Введение

Приведенными выше словами заканчивалась статья автора «Взрывы боеприпасов на военных складах – источник экологических катастроф в Украине», опубликованная 13 лет назад в киевском научном журнале. Этой статье предшествовал ряд публикаций работ автора в академических журналах Украины и России, в которых детально анализировались физические эффекты и экологические последствия взрывов на военных складах в г. Артемовске (ныне г. Бахмут) и возле с. Новобогдановки (вблизи г. Мелитополя). Это были 2003 и 2004 гг. Несколько позже автор усилил формулировку, заменив слова «значительную угрозу населению Украины» словами «угрозу национальной безопасности страны». Но и это не подействовало на властьпредержащих чиновников из РНБО, Министерства обороны, Министерства чрезвычайных ситуаций Украины. Прошло совсем немного времени, и в 2005 и 2006 гг. взрывы в Новобогдановке повторились, правда, их масштаб нельзя было сравнить с масштабом катастрофы 2004 г., когда энерговыделение достигло почти двух «хиросим». «Хиросимами» измеряется энерговыделение, эквивалентное энерговыделению бомбы, сброшенной на г. Хиросиму в 1945 г. (около 12 кт ТНТ).

Смертельный фейерверк 23 марта 2017 г.  на балаклеевском арсенале боеприпасов
Смертельный фейерверк 23 марта 2017 г. на балаклеевском арсенале боеприпасов

Очередная катастрофа в Украине разразилась в 2008 г. на военной базе, которая находилась на окраине г. Лозовая Харьковской области. Этот город по численности населения занимает второе место в области (после г. Харькова). И кто-то додумался хранить здесь боеприпасы с энерговыделением, равным примерно четырем «хиросимам» (табл. 1).

 

Автор и теперь оперативно промоделировал физические эффекты и экологические последствия катастрофы в Лозовой, оценил экономические и социальные последствия, а также опубликовал результаты исследований в книге «Космос. Земля. Человек» (2010 г.) и в монографии «Физика и экология катастроф» (2012 г.). Автор надеялся, что теперь-то его услышат и что будут приняты меры по недопущению подобных катастроф на оставшихся примерно 180 военных складах и базах, где по-прежнему хранилось около 2 Мт боеприпасов с энергосодержанием около 100 «хиросим».

 

В указанных работах были заложены основы нового направления в науке – военной геоэкологии, разработан комплексный подход к анализу физических эффектов и возможных экологических последствий, позволяющий спрогнозировать масштаб катастрофы на любой военной базе (военном складе) боеприпасов. Было убедительно продемонстрировано, что в результате возможных взрывов на базах (складах) боеприпасов под угрозой поражения осколками окажется до 10 % территории Украины, а при разлете снарядов реактивных систем залпового огня – практически вся территория Украины и даже территории сопредельных государств. Дело в том, что радиус разлета таких снарядов достигает 40–80 км. Теоретически каждый населенный пункт Украины может быть поражен из нескольких военных баз

.

Возможному действию ударной волны от взрывов в большей или меньшей степени может подвергаться практически любой житель Украины.

 

Риску оказаться в зоне только первичных пожаров на 180 военных складах подвергаются более 400 км2 на территории Украины. Площадь вторичных пожаров может быть гораздо больше.

 

Масса выбросов дыма, сажи, угарного газа и других вредных веществ в течение пожара на много порядков превышает массу этих веществ над любым из городов Украины.

 

Важно, что энергия вторичных процессов, связанных с ослаблением интенсивности солнечной радиации заброшенными в атмосферу аэрозолями, в сотни тысяч раз больше энергии первичных процессов – пожаров и взрывов.  К счастью, вторичные процессы, несмотря на их колоссальную энергетику, не относятся к имеющим катастрофические последствия.

 

Пожары и взрывы приводят к возмущению всех геофизических полей. Больше других возмущаются электрическое, сейсмическое и барическое поля. Возмущения магнитного поля относительно невелики, но вполне регистрируемы чувствительными магнитометрами. Существенно, что указанные возмущения способны достичь высот в сотни километров, т. е. достичь околоземного космоса (геокосмоса).

Смертельный фейерверк 23 марта 2017 г.  на балаклеевском арсенале боеприпасов
Ожидаемые зоны разрушений при взрывах на военных
складах Украины: малый круг — зона частичных разрушений,
большой круг — зона действия ударной волны (результаты расчетов автора)

Общие сведения о балаклеевской катастрофе

Арсенал боеприпасов № 65, принадлежавший войсковой части А1352, размещен на расстоянии примерно 1 км от окраины г. Балаклеи. Он берет свое начало со времен царской России. Арсенал – самый крупный не только в Украине, но и в Европе. Его площадь составляет 368 га. После вывода советских войск из стран Восточной Европы сюда, как и на другие военные склады Украины, свозили боеприпасы. Арсенал оказался перегруженным по сравнению с нормой (масса боеприпасов – 150 тыс. т) примерно на 50 %. Надо сказать, утилизация боеприпасов на этом арсенале производилась в течение более 10 лет. На момент пожара на балаклеевских складах хранилось, по разным данным, от 138 до 175 тыс. т боеприпасов, причем взрывчатые вещества составляли около половины этой массы. Энергосодержание этих веществ было около 5–7 «хиросим». В результате возникшего пожара и детонации боеприпасов выделилось энергии не менее 2–3 «хиросим» (табл. 1).

 

Боеприпасы арсенала № 65 частично размещались в подземных хранилищах, а частично на площадках открытого хранения в виде штабелей. Значительная часть этих штабелей не защищена от солнечных лучей и атмосферных осадков. Деревянная тара, в которой находились боеприпасы, была непригодной для дальнейшего использования. Штабели имели опасный угол наклона.

 

Таблица 1. Основные сведения об аварийных складах боеприпасов 

Основные сведения

Место нахождения

Артемовка

Новобогдановка

Лозовая

Сватово

Балаклея

Дата пожара

10.10.2003 – 11.10.2003

06.05.2004 –15.05.2004

27.08.2008 – 03.09.2008

28.10.2015 –29.10.2015

23.03.2017 –

29.03.2017  

Площадь складов, га

100

250

494

- 100

- 368

Масса боеприпасов, кт

3,17

91.63

95 – 110

3,5

125 – 175

Масса прореагировавших боеприпасов, кт

1,7

18

85

- 3

60-90

Энергосодержание, ТДж («хиросим»)

6,7 (- 0,1)

190 (- 3,8)

- 200 (- 4)

-7 (0,14)

-250 – 380 (- 5-7)

Энерговыделение, ТДж («хиросим»)

3,6 (- 0,06)

19 (- 1,6)

180 (- 3,6)

6 (0,12)

-120 – 180 (- 2,4–3,6)

Число жертв (раненых)

– (2)

5(4)

– (1)

4 (16)

1 (2)

Число населенных пунктов в зоне поражения

1

250

4

1

5

Численность  отселенных жителей, тыс. чел.

30

12

5

20

 

Деревянные строительные конструкции подземных конструкций не были обработаны огнезащитными растворами.

 

Требовался ремонт молниезащитных устройств, полное оснащение арсенала современной автоматической пожарной сигнализацией.

 

На складах возле г. Балаклеи хранились танковые и артиллерийские снаряды всех калибров (57, 76, 100, 115, 122, 125, 130, 152, 203 мм). Их суммарное число составляло около 5 млн штук. Кроме этих крупных боеприпасов, хранились и более «мелкие» (взрыватели, шашки, гранаты, патроны). Важно, что значительная часть боеприпасов сильно устарела: одни были произведены еще до начала Второй мировой войны, другие – в 40-х–60-х гг. прошлого века.

 

Ситуация усугублялась тем, что в г. Балаклее проживает около 30 тыс. человек, еще более 1 тыс. человек – в окрестных населенных пунктах (Вербовке, Борщевке, Савинцах и Яковенково). Кроме того, на расстоянии около 1 км находятся железнодорожная станция «Балаклея» и нефтебаза, на которой хранится около 3 тыс. тонн нефтепродуктов. Энергосодержание этих запасов составляет 2,4 «хиросимы».

Так хранились боеприпасы на балаклеевском арсенале  (фото 2013 г.)
Так хранились боеприпасы на балаклеевском арсенале
(фото 2013 г.)

Пожар на балаклеевском арсенале возник примерно в 02:45 по киевскому времени 23 марта 2017 г. Около 03:00 взрывы стали массовыми, многие жители Балаклеи подумали, что «началась война», и начали стихийно покидать свои места жительства. Около 20 тыс. человек эвакуировались самостоятельно, в том числе и пешком. И это в 3-4 часа ночи! Определенная часть жителей города покинула свои дома, используя личный транспорт. Новоявленные «таксисты» потребовали от жителей плату за эвакуацию в размере 100–150 дол. США. Не отставали от них и работники автозаправочных станций – они также немыслимо взвинтили цену.

 

Наибольшая интенсивность канонады имела место в середине дня 23 марта 2017 г. По оценкам автора, энерговыделение достигало 0,5–1,0 кт ТНТ.

 

Добавим, что начало катастрофы совпало с моментом максимума умеренной геокосмической бури, которая зафиксирована в Магнитометрической обсерватории Харьковского национального университета имени В. Н. Каразина. Буря продолжалась с 21 по 23 марта 2017 г.

 

Физические эффекты взрывов

Взрывы сопровождаются рядом физических процессов: генерацией ударной волны, разрушением и перемещением вещества, разлетом осколков, всплыванием горячих продуктов взрыва с всасыванием холодного воздуха и пыли, образованием так называемого термика, забрасыванием мелкой пыли и сажи (аэрозолей) на большие высоты, генерацией сейсмических колебаний, акустического и электромагнитного излучений, а также квазистатических электрических и магнитных полей.

 

Сила ударной волны предопределяет четыре зоны воздействия: зону полного разрушения экосистем (избыточное давление не менее 210 кПа), зону полного разрушения построек (избыточное давление не менее 28 кПа), зону частичных разрушений построек (избыточное давление не менее 0.5 кПа) и небезопасную зону (избыточное давление не менее 50 Па).

Пожар на балаклеевском арсенале боеприпасов
Пожар на балаклеевском арсенале боеприпасов

В течение балаклеевской катастрофы имели место как одиночные, так и массовые взрывы с энерговыделением до 0,5–1,0 кт ТНТ. О реальности массовых взрывов с указанным энерговыделением свидетельствуют выбитые окна в с. Борщевке, находящемся на расстоянии 5 км от эпицентра взрывов, а также регистрации силы землетрясений, в результате которых содрогались массивные здания. В случае массовых взрывов радиусы соответствующих зон достигали значений 0,2, 0,5, 7 и 70 км. Масса разрушенного взрывом вещества при этом приближалась к 40 кт, масса пыли – 4 кт, аэрозолей – 0,4 кт. Радиус облака продуктов взрыва достигал 50 м, а скорость его подъема – 15 м/с.

 

Радиус разлета детонирующих снарядов составлял 500–1 000 м, а осколков – до 5–10 км. Этим и руководствовались при эвакуации населения.

 

Энергия сейсмических волн при массовых взрывах с энерговыделением до 1 кт ТНТ не превышала 400 МДж, а магнитуда землетрясения – 2,0–2,5. Поэтому толчки ощущались лишь вблизи катастрофы.

 

Напряженность квазистатического электрического поля увеличивалась почти в 10–100 тыс. раз по сравнению с его невозмущенным значением (около 100 В/м).  В горячих продуктах взрыва, возможно, было возникновение небольших молниевых разрядов, которых следует ожидать в наэлектризованной пыли уже при напряженности поля около 1 МВ/м.

 

Возмущения магнитного поля были незначительными – не более 1 нТл.

 

Кроме мощных звуковых колебаний, взрывы генерировали и инфразвук с частотой от 1 Гц и выше. Как известно, инфразвуковые сигналы ушами не воспринимаются, но действуют на психику человека, усиливая страх и обеспокоенность.

 

Массовые взрывы также являются источником шумового широкополосного (до 1–10 МГц) радиоизлучения, создающего импульсные помехи радиоэлектронным системам.

 

Автором установлен и изучен эффект массовости взрывов. Он заключается в том, что эффекты отдельных взрывов не просто накладываются друг на друга. В ряде случаев имеет место параметрическое усиление процессов, например генерация акустического и электромагнитного излучений на частотах, близких к частоте повторения взрывов.

 

Физические эффекты пожаров

Основным материалом, поддерживающим горение в течение 1–2 суток, была деревянная тара для боеприпасов, горели также и другие материалы. Удельная масса горючих веществ достигала 100 кг/м2, а суммарная масса приближалась к 1 кт. Для сравнения укажем, что при горении лесных массивов эта величина на порядок меньше. При средней теплотворной способности горючих материалов около 20 МДж/кг плотность потока тепла составляла около 2 ГДж/м2, а скорость выгорания — 5 г/м2×с, время активного горения — несколько часов.  При суммарной площади пожара, равной 0,1–1,0 км2 тепловая энергия составляла 0,2–2,0 ПДж (2×1014–2×1015 Дж), т. е. 4–40 «хиросим». Диаметр огненного факела достигал 100 м, а его высота — 150–200 м, высота термика — 1,0–1,5 км. Факел наблюдался на расстояниях до 30 км от места катастрофы. Потоки тепла обусловливали вертикальную «тягу», скорость которой достигала десятков м/с. Это способствовало забросу аэрозолей на высоты в несколько километров.

Катастрофичный фейерверк на балаклеевском арсенале боеприпасов
Смертельный фейерверк на балаклеевском арсенале боеприпасов, 23 марта 2017 г.
Этот гриб высотой около 300 м свидетельствует  об интенсивности пожара
Этот гриб высотой около 300 м свидетельствует об интенсивности пожара

При пожарах поражающим фактором является не только огонь, но и тепловое излучение. Его плотность потока достигала 1–10 кВт/м2, а суммарная мощность — 1–10 ГВт. Для сравнения укажем, что мощность одного энергоблока АЭС равна 1 ГВт. Тепловое излучение может стать причиной вторичных пожаров, которые в течение описываемой катастрофы, к счастью, не возникали.

 

Пожары сопровождались генерацией широкополосного шумоподобного акустического излучения. Его энергия составляла 2–20 ТДж (2×1012–2×1013 Дж). В спектре излучения преобладали составляющие с периодом около 50 с. Такие колебания почти без затухания распространяются по горизонтали на глобальные расстояния, а по вертикали — до высот геокосмоса (200–400 км). Относительная амплитуда возмущений давления воздуха в геокосмосе могла достигать 10–100 %. В геокосмосе над местом катастрофы сформировался своеобразный «купол», который заметным образом повлиял на параметры геокосмической плазмы и на условия распространения радиоволн различных диапазонов над местом катастрофы. Проявления этого «купола» четко регистрировались нами в Радиофизической обсерватории Харьковского национального университета имени В. Н. Каразина, которая расположена в 40 км от г. Балаклеи.

 

Отдельно обратим внимание на синергетическое (т. е. совместное) взаимодействие взрывов и пожаров. В частности, взрывы приводили к перемешиванию воздуха, а значит, к интенсификации процесса горения. Сильные пожары, создавая мощную вертикальную «тягу» (скорость потоков горячего воздуха достигала 10–15 м/с), способствовали забрасыванию аэрозолей (и что важно — заряженных) на большие высоты.

 

Экологические последствия взрывов

Эти последствия связаны прежде всего с разлетом осколков и невзорвавшихся боеприпасов на расстояния 5–10 км, а также действием ударной волны, которая привела к частичным разрушениям построек на расстояниях в несколько километров. Важно, что многоэтажные здания подвергаются воздействию уже при крайне незначительных давлениях (около 50–100 Па), при этом возникают колебания их стен. Такое давление создавалось при массовых взрывах на расстояниях в несколько километров. Полное разрушение экосистем имело место фактически в пределах самого арсенала боеприпасов. Полное разрушение построек также могло иметь место только в пределах военных складов. Полностью безопасная зона начиналась на расстояниях более 10 км от эпицентра.

 

Взрывы боеприпасов разрушили до десятков килотонн вещества, привели к образованию нескольких килотонн пыли (аэрозолей) которые были заброшены на высоты в единицы километров, где они могли существовать в течение многих суток. Заброшенные аэрозоли заметно изменили тепловой и динамический режимы в системе «подстилающая поверхность – нижние слои атмосферы». Дело в том, что частички с размером 0,1–1,0 мкм эффективно рассеивают солнечное излучение, в результате чего земная поверхность недополучает солнечную энергию (она перераспределяется в атмосфере). Так возникали вторичные процессы. Важно, что их энергетика в 10–100 тыс. раз превышала энергетику взрывов и пожаров.

 

Разбросанные боеприпасы и осколки будут собираться в течение многих недель и даже месяцев. Об этом свидетельствует опыт подобных катастроф в Новобогдановке и Лозовой.

 

Экологические последствия пожаров

В процессе горения в атмосферу было выброшено около 1 кт дыма, около 35 кт углекислого газа, около 5 кт угарного газа, около 500 т сажи (табл. 2). Эти значения многократно превышали значения этих же параметров в атмосфере над г. Балаклеей (кроме углекислоты). Такие выбросы серьезно осложнили экологическую обстановку в районе катастрофы. Наибольшие экологические последствия связаны с выбросами дыма и сажи, которые привели соответственно к рассеянию и поглощению солнечной радиации. Этот эффект, как и при взрывах, был триггерным, т. е. энергия вторичных процессов на несколько порядков превысила энергию самого пожара.

 

Значительную роль сыграло акустическое излучение, которое распространялось до высот геокосмоса, заметно изменив параметры среды на соответствующих высотах. Это определенным образом повлияло на энергетику и динамические процессы в геокосмической среде.

 

 Экономические последствия

В результате катастроф на военных базах и складах Украина несет огромные экономические убытки: до 100 млн грн за потерю одной килотонны боеприпасов и около 20 млн грн, затрачиваемых на ликвидацию последствий. Так, в результате катастрофы на арсенале боеприпасов в г. Балаклее первые убытки составили около 8 млрд грн, вторые – не менее 1,5–2,0 млрд грн, т. е. в сумме не менее 9–10 млрд грн. В то же время для восстановления мер безопасности на всех складах потребуются расходы в размере 2–3 млрд грн. Вот уж поистине скупой платит не дважды, а в 10–100 раз больше. Добавим, что скорость утилизации боеприпасов на балаклеевском арсенале составляет около 0,5 тыс. тонн в год, а по всей Украине не более 40–50 тыс. тонн в год. При таком подходе утилизация боеприпасов в Украине будет продолжаться еще 40–50 лет. Неужели все эти годы население Украины будет подвергаться риску, связанному с хранением в неудовлетворительном состоянии стареющих боеприпасов?

 

Таблица 2. Массы аэрозолей, химических веществ и энергии акустического излучения, инжектированных в атмосферу в ходе катастрофы возле г. Балаклеи (площадь города около 10 км2) и их сравнение с фоновыми значениями 

Вещество (излучение)

Инжектируемая масса (мощность)

Фоновое значение в атмосфере

Над Балаклеей

Над Украиной

Во всей атмосфере

Аэрозоли (пыль)

0,1–1,0 кт

1–5 т

60–300 кт

50–250 Мт

Аэрозоли (дым)

1 кт

80–200 кг

6–7 кт

5,5 Мт

Двуокись углерода

35 кт

40–50 кт

3,6 Гт

3 Тт

Окись углерода

5 кт

7–8 т

600 кт

0,5 Гт

Углерод (сажа)

500 т

10–15 кг

600 т

0.5 Мт

Акустическое:

– за счет взрывов;

– за счет пожаров

 

0,2–1,4 ГВт

15 МВт

 

1–10 кВт

 

200–600 МВт

 

150–500 ГВт

 

Социально-политические последствия

Каждая катастрофа на военных складах и базах имеет не только экологические и экономические, но и социальные, морально-этические и другие последствия.

 

Как уже отмечалось, самозваные «таксисты» требовали совершенно невероятную плату за эвакуацию из г. Балаклеи. Недалеко от них ушли работники АЗС. Для сравнения укажем, что во время аварии на атомной электростанции «Фукусима» в Японии предприниматели бесплатно предоставляли пищу и воду тысячам и тысячам своих сограждан, а таксисты бесплатно их доставляли в пункт назначения. Ради справедливости необходимо сказать, что и в Балаклее нашлись отдельные волонтеры, которые бесплатно кормили эвакуированных.

Примеры разрушений и повреждений в г. Балаклее
Примеры разрушений и повреждений в г. Балаклее

А как повели себя чиновники разных уровней? Служба ГСЧС отреагировала достаточно оперативно. Спасатели прибыли на место катастрофы, однако предпринять что-либо эта служба не могла по той простой причине, что пожары на военных складах не тушатся. Приходится ждать, пока взрывы прекратятся, а они продолжались, по крайней мере, еще 24 и 25 марта 2017 г., хотя уже со значительно меньшей частотой. На место катастрофы прибыло 500 спасателей и 150 единиц техники. Министерство обороны направило в район катастрофы противопожарную бронетехнику. К железнодорожной станции «Шебелинка» подогнали два пожарных поезда.

 

Местные власти создали 24 эвакопункта и эвакуировали из города около 10 тыс. населения. Как уже отмечалось, 20 тыс. человек покинули город самостоятельно, в том числе и пешком. И это практически в середине ночи. Эвакуированным предоставили места для отдыха и сна. Их также постарались обеспечить питанием. Благодаря принятым мерам число пострадавших было минимальным. От взрыва погибла одна женщина, еще два человека обратились за медицинской помощью.

Так выглядел арсенал после катастрофы
Так выглядел арсенал после катастрофы

Выводы

  1. Пожары и взрывы боеприпасов на военных складах Украины продолжаются, убивая и травмируя жителей нашей страны, разрушая и повреждая их жилища, подрывая и без того слабую экономику.
  2. Во избежание новых катастроф на военных складах требуется принятие срочных и кардинальных мер. Население Украины не может ждать еще 40–50 лет, когда, исходя из сегодняшних темпов, будут утилизированы стареющие боеприпасы массой около 2 Мт.
  3. Катастрофа на военных складах боеприпасов в Украине – очередной серьезный удар по репутации и боеспособности нашей страны.

 

***

Л. Ф. Черногор – заслуженный деятель науки и техники Украины, доктор физ.-мат. наук, профессор, заслуженный профессор ХНУ имени В. Н. Каразина, академик, дважды лауреат Премии СМ СССР, лауреат Государственной премии УССР в области науки и техники

 

Список использованных источников

  1. Черногор Л. Ф. Физические процессы в околоземной среде, сопровождавшие военные действия в Ираке (март–апрель 2003 г.)//Космічна наука і технологія. 2003. Т. 9, № 2/3.  С. 13–33.
  2. Черногор Л. Ф. Геофизические эффекты и геоэкологические последствия массовых химических взрывов на военных складах в г. Артемовске//Геофизический журнал. 2004. № 4.
  3. Черногор Л. Ф. Геофизические эффекты и экологические последствия пожара и взрывов на военной базе вблизи г. Мелитополь//Геофизический журнал. 2004. Т. 26, № 6.  С. 61–73.
  4. Черногор Л. Ф. Экологические последствия массовых химических взрывов при техногенной катастрофе// Геоэкология. 2006. № 6.  С. 522–535.
  5. Черногор Л. Ф. Геоэкологические последствия взрыва склада боеприпасов//Геоэкология. 2008. № 4. С. 359–369.
  6. Черногор Л. Ф. Взрывы боеприпасов на военных базах — источник экологических катастроф в Украине//Екологія і ресурси. 2004. № 10. С. 55–67.
  7. Черногор Л. Ф. Земля — атмосфера — ионосфера — магнитосферы как открытая динамическая нелинейная система//Нелинейный мир. 2007. Т. 5, № 4. С. 198–231.
  8. Черногор Л. Ф. О нелинейности в природе и науке: монография. Харьков: ХНУ имени В. Н. Каразина, 2008. 528 с.
  9. Черногор Л. Ф. Физика и экология катастроф: монография. Харьков: ХНУ имени В. Н. Каразина, 2012. — 556 с.