Забруднення навколишнього природного середовища під час авіаційно-хімічних робіт
Для забезпечення планомірного розвитку авіаційних робіт в сільському та лісовому господарствах уже з початку 30-х років минулого століття проводилися наукові дослідження в області застосування авіації в народному господарстві. Як показали результати досліджень, при авіаційному оприскуванні досягається значно краща, ніж при оприскуванні наземною апаратурою, рівномірність і дисперсність крапель [5]. Це дозволило застосовувати висококонцентровані емульсії, суспензії та розчини міндобрив, пестицидів, гербіцидів та інших хімікатів при порівняно невеликих витратах рідини на одиницю площі. Майже 30 років, починаючи з 1929 року, в республіках СРСР знаходилися на експлуатації в сільськогосподарській авіації літаки По-2 конструкції Н.Н.Полікарпова. Був створений спеціальний авіаоприскувач, змонтований на літаку По-2. Два таких розпилювачі підвішувалися під нижньою площиною літака і забезпечували значну ширину захвату і рівномірність розпилювання хімікатів. В передвоєнні роки було розроблено і впроваджено в народне господарство ряд нових авіахімробіт в сільському господарстві: – розсіювання мінеральних добрив; – висіювання насіння лісу, саксаулу, рису; – боротьба з шкідниками і хворобами виноградників тощо. За допомогою авіації розгорнулася планомірна робота, спрямована на знищення осередків масового поширення сарани. В той же час в результаті систематичного знищення за допомогою авіації личинок малярійного комара у відкритих водоймах різко зменшилася захворюваність населення малярією. Широкому використанню авіації в народному господарстві сприяла розробка і побудова конструкторським колективом, який очолював 34 генеральний конструктор О.К.Антонов, нового багатоцільового літака Ан- 2. Універсальність цього літака дозволила широко використовувати його для виконання всіх видів авіаційно-хімічних робіт в сільському господарстві, а також для охорони лісів від пожеж, повітряного фотознімання, надання швидкої повітряно-медичної допомоги та перевезення пасажирів. Високі льотно-технічні та економічні характеристики забезпечили успішну експлуатацію літака в будь-яких зонах земної кулі. В сільськогосподарському варіанті літаки Ан-2 виявилися в 3–4 рази продуктивнішими, ніж літаки По-2. Новим важливим етапом в розвитку сільськогосподарської авіації є застосування гелікоптерів для боротьби з шкідниками і хворобами рослин. Важливою перевагою гелікоптера в порівнянні з літаками є краща якість розподілення хімікатів на оброблюваній поверхні. Лопаті несучого гвинта гелікоптера створюють потужний низхідний повітряний потік. Отрутохімікати добре перемішуються в цьому потоці, під крутим кутом опускаються на землю, інтенсивно обгортаючи рослинність і рівномірно покриваючи як верхню, так і нижню сторони листа в будь-якому ярусі крони. Універсальність літаків і гелікоптерів дозволяє зменшити сезонність у використанні авіаційної техніки. До переваг авіації слід віднести також можливість і доцільність застосування хімікатів без введення до їх складу емульгаторів, які звичайно використовуються для отримання стійких емульсій. Відсутність емульгаторів дозволяє при авіаоприскуванні відтворити більш крупні краплі розчину, а кількість дрібних, які піддаються інтенсивному випаровуванню, звести до мінімуму. При цьому авіаційна апаратура забезпечує підтримку розчину в збуреному стані, що виключає розпад емульсії. В практиці сільськогосподарського виробництва засто-совуються високопродуктивні наземні машини для догляду за рослинами. Однак такі машини для внесення в грунт, наприклад, мінеральних добрив звичайно мають велику масу, недостатню маневреність, і вихід в поле не завжди можливий через поганий стан грунту або густу рослинність на дільниці. Важливо також, щоб машина, яка застосовується, менше ущільнювала грунт і не здійснювала механічних пошкоджень культурним рослинам, що обробляються. Дослідження свідчать, що трактор або тягач на деяких посівах культур пошкоджує до 10 % посівів. Застосування літака і гелікоптера дозволяє уникнути деяких труднощів, які властиві наземним машинам, тому включення їх в систему 35 машин для боротьби з шкідниками і хворобами рослин, а також для внесення мінеральних добрив та інших хімікатів раціонально доповнює наземну сільськогосподарську техніку. Літаки і гелікоптери мають ряд техніко-економічних переваг. До них відносяться: висока продуктивність і маневреність, що дозволяє обробляти майже будь-які дільниці, можливість рівномірного розподілення на площі як великих, так і малих кількостей хімікату. Головною особливістю авіаційної обробки рослин або грунту є нанесення хімікатів та інших матеріалів зверху з малої висоти (5–50 м). Струмина хімікату, що випускається з літака або гелікоптера, вийшовши із зони повітряних завихрень, які утворюються за літальним апаратом, осідає потім на рослини і землю у вигляді широкої смуги. Авіаційна обробка повинна задовольняти агротехнічні вимоги до даного виду сільськогосподарської роботи. Ці вимоги зводяться до забезпечення заданої щільності і рівномірності розподілення пестицидів, мінеральних добрив, зерен рослин або інших матеріалів при мінімальних втратах в процесі обробки поля, лісу чи інших угідь. Оскільки загальна ширина смуги і характер розподілення часток хімікатів залежать головним чином від висоти польоту, то дотриманню висоти приділяється особлива увага. При недотриманні висоти польоту буде змінюватися ширина смуги, а також концентрація хімікату на одиницю площі. При оприскуванні і опилюванні пестицидами полів, садів, виноградників, заболочених місць і ставків польоти здійснюються на мінімально допустимій висоті 5 м над рослинністю або дзеркалом водойми. Над лісом польоти виконуються на висоті 10 м над кронами. Польоти на малих висотах призводять до значних акустичних забруднень НПС, які негативно впливають на тваринний світ в районі проведення авіахімробіт. Недотримання на дільниці заданої у відповідних інструкціях висоти польоту є причиною огріхів і непотрібних загущень, тобто браку в роботі. Огріхи та загущення можуть спричинити також неправильні виходи на сигнал і відхилення від заданого напряму. Для обробки дільниць в гірських районах більш ефективним в порівнянні з літаками є застосування гелікоптерів, які відрізняються великим діапазоном швидкостей і високою маневреністю. Для літаків такі дільниці недоступні через велику швидкість, яка не дозволяє маневрувати в вузьких долинах. Слід відмітити, що для авіаційного застосування хімікатів важливе значення мають метеорологічні умови, особливо стан приземного шару 36 повітря [6]. Наряду з загальними вимогами, викладеними в настановленні з метеорологічного забезпечення польотів в цивільній авіації, якими керуються при польотах, на авіаційно-хімічних роботах виникає ряд додаткових вимог та умов, що витікають із специфіки застосування високодисперсних матеріалів. До цього відносяться, наприклад, спеціальна розвідка умов погоди і постійний контроль за станом і зміною метеорологічних елементів, які впливають на якість авіаційно-хімічних робіт та на втрати при їх виконанні. Насамперед треба мати детальну метеохарактеристику приземного шару повітря і знати особливості зміни метеорологічних елементів на протязі доби. Сприятливими метеоумовами для виконання авіаційно- хімічних робіт будуть не тільки добра горизонтальна видимість, відсутність сильного вітру і висхідних потоків, але й певне оптимальне співвідношення метеоелементів, які характеризують погоду як в момент обробки рослин, так і в найближчий подальший період. Необхідність високоякісної обробки рослин пиловидними та рідкими отрутохімікатами з мінімальними втратами внаслідок зносу, випаровування та осипання сухих часток рослин на землю змушує враховувати не тільки умови повітряного середовища в приземному шарі, але й стан рослинності, наявність роси на ній тощо. Недостатнє врахування в даному випадку метеоумов може призвести до величезних втрат і практичної безуспішності проведених заходів. Велике значення має також мікроклімат оброблюваної дільниці в шарі повітря 1,5 – 2 м над поверхнею грунту в безпосередній залежності від особливостей даної місцевості і характеру рослинного покриву. При проведенні авіаційно-хімічних робіт найбільше значення мають наступні метеорологічні елементи: вітер, температура повітря, вологість повітря, конвекційні потоки та опади. Комплекс цих елементів і їх співвідношення в даний момент визначають стан погоди. Спостереження показують, що кожний метеоелемент змінюється на протязі доби, змінюється їх співвідношення. Послідовна зміна метеоелемента на протязі доби називається добовим ходом. Існує добовий хід вітру, температури, вологості повітря тощо. Швидкість вітру визначається анемометром за допомогою секундоміра або годинника з секундною стрілкою. Відмічають кількість поділок, які пройшла велика стрілка анемометра за 100 с і ділять отриману цифру на 100. Наприклад, за 100 с стрілка пройшла 250 поділок. 37 Поділивши 250 на 100, отримаємо 2,5 м/с. До отриманої цифри слід додати значення інструментальної поправки приладу (±). Швидкість вітру змінюється на протязі доби періодично. Як правило, добовий хід вітру має один максимум (після полудня), а вночі вітер стихає. Влітку денний максимум більш різкий, ніж зимою. Змінюється вітер також і з висотою через шорсткість поверхні грунту, рослинного покриву та інші причини. Допустима при авіахімроботах швидкість вітру наводиться у відповідних інструкціях. Опилювання допускається при слабкому вітрі (до 2 м/с), а оприскування можна здійснювати при більшій швидкості (3–5 м/с). Температура повітря визначається за допомогою термометра або термографа. Останній дає можливість отримати зразу готовий графік добового ходу температури. Цей хід температури влітку має один максимум, який через погану теплопровідність повітря досягається не опівдні, а приблизно о 14–15 годині. Поверхня грунту і рослинний покрив грають значну роль в передачі тепла від сонця в атмосферу. Як відомо, сонячного дня поверхня грунту нагрівається і звідси тепло надходить в атмосферу завдяки турбулентній теплопровідності випромінювання. Діяльним шаром земної поверхні є той шар, в якому майже повністю поглинається сонячне тепло. Товщина цього шару для деяких підстилаючих поверхонь (трава, ліс) може досягти значних розмірів. В лісі може бути дві підстилаючі поверхні: верхній полог лісу і грунт. Завдяки наявності цих двох поверхонь та значній відстані між ними в лісі спостерігаються вертикальні переміщення повітря і, зокрема, низхідні потоки, які сприяють інтенсивному осадженню рідких та пиловидних часток отрутохімікатів. Низхідні потоки повітря спостерігаються в ранішні години. Рано вранці вітер, проходячи над кронами, охолоджується від листя і прямує вниз до землі. Вночі температура серед рослин вища, а вдень нижча, ніж у повітрі, що оточує рослини. Листя в тіні може бути холодніше освітлених сонцем на 11°. Навіть один і той же листок з боку сонця на 6° тепліше, ніж з тіньового боку. Спостерігається також різниця температур повітря в кроні дерева і за її межами (в кроні яблуні вона може становити біля 3°). Найбільш сприятливим часом роботи є ранок і вечір, коли температура повітря нижча, а, отже, менша в’язкість повітря, яка уповільнює швидкість осадження часток. Крім того, при нижчій температурі краплі рідини менше випаровуються. Нерівномірне нагрівання земної поверхні і повітряних мас, що знаходяться над нею, може спричинити порушення вертикальної рівноваги повітряних мас приземного шару. Може виявитись, що швидкість осадження часток в повітрі під дією сили тяжіння буде співпадати зі швидкістю висхідних конвекційних потоків, внаслідок чого частка не осяде на землю, а буде залишатися у зваженому стані над землею або буде віднесена далеко від місця її викиду з літака. Авіаобробка рослин хімікатами при виникненні конвекційних потоків повітря недопустиме, оскільки вони перешкоджають осадженню і викликають різке зростання втрат хімікатів. На відміну від швидкості вітру і температури добовий хід вологості повітря має два максимуми: вранці і ввечері. Найбільш слушними для авіахімробіт є години, коли вологість повітря максимальна. Висока вологість повітря супроводжується зниженням температури, завдяки чому конвенційні потоки виникають пізніше і тому тривалість ранішніх обробок збільшується. Відомо також, що в’язкість повітря з підвищенням його вологості зменшується, тому дрібні частки хімікатів осаджуються швидше. У цьому випадку значно зменшуються також втрати на випаровування. При виконанні авіаційно-хімічних робіт мають значення роса і дощ. В атмосферному повітрі завжди є водяна пара. При певних співвідношеннях рівня вологості і температури повітря може відбутися конденсація водяної пари на рослинах та інших предметах. Роса сприяє проведенню авіаційно-хімічних робіт і підвищенню їх ефективності, особливо при опилюванні. Дощова погода, навпаки, є перешкодою для проведення авіаційно-хімічних робіт. Таким чином, аналіз добового ходу метеорологічних елементів дозволяє правильно побудувати режим робочого дня на авіаційно-хімічних роботах і виконати їх з мінімальними втратами отрутохімікатів і максимальною ефективністю, з мінімальною шкодою для НПС.
Ви переглядаєте статтю (реферат): «Забруднення навколишнього природного середовища під час авіаційно-хімічних робіт» з дисципліни «Екологія, авіація і космос»
