Авиационно-ракетные кластеры и окружающая среда

АВИАЦИОННО
РАКЕТНЫЕ КЛАСТЕРЫ 

И ОКРУЖАЮЩАЯ 

СРЕДА

Ж.Ю. КОЧЕТОВА

Н.В. МАСЛОВА

О.В. БАЗАРСКИЙ

МОНОГРАФИЯ

Москва
ИНФРА-М

2022

УДК 504.06(075.4)
ББК 20.18
 
К55

Кочетова Ж.Ю.

К55  
Авиационно-ракетные кластеры и окружающая среда : монография / 

Ж.Ю. Кочетова, Н.В. Маслова, О.В. Базарский. — Москва : ИНФРА-М, 
2022. — 266 с. — (Научная мысль). — DOI 10.12737/1544137.

ISBN 978-5-16-017033-6 (print)
ISBN 978-5-16-109604-8 (online)
В монографии введено новое понятие – авиационно-ракетный кластер 

как новый класс объектов геоэкологического мониторинга, объединенный 
решением идентичных стратегических задач государства, взаимосвязью 
образующих его структурных элементов, идентичностью приоритетных 
контаминантов и продуктов их трансформации.

Представлен научно-методологический аппарат комплексного гео
экологического мониторинга территорий, находящихся под влиянием 
объектов авиационной и космической деятельности, включающий прогностические модели распространения и трансформации приоритетных 
контаминантов в объектах окружающей среды с учетом их физико-химических свойств, географических и климатических особенностей исследуемой территории; алгоритмов и методик оценки экологической ситуации 
в районе авиационно-ракетного кластера для поддержки принятия управленческих решений о проведении реабилитационных и профилактических 
медико-экологических мероприятий.

Предложенный научно-методологический аппарат повышает качество 

оценки геоэкологической ситуации при одновременном снижении затрат 
на мониторинг территории авиационно-ракетного кластера.

Изложены научные результаты, полученные авторами по результатам 

одиннадцатилетнего геоэкологического мониторинга типичного авиационноракетного кластера, расположенного в черте г. Воронежа и включающего аэродром государственной авиации и испытательный комплекс ракет-носителей.

Для широкого круга читателей, интересующихся экологическими проб
лемами научно-технического прогресса.

УДК 504.06(075.4)

ББК 20.18

ISBN 978-5-16-017033-6 (print)
ISBN 978-5-16-109604-8 (online)

© Кочетова Ж.Ю., Маслова Н.В., 

Базарский О.В., 2021

Р е ц е н з е н т :

Кочуров Б.И., доктор географических наук, профессор, ведущий на
учный сотрудник отдела физической географии и проблем природопользования Института географии Российской академии наук

Данная книга доступна в цветном  исполнении 
в электронно-библиотечной системе Znanium.com

Введение

Для обеспечения запусков и испытаний ракет, работы авиаци
онной техники в Российской Федерации используются более 200 
земельных участков площадью около 20 млн га. Для поддержания 
необходимого уровня национальной безопасности страны и статуса России как ведущей космической державы требуется развитие 
ракетно-космической промышленности, способной разрабатывать 
и производить космическую технику мирового уровня1. В то же 
время экологическое состояние аэродромов и космодромов приближено к катастрофическому, что отражается в докладах Министерства чрезвычайных ситуаций2 и росте числа публикаций 
по этой теме с 2000 г. более чем в 5 раз.

Для модернизации, технологического развития российской эко
номики и повышения ее конкурентоспособности указом Президента утвержден перечень критических технологий РФ, который 
включает технологии мониторинга и прогнозирования состояния 
окружающей среды, предотвращения ее загрязнения, предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера3.

Объекты авиационной и космической деятельности (ОАКД) 

располагаются вблизи населенных пунктов, обеспечивающих их работниками научно-технического труда. Одновременно происходит 
естественная урбанизация — рост крупных городов и ограниченность их внутренних территориальных резервов.

Контаминанты4, распространяющиеся от аэродромов и ракето
дромов, характеризуются высокой биологической активностью. Их 
присутствие в объектах окружающей среды и продуктах питания 
вызывает заболевания, приводящие к необратимым последствиям. 
К приоритетным химическим контаминантам ОАКД относят несимметричный диметилгидразин, керосин, формальдегид, тяжелые 
металлы, нитриты и нитраты, ароматические и полиароматические 
углеводороды.

1 
Стратегия развития космической деятельности России до 2030 г. и на дальнейшую перспективу.

2 
Доклад о результатах 2014 года и основных направлениях деятельности 
МЧС Российской Федерации на 2015–2018 годы.

3 
Указ Президента РФ от 07.07.2011 № 899 (с изм. от 16.12.2015) «Об утверждении приоритетных направлений развития науки, технологий и техники 
в РФ и перечня критических технологий РФ».

4 
Стандарт по контаминантам и токсинам в пищевых продуктах и кормах 
(СODEX STAN 193–1995).

Совместное решение стратегических задач государства объек
тами авиационной и космической деятельности, взаимосвязь образующих их структурных элементов (аэродромные, космодромные 
комплексы, логистически привязанные к ним промышленные 
и транспортные объекты, селитебные и рекреационные территории), идентичность приоритетных контаминантов и продуктов 
их трансформации позволяют выделить новый класс геоэкологических объектов — авиационно-ракетный кластер (АРК).

Противоречие между выполнением стратегических задач го
сударства объектами авиационной и космической деятельности, 
с одной стороны, и при этом наносимым ими ущербом окружающей среде и отсутствием научно-методологического аппарата 
для геоэкологического мониторинга территорий АРК, с другой, 
приобретает с каждым годом все большую актуальность и требует 
незамедлительного решения.

Результаты исследований загрязнения объектов окружающей 

среды и экологическая оценка территорий, попадающих под разнообразное техногенное воздействие, в том числе от объектов авиационной и космической деятельности, представлены в трудах 
Базарского О.В., Ваганова П.А., Королева В.А., Королевой Т.В., 
Косиновой И.И., Кочурова Б.И., Куролапа С.А., Кучменко Т.А., 
Мамчика Н.П., Пеннера И.Э., Стурмана В.И., Трофимова В.Т. и др. 
Авторами отмечается несовершенство методологической базы мониторинга, обусловленное устаревшими и дорогостоящими методиками лабораторных исследований; низкой селективностью 
устройств для измерений «на месте»; высокой стоимостью и малой 
информативностью дистанционных средств контроля.

Прогнозирование масштабов загрязнения территорий ОАКД за
труднены вследствие недостаточной изученности распространения 
и трансформации контаминантов в депонирующих средах. Существующие решения геоэкологического мониторинга носят фрагментарный характер и заключаются в определении концентраций 
основных загрязнителей в отдельных точках объектов окружающей 
среды, где предполагается повышенный уровень их содержания. 
Такой подход дает информацию о динамике происходящих экологических процессов, необходимую для начисления штрафных 
санкций, но не разрешает вышеуказанное противоречие.

Целью исследований является повышение качества геоэкологи
ческого мониторинга территорий авиационно-ракетных кластеров 
путем создания единого научно-методологического аппарата для 
описания их состояния с применением новых экологических и аналитических подходов с последующей выработкой управленческих 
рекомендаций по геоэкологической и медико-профилактической 
реабилитации загрязненных участков.

В монографии рассмотрены следующие вопросы:
1. Модели распространения и трансформации авиационно-ра
кетного топлива в объектах окружающей среды.

2. Алгоритмы установления динамики изменения кислотно-ос
новных свойств и уровня загрязнения приоритетными контаминантами почв и грунтов, вод, снегового покрова от интенсификации 
деятельности аэродрома и испытательного комплекса ракет-носителей; взаимного влияния контаминантов на накопление в депонирующих средах; совокупного разнонаправленного влияния 
контаминантов на изменение кислотно-основных свойств депонирующих сред.

3. Алгоритмы расчета уточненного суммарного показателя за
грязнения депонирующих сред авиационно-ракетных кластеров 
и установления аналита-маркера интегрального загрязнения 
почв/грунтов авиационно-ракетных кластеров приоритетными 
контаминантами.

4. Методики оперативного определения аналита-маркера в объ
ектах окружающей среды с применением пьезосенсорного датчика.

5. Методики оценки влияния авиационно-космической дея
тельности на здоровье населения исследуемой территории; комплексной оценки уровня загрязнения депонирующих сред приоритетными контаминантами.

6. Научно-методологический аппарат комплексного геоэкологи
ческого мониторинга авиационно-ракетных кластеров.

Приведены данные исследования территории типичного авиа
ционно-ракетного кластера, расположенного в черте г. Воронежа 
и включающего химически опасный объект Акционерное общество 
«Конструкторское бюро химавтоматики» (АО «КБХА»), аэродром 
государственной авиации «Балтимор», промышленные объекты 
(металлургический цех, авторемонтные предприятия), населенные 
пункты, дачные поселки, сельскохозяйственные угодья, лес.

Авторы выражают благодарность:
Кучменко Татьяне Анатольевне — доктору химических наук, 

профессору, профессору РАН, заведующей кафедрой физической 
и аналитической химии ФГБОУ ВО «Воронежский государственный университет инженерных технологий»;

Косиновой Ирине Ивановне — доктору геолого-минералогиче
ских наук, профессору, заведующей кафедрой экологической геологии ФГБОУ ВО «Воронежский государственный университет».

Глава 1

АВИАЦИОННО-РАКЕТНЫЙ КЛАСТЕР 

КАК НОВЫЙ КЛАСС ОБЪЕКТОВ 

ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ

Единая система экологического мониторинга урбанизированных 

территорий в РФ отсутствует, что значительно затрудняет деятельность различных органов управления, ответственных за обеспечение 
экологической безопасности. К основным классам геоэкологического 
мониторинга урбанизированных территорий относят: промышленные 
объекты (предприятия нефтехимии, машиностроения, металлообработки, строительной индустрии, легкой и пищевой промышленности, 
склады топлива, нефтебазы, автобазы и др.); коммунальное хозяйство 
(водопровод, теплосети, канализация, очистные сооружения); транспортные системы (автомобильный, железнодорожный, электротранспорт); энергетические комплексы (теплоэлектростанции, линии электропередач, электрокабели, электроподстанции); сельское хозяйство; 
разработка месторождений строительных материалов; искусственные 
водохранилища. Классы геоэкологического мониторинга объединяют 
идентичность решаемых ими задач, структура и основные загрязнители окружающей среды.

Рост населенных пунктов и «поглощение» ими аэродромов, ис
пытательных комплексов ракет-носителей диктует необходимость 
выделения нового класса объектов геоэкологического мониторинга 
урбанизированных территорий. Взаимосвязь образующих структурных элементов ОАКД и их значительное воздействие на экологическую ситуацию прилегающих территорий, а также специфические приоритетные контаминанты и продукты их трансформации, характерные только для нового класса геоэкологических 
объектов, позволяет объединить объекты авиационной и космической деятельности в единый авиационно-ракетный кластер.

1.1. СТРУКТУРА ОБЪЕКТОВ АВИАЦИОННОЙ И КОСМИЧЕСКОЙ 

ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

В РФ функционируют около 70 аэродромов государственной 

авиации, из которых 30 активно действующих. Планируется провести полную реконструкцию аэродромных комплексов в местах 
базирования военной авиации. Комплексы современных объектов 
государственной авиации включают взлетно-посадочную полосу
(ВПП), рулежные дорожки (РД) и места для стоянок техники, 

постройки аэродромного, боевого, инженерно-технического, материально-тылового обеспечения жизнедеятельности и боевых действий, хранилища боеприпасов, а также технические и специальные 
площадки, занимающие значительную территорию.

Аэродромы государственной авиации подразделяются на крупные, 

средние и небольшие. Они могут быть предназначены для совместного базирования с ведомственной, гражданской или спортивной авиацией. По типу применения их классифицируют на базовые, оперативные, рассредоточения, учебные, запасные, промежуточные, резервные. Для размещения личного состава вблизи 
от объектов государственной авиации, как правило, располагаются 
военные городки. Во многих случаях аэродромы граничат с сельскохозяйственными угодьями.

РФ имеет в своем распоряжении шесть космодромов: Байконур, 

Плесецк, Капустин Яр, Свободный, Ясный, Восточный. Космодромы 
расположены вдали от крупных мегаполисов, по своей структуре 
схожи и отличаются размерами, крупнейший космодром в мире — 
Байконур — занимает площадь 6717 км2 [38]. Структура космодрома включает стартовые и технические площадки, поля падения 
отделяющихся ступеней ракет-носителей и элементов космических 
аппаратов, научно-исследовательские и информационно-вычислительные центры, командно-измерительные пункты. К вспомогательным объектам относятся аэродромы, теплоэлектростанции, 
предприятия по производству топлива и его компонентов, промышленные комплексы, автомобильные и железнодорожные коммуникации, административный центр с медицинскими, культурными, 
учебными, спортивными, торгово-бытовыми учреждениями.

Обслуживающий персонал объектов космической деятельности 

может состоять из десятков тысяч человек. Помимо космодромов, 
на территории РФ расположены научно-производственные испытательные комплексы ракет-носителей. К ним относятся АО «Государственный космический научно-производственный центр 
им. М.В. Хруничева» (космодром Байконур, Королев), АО «НПО 
Энергомаш им. академика В.П. Глушко» (Воронеж, Пермь), 
АО «Ракетно-космический центр “Прогресс”» (Самара, космодром 
Байконур, Краснознаменск, Зеленоград, Архангельская область), 
Федеральное казенное предприятие «Научно-испытательный центр 
ракетно-космической промышленности» (Пересвет) и другие.

Комплексы выполняют различные задачи по производству, мо
дернизации и испытанию ракет-носителей, малых космических аппаратов, ракетных двигателей, разгонных блоков, нового топлива, 
а также инновационного медицинского оборудования, средств телекоммуникации. Научно-производственные комплексы имеют испытательные стенды, промышленные объекты (например, литейное, 

термическое, гальваническое производство, металлургические, инструментальные и механообрабатывающие цеха), развитое энергетическое хозяйство, склады горючего и химических реактивов, 
административные постройки, научно-исследовательские центры, 
санитарно-экологические лаборатории, в их состав могут входить 
аэродромы и авторемонтные предприятия.

Типичный авиационно-ракетные кластер как единый класс гео
экологических объектов может включать в себя все или отдельные 
элементы, представленные на рисунке 1. При исключении отдельных элементов схема геоэкологического мониторинга остается 
неизменной, что подробно описано в работе авторов [156].

1 — ракетно-космический центр «Прогресс» (г. Самара), испытательный комплекс; 
2 — аэродром Самара; 3 — промышленная зона (металлургический и литейные 
цеха, термическое производство, кабельно-приборное производство, гальвано-химическое производство; механо-сборочное производство); 4 — селитебная зона; 

5 — рекреационная зона

1 — аэродром Ахтубинск; 2 — селитебная зона; 3 — рекреационная зона

Риc. 1. Примеры структур авиационно-ракетного кластера

1.2. ИСТОЧНИКИ ВЫБРОСОВ И ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ 

ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРИОРИТЕТНЫХ КОНТАМИНАНТОВ 

ТЕРРИТОРИЙ АВИАЦИОННО-РАКЕТНЫХ КЛАСТЕРОВ

1.2.1. Источники выбросов

На территории ракетных комплексов расположены испыта
тельные стенды и стартовые площадки ракет-носителей, введенные 
в эксплуатацию преимущественно в 60-х гг. прошлого века. На них 
проводят испытания и запуски кислородно-водородных двигателей; жидкостных ракетных двигателей (ЖРД) на компонентах 
топлива «амил — гептил», «амил — гидразин»; ЖРД, работающих 
на керосине, а также двигателей на жидком водороде.

Амил используется в ракет-носителях в качестве окислителя, 

который вступает в реакцию с топливом с выделением большого 
количества энергии. Поступая в свободном состоянии в атмосферу, 
амил взаимодействует с атмосферной влагой и образует азотную 
и азотистую кислоты, выпадающие на землю в виде кислотных 
дождей. Кислоты в депонирующих средах разлагаются с образованием нитратов и нитритов. Основное высокотоксичное химическое соединение, относящееся к канцерогенам и с которым есть 
производственный контакт, — гептил (несимметричный диметилгидразин). При сгорании гептила, амила и их смесей с керосином 
образуются опасные химические соединения, в том числе нитрозодиметиламин, диметиламин, оксиды азота, аммиак, метан, гидроцианид, сажа, свободный аммоний, формальдегид. В воздушную 
среду промышленных площадок ракетных комплексов и производственных подразделений может также поступать более 40 специфических загрязнителей. Валовые выбросы на примере работы 
ОА «КБХА» (г. Воронеж) некоторых из них приведены в таблице 1.

В монографии Касимова Н.С. отмечается, что легколетучий 

гептил быстро испаряется из депонирующих сред, а оставшийся 
в небольшом количестве трансформируется до метана, азота, аммиака, сложных органических соединений (диметилгидразида 
муравьиной кислоты, 1-метил-1,2,4-триазола, диметиламина, N, 
N-диметилгуанидина, нитрозодиметиламина, метилгидразина, 
триметилгидразина, 1,5,5-триметилформазана, диметилгидразонов 
формальдегида и ацетальдегида) [357]. Согласно последним исследованиям, через месяц после старта в природных условиях гептила 
нет. В грунтах остаются некоторые продукты его превращений, 
причем их концентрация составляет доли процентов от исходной.

Второе место среди токсичных выбросов занимают окислы 

азота, в частности диоксид азота. Они содержатся в воздухе рабочей зоны в наибольшем объеме и обладают остронаправленным 
и раздражающим механизмом действия. К основным загрязнителям 

воздуха рабочей зоны также относятся оксиды углерода, некоторых 
металлов (железо, хром), аэрозоль серной кислоты, марганец и его 
соединения, фториды газообразные, керосин и пыль электрокорунда.

Таблица 1

Загрязняющие вещества, выбрасываемые в атмосферу в наибольшем 

объеме и обладающие канцерогенным (К), остронаправленным (О), 

раздражающим (Р) и аллергенным действием (А), на примере АО «КБХА» 

[232] 

Вещество

Класс 
опасности

Гигиенический

норматив, мг/м3
Выброс, т/год

ПДКмр
ПДКсс
ОБУВ

факт

(среднее 
10 лет)

допу
стимый

Оксид углерода
4
5,0
3,0
33,1965
39,4563

Окислы азота
3
0,2
0,04
9,6098
11,2323

Азот (II) оксид
3
0,4
0,006
1,1968
1,4994

Железа оксид
3
0,04
1,1473
1,8993

Пыль древесная
0,50
0,4136
0,4142

Бензин
4
5,0
1,5
0,3287
0,4986

Керосин
1,2
0,2685
0,4455

Корунд белый
0,04
0,0994
0,1921

Формальдегид
2
0,035
0,003
0,0538
0,5375

Аммиак
4
0,2
0,04
0,0456
0,3165

Сернистый ангидрид
3
0,5
0,05
0,0414
7,5166

Углеводороды
предельные С12-С19

4
1,0
0,0340
0,0400

Диметиламин
2
0,005
0,0025
0,0094
0,0142

Серная кислота
2
0,3
0,1
0,0074
0,0074

Сероводород
2
0,08
0,0034
0,0034

Взвешенные вещества
3
0,5
0,15
0,0012
0,0012

Углерод черный (сажа)
3
0,15
0,05
0,0004
1,2571

Марганец и соединения
2
0,01
0,001
0,0003
0,0018

Фториды газообразные
2
0,02
0,005
0,0001
0,0002

Пыль неорганическая
3
0,3
0,1
0,0001
0,0001

Свинец и соединения
1
0,001
0,0003
0,00003
0,00004

Хрома (VI) оксид
1
0,0015
0,00001
0,00045

Бенз(а)пирен
1
0,1 мкг/ 
100 м3
0,000006 0,00002