Гептил (1,1-диметилгидразин или несимметричный диметилгидразин) начал тестироваться в СССР еще в 1949 году как перспективное топливо для межконтинентальных ракет. Он используется в отечественных ракетах-носителях семейства «Протон», имеющих преимущество среди иностранных аналогов по грузоподъемности.
При запуске ракет-носителей «Протон» отработанные первые и вторые ступени с резервными остатками горючего сбрасываются над специально отведенными малозаселенными территориями – районами падения. Как рассказал корреспонденту Infox.ru директор аналитического центра химического факультета МГУ имени М. В. Ломоносова, член-корреспондент РАН Олег Шпигун, раньше при стартах старой модификации «Протон-К» в месте падения 1-й ступени могло выпасть до тонны гептила. В 2003 году ракета подверглась существенной модернизации, в том числе и в плане повышения ее экологичности. Резервный запас был снижен наполовину, и при приземлении ступени предусмотрен сброс остатков топлива в атмосферу на безопасной высоте, где высокореакционное топливо окисляется кислородом. Впрочем, при приземлении и разрушении ступени все равно происходит локальное загрязнение гептилом почвенного покрова под фрагментами топливных баков.
Опасное вещество
Одни из главных недостатков несимметричного диметилгидразина -- его токсичность и превращение в окружающей среде в другие соединения. Гептил относится к первому классу опасности. Согласно классификации, это самая опасная группа веществ. Он не только токсичен, но и обладает канцерогенным (то есть вызывающим рак) воздействием на живые организмы. Среди продуктов его разложения известен нитрозодиметиламин. По токсичности он даже превосходит диметилгидразин. Однако не нужно забывать, что само по себе знание об опасности того или иного вещества в отрыве от представлений о масштабах загрязнения НДМГ (а они незначительны) и о его поведении в окружающей среде -- не более чем почва для политических спекуляций и создания очередных мифов, говорят химики Московского университета.
Жизненный цикл гептила
Как следует из анализов, сделанных в месте падения ступеней, всего через сутки концентрация гептила в почве снижается на несколько порядков. Больше всего гидразина испаряется (у него довольно низкая температура кипения, пояснил Infox.ru старший научный сотрудник химического факультета МГУ Александр Смоленков). Кроме того, он и в почве превращается в другие химические соединения, так как его высокую реакционную способность никто не отменял. Правда, во что именно, раньше установить было довольно сложно -- пути органических реакций порой неисповедимы.
Но при помощи хромато-масс-спектрометрии химикам удалось понять, что же происходит с несгоревшим топливом. Согласно последним исследованиям, проведенным в аналитическом центре, уже спустя месяц после старта как такового 1,1-диметилгидразина в природных условиях нет. Остаются только продукты превращений, и концентрации их составляют доли процентов от исходной. Причем если процессу помогать, то в почве образуется много ядовитого нитрозодиметиламина. А при самопроизвольном очищении ландшафтов его концентрация не превышает 0,1 мг/кг почвы.
Благодаря исследованиям специалистов аналитического центра удалось рассеять миф о высокой устойчивости загрязнений гептилом в почвах. Как пояснили химики корреспонденту Infox.ru, из-за слабого развития аналитических технологий долгое время продукты окисления несимметричного диметилгидразина определяли как гептил. Что позволяло казахской стороне спекулировать с масштабом загрязнений (и собирать с России деньги за экологический ущерб). На самом же деле топливо быстро трансформируется в соединения, токсичность которых намного ниже. Данные подтверждают и специалисты ФГУП «Центр эксплуатации объектов наземной космической инфраструктуры» (ЦЭНКИ), которые по методикам аналитиков собирают образцы на местности.
Как рассказали специалисты аналитического центра, важная особенность гептила и продуктов его разложения -- сильное связывание в почве. Плюс такого связывания в том, что яд практически не распространяется в окружающей среде. В частности, вместе со специалистами географического факультета МГУ химики выяснили, что гептил и опасные продукты его разложения не проникают в почву глубже, чем на один метр. Минус же в том, что из нее долго не удавалось полноценно извлечь вещества для достоверного анализа. Разработка методики извлечения гептила и продуктов разложения заняла более десяти лет. Зато теперь это один из предметов гордости специалистов аналитического центра.
Химия государственного образца
Получаемые результаты используются не только для исследований, но и при экологическом контроле ракетно-космической деятельности, в том числе и при решении спорных вопросов на межгосударственном уровне. Аналитики разработали более 20 новейших методик по определению содержания гептила и продуктов его разложения в окружающей среде, которые признаны и Россией, и Казахстаном.
Впрочем, по словам исследователей, работы еще много. Во-первых, новые продукты трансформации диметилгидразина надо изучать. Во-вторых, ждать, пока гептил разложится сам, довольно долго. Возрастает элемент случайности, чего хотелось бы избежать. А эффективной и экономичной методики рекультивации пострадавших территорий до сих пор нет.
реакция
Распад гидразина
При разложении образуются вещества от простейших метана, азота и аммиака до таких сложных органических соединений, как диметилгидразид муравьиной кислоты, 1−метил-1,2,4−триазол, диметиламин, N,N-диметилгуанидин, нитрозодиметиламин, метилгидразин, триметилгидразин, 1,5,5−триметилформазан, диметилгидразоны формальдегида и ацетальдегида.