Отравляющие вещества на дне Балтийского моря

В.Т. Пака
//

Может ли химическое оружие, затопленное на Балтике после Второй Мировой войны, все еще причинить вред морской среде и населению региона? Резонно ответить утвердительно, учитывая, что боевые отравляющие вещества губительны для всего живого, и многие из них химически устойчивы в морской среде. Но возникает следующий вопрос: что делать с затопленным оружием? Как ни странно, но исчерпывающего ответа до сих пор нет. Многие специалисты изучали эту актуальную проблему, имеющую большое практическое значение, но на пути к решению лежат большие трудности. Операции по затоплению химического оружия, осуществленные союзниками, были плохо документированы, поэтому сначала пришлось начать с поиска затопленных объектов, затем определять загрязненность донных отложений и воды, чтобы на этом основании оценить риски для экосистемы. Измеренные уровни загрязнений оказались весьма низкими. Основным результатом этого этапа стал вывод о несостоятельности катастрофических сценариев для возможного воздействия высвобождающихся отравляющих веществ на морскую среду. Хотя продолжительное вредоносное воздействие может и не иметь характера катастрофы, тем не менее его нельзя игнорировать. Изучить продолжительное воздействие до такой степени, чтобы давать обоснованные рекомендации для принятия решений, пока не удалось. Необходимость дальнейших исследований очевидна.

Обзор исследований, выполненных в рамках национальных и международных проектов в последние два десятилетия, представляется полезным для более полного понимания ситуации, связанной с долговременным присутствием отравляющих веществ на дне Балтики.

Ключевые слова: морская экосистема, Балтийское море, затопленное химическое оружие, отравляющие вещества

Корни проблемы

Химическое оружие (ХО) — это оружие массового поражения, действие которого основано на токсических свойствах отравляющих веществ (ОВ). Рождение химического оружия как средства ведения вооруженной борьбы в современном понимании следует относить ко времени Первой Мировой войны 19141918 гг. Позиционный характер военных действий заставил искать новые наступательные вооружения. Немецкая армия стала применять массированные атаки позиций противника с помощью ядовитых и удушающих газов. Первым был хлор. Противникам Германии не понадобилось много времени, чтобы раскрыть секрет нового оружия, и началась гонка химических вооружений различных типов. Кроме удушающего хлора, выпускаемого по ветру подходящего направления вблизи передовой, применялся фосген. Им начиняли артиллерийские снаряды и стреляли издалека при любой погоде; его действие не обнаруживалось спустя несколько часов после вдыхания, что затрудняло своевременную защиту, а химическая нестойкость позволяла вскоре после артобстела вести наступление. В конце войны стали применять иприт, или горчичный газ — ОВ кожнонарывного действия, от которого не мог спасти никакой противогаз.

Идеи химической войны восприняли все ведущие государства мира, и никакие запреты на применение ХО не помешали разработке и накоплению химических вооружений. И всетаки во Второй Мировой войне массового использования ХО не было. Слишком велика была вероятность ответного удара. В послевоенном мире остались химические арсеналы и множество проблем, связанных с необходимостью ликвидации излишнего, устаревшего и некондиционного оружия и токсичных материалов. Ликвидация проводилась простейшим способом – затоплением. Поскольку признаков катастрофических последствий после первых опытов затопления не обнаруживалось, затопления продолжались, пока им не был поставлен запрет, содержащийся в статьях Конвенции о запрещении разработки, производства, накопления и применения химического оружия (1992г), сформулированный следующим образом: «Каждое государствоучастник самостоятельно определяет технологию уничтожения химического оружия, при этом запрещается уничтожение путем затопления в водоемах, захоронения в земле и сжигания на открытом воздухе». Однако ХО, затопленное до 1985г., рассматривалось как уже уничтоженное, и никаких требований по ликвидации угрозы от затопленного оружия морским экосистемам в Конвенции не содержалось. Характеризующая документация, как правило, отсутствует или недоступна для гражданского общества. Впрочем, для Балтики завеса секретности была приоткрыта благодаря активности межправительственной Хельсинской комиссии по защите морской среды Балтийского моря (ХЕЛКОМ), организовавшей экспертную группу по ХО HELCOM CHEMU (1992-1995). Материалы, собранные и проанализированные этой группой [HELCOM, BSEP 64B], побудили природоохранные ведомства и научные организации к планомерному изучению воздействия затопленного ХО на окружающую среду и население региона.

Что лежит на дне Балтики?

Достоверно известно, что в Балтийском море затоплена определенная часть ХО, произведенного нацистской Германией и захваченного странамипобедителями. Производились различные виды ОВ: слезоточивые — хлорацетофенон; раздражающие, или ирританты — кларк 1, кларк 2, адамсит; удушающие – фосген, дифосген; кожнонарывные – иприт, люизит; нервнопаралитический газ табун. Перечисленные виды ОВ различаются не только по воздействию на живые организмы, но и по их химической стойкости в морской среде, зависящей от растворимости в воде, скорости гидролиза и окисления, а также свойств самой среды. Практически нерастворимы адамсит и вязкий иприт, слабо растворимы другие виды иприта, люизит, кларки 1 и 2, а противоположным свойством — высокой растворимостью и подверженностью гидролизу — обладают фосген и табун.

Всего в период с 1935 по 1945 г. Германия произвела около 65 тыс. тонн ОВ. Суммарно в этой продукции преобладали высокостабильные ОВ. На долю нестабильных фосгена и табуна приходится около 30%. Распределение ХО по оккупационным зонам было следующим: в американской зоне – 94 тыс. тонн, в английской зоне – 122,5 тыс. тонн, во французской зоне – 9 тыс. тонн, в советской зоне – 62,5 тыс. тонн. Проблема ликвидации ХО обсуждалась в связи с принятием на Потсдамской конференции решения о демилитаризации Германии. Решение о ликвидации было принято в августе 1945г., а в ноябре 1945г. был опубликован документ, определяющий способ ликвидации химического оружия путем затопления в море как единственный практически реализуемый в то время способ. В январе 1946г. оккупационным властям были предоставлены соответствующие полномочия.

Англичане и американцы затопили несколько десятков судов с грузом ХО в водах пролива Скагеррак вблизи норвежского порта Арендал (150 тыс. тонн) и шведского порта Люсичиль (20 тыс. тонн) (см. карту). Франция не информировала о своих действиях. Советский союз предложил и получил согласие на затопление токсичных материалов в Балтийском море. В результате на дно Балтики в 194647 гг. было сброшено около 35 тыс. тонн трофейного оружия и токсичных материалов, из которых сравнительно малая часть — около 2 тыс. тонн — была затоплена в южной части Готландской впадины, а все остальное — в Борнхольмской впадине к востоку от ова Борнхольм. Метод «затопление» — сбрасывание бомб, снарядов, контейнеров и т.п. поштучно за борт, что ведет к их рассеянию по большим площадям. К указанному количеству следует прибавить еще несколько тысяч тонн ХО, затопленного в последние месяцы войны Вермахтом в проливе Малый Бельт. Документировано затопление двух барж с 69 тыс. снарядов, начиненных табуном, а затем еще 5 тыс. тонн ХО. В 19591960 гг. снаряды из барж были подняты, залиты в бетонные блоки и затоплены в Бискайском заливе, но остальные 5 тыс. тонн ХО остались на дне. Имеется информация о затоплении в районе Борнхольма оружия из английской оккупационной зоны, противоречащая утверждениям англичан и американцев о том, что они ничего не топили на Балтике. Были и более поздние затопления. Однако, и достоверных данных достаточно, чтобы побудить заинтересованные страны объективно оценить исходящую от затопленного ХО угрозу.

Что происходит с химическим оружием и отравляющими веществами в морской среде?

На илистом дне, типичном для Борнхольмской впадины – основного района затопления — затопленные предметы погружаются в ил, оболочки рано или поздно разрушаются коррозией; ОВ вступают в контакт с окружающей средой при том или ином заглублении в толщу ила. Медленнее погружаются и быстрее разрушаются тонкостенные предметы – авиационные бомбы и контейнеры, в которые заключена большая часть ОВ. Судьба высвободившихся ОВ зависит от их физических и химических свойств , и свойств окружающей среды. Хорошо растворимые фосген и табун губят в зоне распространения все живое, но они быстро подвергаются гидролизу, и спустя сравнительно короткое время условия жизни нормализуются. Химически стабильные и нерастворимые в морской воде вещества, такие как иприт и адамсит, после разрушения оболочек оказываются на дне в виде сгустков и десятилетиями сохраняют токсичные свойства. Об этом свидетельствуют случайные выловы рыбаков, продолжающиеся и в настоящее время. Но только ли в этом состоит угроза? Разумеется, не только. Однако, в деталях поведение затопленного ХО и его разнообразное воздействие на экосистему плохо изучено. Ликвидировать этот пробел – актуальная задача науки, и она шаг за шагом решается.

Активизация исследований районов затопления

Систематические исследования районов массового затопления ХО на Балтике ведутся с середины 90х годов. В этот период Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН со своими научными партнерами, опираясь на материалы ХЕЛКОМ, проводил рейсы по российской программе специального мониторинга районов массового захоронения ХО. Часть рейсов выполнялась по договорам с МЧС РФ. Рейсы проводились почти ежегодно, результаты публиковались и обсуждались на международных конференциях. С 2005 года исследования приобрели международный характер: стартовал проект «Моделирование экологических рисков, обусловленных затопленным химическим оружием» (Modelling of Environmental Risks related to sea-dumped Chemical Weapons MERCW), финансировавшийся в рамках 6й Рамочной программы Евросоюза. Проект объединил усилия специалистов различного профиля из Финляндии, Бельгии, России, Германии и Дании. Свободный доступ к результатам предшествовавших российских исследований и непосредственное участие российских специалистов в проекте MERCW позволил международной команде работать более эффективно. Заметим, что в связи с опубликованным в 2005 г. планом строительства газопровода Норд Стрим, проблема затопленного ХО привлекла внимание противников этого проекта как один из экологических аргументов против проведения масштабных гидротехнических работ на дне моря. Потому компании Nord Stream AG при оценке воздействия на окружающую среду пришлось детально обследовать всю трассу на предмет наличия химического и иного оружия и загрязненности донных отложений, и оценить экологические последствия от возможных контактов с опасными предметами, и от взмучивания загрязненных грунтов. Оценки экологических рисков оказались приемлемыми для реализации проекта, а научное сообщество получило значительный объем фактических данных для анализа.

Что удалось узнать за два минувших десятилетия?

Исследованы океанологические особенности районов затопления на Балтике, в частности, строение и состав донных отложений, физические и химические свойства воды, режимы течений, осуществляющих перенос загрязнений; на этой основе, с привлечением накопленных данных о ветрах, приводящих воды Балтики в движение, были смоделированы придонные течения и получены оценки разноса взвеси от источников загрязнений.

Исследовано загрязнение донных отложений как в районах массового затопления, так и на дальней периферии. Сначала поиск источников ОВ основывался на анализе содержания мышьяка как маркерного элемента, присутствующего во многих видах ОВ. Однако мышьяк на Балтике не редкость: имеется и природный, и антропогенный мышьяк, поступающий с плохо очищенными промышленными дымами и стоками , но он рассеивается по дну сравнительно равномерно, в то время как мышьяк из точечных источников образует контрастные аномалии, и именно эти аномалии рассматриваются в качестве признаков затопленного ХО. Полученные данные позволили обозначить «горячие точки» в районах массового затопления ХО, а после проведения магнитной и сейсмоакустической съемок эти точки связались со скоплениями магнитных предметов, расположенных в верхних слоях донных отложений, что упрочило исходное предположение. Магнитная съемка указала также на присутствие в районе Борнхольмской свалки нескольких затопленных судов, которые могли быть загружены ХО. Рядом с ними распределение мышьяка тоже имело пятнистый характер. Однако прямым подтверждением присутствия ОВ может быть только обнаружение ОВ или специфических продуктов их распада.

Проект MERCW

Задачу количественного определения ОВ и их производных в пробах удалось решить только в 20072008 г. участникам международного проекта MERCW (Modeling of Environmental Risks related to sea-dumped Chemical Weapons), подержанного 6й рамочной программой Евросоюза, используя возможности Финского института верификации ХО (VERIFIN). Определялись 12 трассерных веществ, в их числе — сернистый иприт и два продукта его гидролиза и окисления; адамсит, кларк 1 и продукты их распада, табун, хлорацетофенон. Сначала были исследованы пробы донных отложений, специально отобранные в районе «горячих точек». Все они показали присутствие продуктов распада мышьяксодержащих ОВ. Тем самым была подтверждена связь повышенных концентраций валового мышьяка с затопленным ХО. Следующая и последняя в рамках MERCW экспедиция должна была подтвердить возможность миграции продуктов распада ОВ от источников. Было отобрано около 60 проб донных отложений, поровой воды и придонной воды с удалением от центра района затопления до 20 миль в разных направлениях. Ни в одной из проб «материнских» ОВ не обнаружилось, но продукты распада ОВ присутствовали в 52 из 59 проб донных отложений и отсутствовали во всех 60 пробах придонной воды. Этот результат свидетельствует о возможности миграции ОВ вместе с взмучиваемыми донными отложениями.

Проект NORD STREAM

Аналогичной обработке силами VERIFIN и датского Национального института экологических исследований (NERI) были подвергнуты пробы, полученные на участке трассы газопровода Норд Стрим протяженностью 125 км, пролегающем восточнее и южнее Борнхольма без захода в обозначенный район свалки ХО. Пробы отбирались в 2008-2012 гг. – до, во время и после укладки труб, в одних и тех же точках трассы. Всего анализировалась 391 проба отложений, и в 29 из них были выявлены продукты деградации мышьяксодержащих ОВ. Значимых изменений в загрязнении донных отложений после укладки труб не обнаружено.

Полученные новые важные результаты оказались в поле зрения научных кругов и ХЕЛКОМ. Это побудило ХЕЛКОМ возобновить деятельность экспертной группы по ХО с целью обновления отчета, подготовленного группой HELCOM CHEMU в 1992-95 гг.[HELCOM, BSEP 64B]. Решение было принято в 2010 г., а в июне 2013 г. заключительный доклад экспертной группы HELCOM MUNI был утвержден Главами делегаций и размещен в свободном доступе на портале Комиссии [HELCOM, BSEP 142].

Проект CHEMSEA

В это же время стартовал новый международный проект — CHEMSEA (2011-2014) (Chemical Munitions Search and assessment), поддержанный Евросоюзом в рамках «Программы региона Балтийского моря 20072013». Проект, лидером которого стал Институт океанологии ПАН, был направлен на ликвидацию пробелов в изучении районов захоронений в Готландской и Гданьской впадинах. Успех нового проекта в значительной степени был обеспечен преемственностью задач, методов,приборов и практического опыта участников предыдущих проектов. Сведения об участниках, задачах и результатах работы представлены на сайте www.chemsea.eu.

Карта Балтики и примыкающих к ней Датских проливов. Рис. Карта Балтики и примыкающих к ней Датских проливов. Красными фигурами показаны районы, в которых проводились исследования, подтвердившие наличие затопленного химического оружия.

Готландский район был подробно обследован гидроакустическим сонаром. На карту было нанесено множество целей, часть которых после специальной сортировки прошла процедуру идентификации с помощью подводной видеокамеры и прицельного взятия проб на загрязнение. Аналогичные действия были проведены в Борнхольмской и Гданьской впадинах и соединяющем их Слупском желобе (см. карту). Всего в четырех районах было отобрано 179 проб, 57 из них оказались положительными, причем проб с производными сернистого иприта неожиданно оказалось почти столько же, сколько проб с производными мышьяксодержащих ОВ. Очевидно, ранее при химическом анализе были пропущены важные маркерные вещества, образующиеся при последовательном разложении сернистого иприта. Очаги химического загрязнения обнаружены не только в Борнхольмской и Готландской впадинах, но также в Гданьской впадине и в Слупском желобе. Наибольшее распространение загрязненных осадков, как и следовало ожидать, обнаружено в районе Борнхольмской свалки. Признаков присутствия нестойких ОВ типа табун нигде не обнаружено.

Проект CHEMSEA не оставил без внимания воздействие ОВ на биоту. Объектами исследования были бентосные организмы, типичные для районов затопления ХО, представленные в основном червяминематодами, а также рыбы, на примере трески, которые достаточно часто кормятся у дна даже при низком содержании кислорода и могут контактировать с токсичными субстанциями. Отмечено, что исследуемые популяции малочисленны и физически ослабленны, но причиной тому может быть хронический недостаток кислорода во впадинах Южной Балтики. Однако, в единичных экземплярах пойманной трески были обнаружены следы производных иприта; то же было и при воздействии токсинами на рыб и мидий в лабораторных условиях. Следует вспомнить также положительный опыт проекта MERCW, в рамках которого проводилось исследование приспособляемости микробиоты, населяющей районы затопления ХО, к присутствию ОВ. Эта способность, основанная на высокой скорости мутаций, проверялась посевом на субстрат, содержащий продукт гидролиза сернистого иприта, который не оказывался губительным для проб из «горячих точек», в отличие от проб из контрольных районов.

Таким образом, воздействие ОВ и их производных на морскую биоту, несомненно, происходит, но последствия трудно прогнозируются. К экологически опасным веществам в первую очередь относят вещества, способные к биоаккумуляции и прохождению по пищевым цепям. Таких веществ много – пестициды, тяжелые металлы и т.д., но боевые ОВ к ним определенно не относятся, хотя они, как выяснилось, какоето время могут находиться в живом организме, который стремится от них избавиться. Возможны иные сценарии негативных воздействий, но пока их нет. В данном случае не принимаются во внимание «страшилки», предрекающие быстрый и неизбежный фатальный конец Балтике в тот момент, когда оболочки ХО потеряют герметичность и ОВ соприкоснутся с подвижными морскими водами. Разгерметизация уже произошла и, судя по отсутствию неповрежденных коррозией предметов химических вооружений, затраливаемых иногда рыбаками, она произошла давно и носила массовый характер.

Что делать дальше?
Экспертная группа ХЕЛКОМ рекомендует
:

  • —  продолжить поиск документов в ведомственных архивах о любых проведенных операциях по затоплению;

  • —  продолжить исследования в установленных и предполагаемых районах затопления ХО, используя возможности национальных институтов и международной кооперации;

  • —  обмениваться любой актуальной информацией по проблеме;

  • —  совершенствовать методы химического анализа компонентов морской среды, развивать экотоксикологическое и физикохимическое направления исследований;

  • —  поддерживать планы натурных исследований, развивать современные технологии исследовательских работ, совершенствовать методы оценки экологических рисков;

  • —  учитывая развитие гидротехнических проектов (прокладка кабелей, трубопроводов, создание ветропарков и др.), быть готовыми к вероятным встречам с опасными предметами на дне и к проведению необходимых действий.

Проект MODUM

В октябре 2013 г. стартовал новый международный проект MODUM (Towards the Monitoring of Dumped Munition threat), финансируемый НАТО по программе «Наука во имя мира и безопасности», включающий в состав исполнителей не только из европейских странучастников НАТО – Польши (координатор), Дании, Литвы, Германии, но и из странпартнеров НАТО – Финляндии, Швеции и России. Кроме перечисленных стран, в проекте участвует Канада, представляющая программу «Международный диалог о затопленных вооружениях» (International Dialog on Underwater Munitions IDUM). Можно констатировать, что кооперация не просто расширилась, а вышла за рамки балтийского консорциума. Задача нового проекта стала более универсальной и в большей степени соответствующей глобальному характеру проблемы затопленного ХО. Цель проекта – разработать систему мониторинга районов затопления ХО на современной технической основе, в частности, с использованием автономных и дистанционноуправляемых аппаратов в качестве носителей устройств поиска ХО, идентификации и безопасного обследования обнаруженных объектов. Фоновой задачей является комплексный мониторинг окружающей среды, который также нужно модернизировать.

Как видим, рекомендации экспертного сообщества восприняты. Исследования продолжаются. Но довести поставленные задачи до конца в современном мире далеко не просто.

Вадим Тимофеевич Пака — доктор физикоматематических наук, заведующий лабораторией Атлантического отделения Института океанологии им. П.П. Ширшова РАН.