V. Bulgin, S.V. Slashev, A.S. Repnikov

SCIENTIFIC AND METHODOLOGICAL ASPECTS OF ACCOUNTING OF INFLUENCE METEOROLOGICAL CONDITIONS WHEN USING RADAR NAVIGATION INSTRUMENTS

The paper proposes a methodology for assessing the impact of meteorological conditions on the airborne radar systems, solving the problems of location and navigation

Key words: airborne radar systems, meteorological conditions, the transparency coefficient at mastery, intensity of precipitation, water content of clouds

Federal State Official Military Educational Institution of Higher Professional Education Military Educational Research Centre of Air Force «Air Force Academy named after professor

N.E. Zhukovsky and Yu.A. Gagarin» (Voronezh)

УДК 504.054

Н.А. Ларионова

ВЛИЯНИЕ НАКОПИТЕЛЕЙ ПРОМЫШЛЕННЫХ ОТХОДОВ НА ЗАГРЯЗНЕНИЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

Предприятия металлургической промышленности являются основными источниками загрязнения окружающей среды. В процессе производства в больших объемах образуются промышленные отходы - шлаки, шламы, колошниковая пыль. Накопители промышленных отходов также являются техногенными источниками загрязнения окружающей среды. Они занимают значительные земельные участки, способствуют загрязнению атмосферы, почв, поверхностных и подземных вод на прилегающих территориях. Это создает неблагоприятную обстановку для здоровья населения

Ключевые слова: предприятия, промышленные отходы, шлакоотвал, шлаки, шламохранилища, нефелиновый шлам, загрязнение, тяжелые металлы

Черная и цветная металлургия относится к самым загрязняющим природную среду отраслям. На долю металлургии приходится около 40 % общероссийских валовых выбросов вредных веществ, по газообразным веществам они составляют около 34 %. В последние годы в атмосферу ежегодно выбрасывается около 200 млн. т оксида углерода (угарного газа); свыше 50 млн. т азота; более 50 млн. т различных углеводородов и свыше 250 млн. т мелкодисперсных аэрозолей. Выбросы вредных веществ (сероводород, сероуглерод, фтористые соединения, бенз(а)пирен, аммиак, фенол, углеводород) из-за большой токсичности стали причиной превышения допустимых санитарно-гигиенических норм. В среднем за год концентрации сероуглерода составляли: в Магнитогорске - 5 ПДК, в Кемерово - 3 ПДК,

103

бенз(а)пирена - в Новокузнецке и Череповце - 13 ПДК, Магнитогорске - 10 ПДК, Новотроицке - 7 ПДК, Нижнем Тагиле - 5 ПДК [1-5].

Наибольшее количество загрязнителей выброшено крупнейшими в отрасли предприятиями, среди которых: АО «Северсталь» (г. Череповец) - 374,8 тыс. т; АО «Новолипецкий металлургический комбинат» - 327,8 тыс. т; АО «Магнитогорский металлургический комбинат» - 217,3 тыс. т; АО «Западносибирский металлургический комбинат» - 205 тыс. т. Новолипецкий и Нижнетагильский металлургические комбинаты поставляют до 90 % объема выбросов в атмосферу и около 40 % объема сбрасываемых загрязненных сточных вод в областях.

Ватмосферу поступают такие токсичные вещества как соединения мышьяка, фосфора, сурьмы, свинца, пары ртути, цианистый водород и смолистые вещества. Состав загрязняющих веществ определяется разнообразием исходного сырья и технологией его переработки, и может содержать: оксид углерода - 28 % суммарного выброса в атмосферу; диоксид серы - 16,3 %; оксид азота - 6,8 %; аммиак - 3,7 %; бензин - 3,3 %; сероуглерод - 2,5 %; сероводород - 0,6 %; толуол - 1,2 %; ацетон - 0,95 %; бензол - 0,7 %; дихлорэтан - 0,6 %; серную кислоту - 0,3 %, а также фтористые соединения; органические вещества; бенз(а)пирен. На больших металлургических комбинатах каждое подразделение имеет свою специфику и вносит определенный вклад в общий объем выбросов.

На предприятиях черной металлургии образовано более 300 млн. т металлургических шлаков и более 140 млн. т пыли. При производстве 1 т отливок в атмосферу выбрасывается 40-60 кг силикатной пыли, 200-300 кг СО, 1-2 кг оксидов азота и серы, 0,5-1,5 кг фенола, формальдегида и других веществ. За 2002 г. в отрасли образовалось 398,43 млн. т отходов, в том числе: IV класса опасности - 46,94 млн. т, V - 350,07 млн. т.

Врезультате поступления различных соединений на поверхность земли загрязняются почвы, поверхностные и подземные воды, в них повышается содержание загрязняющих веществ, в том числе и тяжелых металлов (таблица).

Загрязнение почвы под воздействием сталеплавильного завода «Электросталь» [2]

Исследования, проведенные по оценке влияния металлургического комбината «Северсталь» (г. Череповец) на почвы показали, что техногенные выбросы в почвах формируют зону загрязнения щелочного типа, в них также изменяется содержание тяжелых металлов, в том числе и подвижных форм. Фоновые содержания металлов равны: для цинка - 2,4 мг/кг; меди - 100 мг/кг; никеля - 0,2 мг/кг почвы. При этом почва является своеобразным геохимическим барьером. Аккумуляция в самом поверхностном горизонте почвы является характерной особенностью техногенного загрязнения. Это обусловлено в большей степени прочным связыванием растворимых соединений с органическими веществами и высокодисперсными минералами почвы. Связывание микроэлементов настолько прочное, что в почвах старых металлургических районов, где давно прекращена выплавка руд, сохранялось высокое содержание тяжелых металлов и мышьяка. Разные элементы в неодинаковой степени закрепляются в почве. Наиболее прочно закрепляется Hg в виде устойчивых комплексов с функциональными группами гумусовых кислот. Прочно связывается Pb, менее прочно - Cu, еще менее - Zn и Cd [1]. Из почв загрязняющие вещества, в том числе и тяжелые металлы, посту-

104

пают в подземные воды. В районе воздействия Новолипецкого металлургического комбината подземные воды загрязнены: роданидами - до 957 ПДК, цианидами - до 308 ПДК, нефтепродуктами - до 80 ПДК, фенолами - до 50 ПДК [6].

При выплавке чугуна и стали образуются различные промышленные отходы, среди которых преобладают доменные, сталеплавильные, мартеновские шлаки, шламы и хвосты обогатительных фабрик. Металлургические шлаки складируются в шлакоотвалы, которые в свою очередь являются техногенными источниками загрязнения окружающей среды. Воздействие отвалов на окружающую среду проявляется практически на всех компонентах окружающей среды. Для складирования больших объемов шлаков требуется отчуждение земель. При этом отмечается нарушение рельефа местности; изменение состава и свойств почв; загрязнение атмосферы, природных вод и ухудшение их качества; изменение растительного мира и нарушение сложившегося гидробаланса [5].

Воздействие шлаковых отвалов на состояние атмосферного воздуха фиксируется по запыленности снегового покрова на территориях, примыкающих к отвалам, до очень высокого уровня загрязнения. В пылевой фракции снега в 2011 г. были выявлены высокие содержания (в порядке убывания концентрации) железа, марганца, ванадия цинка, хрома, меди. Результаты расчета пылевой нагрузки на территории, прилегающей к шлаковому отвалу ОАО «ЕВРАЗ НТМК» показали, что значение геохимической нагрузки на снеговой покров составило от 0 - 69,2 кг/км2 в сутки в юго-юго-западном направлении, до 1544,7 кг/км2 в сутки в северо-западном направлении от отвала [5].

Влияние шлакового отвала на состояние атмосферного воздуха и почв прослеживается на расстоянии 150-350 м, в основном по направлению преобладающих ветров. В атмосферном воздухе в зоне влияния шлакового отвала на расстоянии более 1 км концентрации взвешенных веществ, железа оксида (III) (в пересчете на железо), марганца и его соединений (в пересчете на оксид марганца (IV)), оксида цинка (в пересчете на цинк), оксида меди (II) (в пересчете на медь) оказались ниже ПДК.

Содержание подвижных форм металлов в пробах почв в зоне влияния шлаковых отвалов по гумусовому горизонту превышает значения ПДК по марганцу в 1,7-6,5 раз, по цинку от 1,4 раза, подвижных форм меди и хрома в почвах не превышают значений ПДК. Условнофоновые значения превышают ванадий - от 1,2 до 14,8 раз, железо - от 1,5 до 5,6 раза. Содержания подвижных форм металлов в иллювиальном горизонте превышают значения ПДК по марганцу от 1,2 до 2,0 раза, а подвижных форм Zn, Cr и Cu не превышает значений ПДК. Условно-фоновые значения по железу превышены в 2,6-3,5 раз. Присутствие V, Mn и Cr в иллювиальном горизонте существенно ниже, чем в гумусовом горизонте, но их значения также превышают ПДК: ванадия - до 1,51 ПДК, марганца - до 1,16 ПДК [5].

Накопление в почвах, особенно в гумусовом горизонте, тяжелых металлов способствует усвоению их растительностью. В растительности с исследованных участков отмечены несколько повышенные концентрации V, Fe, Cr. Содержание Mn, Cu и Zn не превышает показатели в наземных растениях с фоновых территорий. Поступление тяжелых металлов в почвы и растительность обусловлено как непосредственно выбросами металлургических комбинатов, так и пылением с поверхности шлаковых отвалов. В то же время в почвах не выявлено аномально высоких концентраций тяжелых металлов. Аналогичным комплексом тяжелых металлов обладает и наземная растительность.

Газопылевые выбросы металлургических комбинатов, сброс неочищенных сточных вод, пыление с отвалов в совокупности способствуют загрязнению поверхностных и подземных вод. В поверхностных водоемах, примыкающих к источникам, отмечается изменение показателей pH, увеличение сухого остатка, содержания взвешенных веществ, а также хлоридов, сульфатов, аммонийных соединений, фенола и некоторых металлов (Fe, V, Cu, Cr).

В зоне влияния шлакового отвала выявлено загрязнение подземных вод. По данным исследований в 2010-2012 гг. увеличилась их минерализация до 1,49-1,58 г/дм3 и жесткость (19,2-20 оЖ). Подземные воды характеризовались сульфатным магниево-кальциевым хими-

105