с помощью серебра можно предотвратить дождь

Как обеззараживание воды серебром может навредить здоровью

Есть множество любителей домашнего улучшения питьевой воды при помощи серебряных ложечек, крестиков, монеток. Но приносит ли это пользу здоровью?

В том, что серебро способно убивать микробов, у науки сомнений нет. Оно применяется в медицине. Например, детям с кариесом молочных зубов проводят процедуру серебрения пораженных участков, чтобы болезнь не испортила будущие коренные. Используют драгметалл в сочетании с медью и для обработки воды в бассейнах. Это дороже, чем хлор, зато нет неприятных запахов и проблем для аллергиков.

Сергей Мысков, специалист по системам водоподготовки: «Ионы серебра уничтожают все известные бактерии, микроорганизмы, не нанося при этом никакого ущерба организму человека. Ионы меди позволяют предотвратить образование в воде водорослей и значительно усиливают бактериологический эффект ионов серебра».

Но проблема с ложечками в том, что антимикробные свойства серебра сильно зависят от концентрации, а в них она явно недостаточна.

Наталия Абраменко, научный сотрудник института органической химии им. Н. Д. Зелинского: «При помещении серебряных предметов в воду происходит высвобождение ионов серебра, даже наночастиц серебра в раствор, но концентрация настолько незначительная, что невозможно представить, чтобы при этом происходило обеззараживание воды».

В продаже есть приборы для очистки воды серебром при помощи электролиза, благодаря которому достигается более высокая концентрация ионов. Но тут уже возникает риск: серебро — тяжелый металл, который при накоплении в организме может вызвать проблемы со здоровьем, особенно у детей. А если усугубить регулярное употребление такой воды еще и препаратами с серебром, можно заработать аргироз, при котором кожа и слизистые становятся синими.

Серебро лучше применять очень умеренно, а в качестве очистителя воды оно не может конкурировать с современными фильтрами.

Источник

Ванна небесная: тушить лесные пожары поможет йодистое серебро

С помощью йодистого серебра можно не только разгонять облака, обеспечивая ясную погоду в День Победы, но и вызывать обильные осадки — например, над горящим участком леса. Многолетние испытания такого способа борьбы с лесными пожарами завершили специалисты Росгидромета и «Авиалесоохраны». Они выяснили, что в 70% случаев применения реагента на землю выпали осадки средней и высокой интенсивности. Сейчас методика полностью готова к применению. Вызывая искусственный дождь, можно вылить на горящий лес до 40 тыс. т воды, тогда как пожарные самолеты способны нести лишь одну тысячную часть этого объема. Такой способ тушения лесных пожаров особенно актуален для регионов Дальнего Востока.

Физика дождя

Механизм возникновения осадков заключается в естественном образовании ядер кристаллизации — небольших ледяных фрагментов, которые начинают расти за счет осаждения молекул водяного пара на их поверхности. Набрав необходимую массу, они устремляются к земле в виде снега или дождя.

По словам ученых, предлагаемый метод тушения пожаров основан на управлении этим природным процессом.

— После попадания йодистого серебра в облако его частицы превращаются во множество дополнительных ядер кристаллизации, которые искусственно запускают процесс образования интенсивных осадков, — рассказал завотделом физики облаков и активных воздействий Центральной аэрологической обсерватории Росгидромета Баграт Данелян. — На мой взгляд, это вещество можно назвать самым эффективным реагентом, поскольку оно наиболее точно повторяет структуру льда и является безопасным с точки зрения экологии в отличие от йодистого свинца, который пытались применять в середине прошлого века.

Из пушки по облакам

Для доставки действующего вещества в облако реагент помещают в специальные пиропатроны ПВ-26. Их запускают с самолетов, оснащенных подвесным оборудованием «Веер». Процесс похож на стрельбу из ракетницы — горящие снаряды летят, распространяя густой дым, содержащий йодистое серебро.

— Дальность дистанции, которую преодолевают пиропатроны, составляет 800 м. Запускаются они с борта самолета, летящего вокруг облака со скоростью около 400 км/ч, — рассказал заместитель начальника ФБУ «Авиалесоохрана» Николай Ковалев. — Интервал между выстрелами составляет около секунды, что позволяет отстреливать по одному заряду на каждые 100 м траектории.

Вес реагента занимает всего 8% от общей массы снаряда. 10–20 пиропатронов массой 32 г хватает для того, чтобы провести эффективное воздействие на облако объемом 25 кубокилометров. Стоимость одного снаряда составляет от 500 до 600 рублей, что несопоставимо с величиной потенциального ущерба, который может нанести лесной пожар.

По словам ученых, в качестве альтернативных вариантов тушения, применяемых для вызова осадков, также можно использовать сброс гранул твердой углекислоты («сухого льда») или разбрызгивание жидкого азота. Это приводит к созданию низкотемпературных зон в облаке, которые замораживают содержащийся в нем водяной пар и провоцируют начало дождя. Однако их использование не всегда удобно — реагенты надо хранить при низкой температуре и срок их годности невелик.

Не все одинаково дождливы

Несмотря на преимущества метода тушения пожаров с помощью йодистого серебра, его применение усложнено тем, что далеко не все облака реагируют на него.

— Для успешного воздействия серебра необходимо, чтобы облака соответствовали так называемым критериям пригодности. В случае использования конвективных (кучевообразных) облаков их верхняя граница должна находиться на высоте от 5 до 8 км от земли, а нижняя — не выше 2 км. Температура в этой области не может быть выше минус 8 градусов и ниже минус 30. При этом облака должны быть в стадии роста и содержать переохлажденную жидкокапельную воду. Отдельные требования у нас есть и к слоистым облакам, — пояснил Баграт Данелян. — Эти параметры были определены нами в течение долгих лет экспериментов, проходивших на нескольких полигонах в различных климатических зонах. В советское время мы проводили их в Пензенской области, Молдавии, Средней Азии и на Кубе.

Для определения первоначальных параметров облаков и характера их перемещения ученые используют наземные радары. Затем за обстановкой следят уже бортовые системы самолета, оборудованные специальной измерительной аппаратурой (приборы определяют температуру объекта, содержание в нем воды и параметры ветра), а также спутниковые системы слежения за погодными явлениями. После получения данных информация загружается в метеорологические модели, прогнозирующие параметры облачности, которые будут характерны для зоны над пожаром в момент расчетного прибытия самолета.

Такая подготовка имеет смысл: с помощью вызова искусственных осадков можно вылить на горящий лес до 40 тыс. т воды, тогда как большие пожарные самолеты способны нести лишь одну тысячную часть этого объема.

Некоторые специалисты скептически относятся к таким разработкам.

— Возгорание леса может произойти практически в любых условиях, однако для его развития в полноценный пожар чаще всего необходим долгий период жаркой и засушливой погоды. Так какие же дождевые облака возможны в таких условиях? — интересуется заведующий лабораторией инновационных технологий в лесном комплексе Сыктывкарского лесного института Александр Трифонов. — Исключение могут составить регионы Дальнего Востока, которые отличаются влажным климатом.

Впрочем, метод можно эффективно использовать для профилактики возгораний, заранее увлажняя те территории, на которых наиболее вероятно возникновение пожаров в жаркую погоду.

Земля–воздух–ливень

Сейчас в России есть всего два самолета, оборудованные системами искусственного вызывания осадков — специальный борт «Авиалесоохраны» Ан-26 «Циклон» (имеет 384 ствола для запуска пиропатронов) и летающая лаборатория Росгидромета, созданная на базе Як-42. Она способна запустить 1024 снаряда с йодистым серебром за один полет. Безусловно, этих средств недостаточно для охвата всей территории страны. По оценке специалистов, для этой цели будет необходимо оснастить специальным оборудованием еще как минимум восемь бортов. Причем использовать желательно самолеты с большой максимальной высотой полета, до 8 км, и высокой крейсерской скоростью, обеспечивающей лучшую оперативность воздействия, уточнил Николай Ковалев.

Впрочем, доставить реагент в облака можно не только с помощью самолетов. В частности, для этих целей были созданы специальные стартовые комплексы для запуска ракет «Алазань» и «АС». Сейчас они используются для воздействия на градовые облака, способные нанести ущерб сельскохозяйственным полям на юге России — в Краснодарском и Ставропольском краях, Крыму.

Как рассказали в «Авиалесоохране», в период с 2017 по 2018 год было проведено 274 воздействия на облака над 202 лесными пожарами общей площадью более 700 га (на территории Красноярского края, Республики Саха (Якутия), Иркутской области, Забайкальского края и Республики Бурятия). При этом в 70% случаев на землю выпали осадки средней и высокой интенсивности, что подтверждает целесообразность дальнейшего использования нового метода борьбы с огнем.

Источник

Технологии искусственного воздействия на погоду. Справка

Активное воздействие на погоду – вмешательство человека в ход атмосферных процессов путем изменения на короткое время тех или иных физических или химических свойств в некоторой части атмосферы техническими средствами. Сюда относится осаждение дождя или снега из облаков, предотвращение града, рассеяние облаков и туманов, ослабление или ликвидация заморозков в припочвенном слое воздуха и др.

Изменить погоду человек стремился с древних времен, но лишь в XX столетии были разработаны специальные технологии воздействия на атмосферу, которые приводят к изменению погоды.

Посев облаков – самый распространенный способ изменения погоды; он применяется либо для создания дождя в засушливых местах, либо для уменьшения вероятности града – вызывая дождь, прежде чем влага в облаках превратится в градины, либо для уменьшения осадков.

Первая успешная научная попытка посева облаков была произведена в 1940-е годы исследователями General Electric Co., но компания позже оставила свой бизнес по вызыванию дождя из-за сомнений в успехе.

В СССР первые попытки по «созданию» хорошей погоды предпринимались специалистами-метеорологами еще во времена СССР. Еще в 1960-х годах в Советском Союзе были разработаны технологии противоградовой защиты. С помощью противоградовых ракет в определенное место облака вводится специальный реагент, который ослабляет процесс градообразования. В результате этой борьбы потери от града снизились в 5–7 раз. Правда, это относится только к облакам малой и средней интенсивности, а вот мощные градовые облака пока неподвластны человеку.

В 1990 году специалистами Государственного комитета по гидрометеорологии и контролю природной среды (Госкомгидромета) была разработана новая технология создания благоприятных погодных условий, а с 1995 года – после первого масштабного применения во время празднования 50-летия Победы – она стала применяться достаточно широко.

Для разгона облаков активно используются йодистое серебро, кристаллы парения жидкого азота, сухой лед и другие компоненты. Против слоистых форм нижнего облачного слоя с высоты в несколько тысяч метров распыляют сухой лед. Это гранулы углекислоты длиной 2 см и диаметром 1–1,5 см, которые рассыпаются с самолетов. При попадании на облако углекислота кристаллизует содержащуюся в нем влагу, облако «охлаждается» и постепенно рассасывается. Против слоисто-дождевой облачности применяется жидкий азот, а для пресечения формирования высоких кучевых облаков – порошки цемента, талька или гипса, которые при рассеивании утяжеляют потоки восходящего воздуха и препятствуют формированию тучи. Йодистым серебром бомбардируют наиболее мощные дождевые облака.

Для проведения подобных операций применяются специально оборудованные транспортные самолеты Ил-18, Ан-26 и Ан-12.

Существует способ вызывания дождей из негрозовых туч, «опыляя» их соединением йода и серебра, которое вызывает формирование капель. Специалисты из США проводят такие «опыления» туч в Австралии, используя сложный радар Доплера, измеряющий параметры движения осадков и плотность воды в тучах.

Китайские метеорологи решают противоположную задачу, они экспериментируют с искусственным снегом: извлекают осадки из облаков над Тибетом. Дело в том, что ледники Гималаев тают, и возникла угроза засухи. В апреле 2007 года китайские ученые вызвали искусственные осадки на высоте 4,5 км в районе Нацюй на севере Тибета. Глубина снега составила порядка сантиметра. Для создания искусственного снегопада применялись химикаты, действующие наподобие иодида серебра – средства, которое применяется для «вызова» дождя осаждением его из облаков.

Метеорологи также нашли средства борьбы со снежными лавинами. Суть антилавинных технологий в том, чтобы спускать эти гигантские снежные массы по частям, не дожидаясь формирования катастрофических размеров. Для этого проводятся картографирование и мониторинг лавиноопасных участков. При определенных условиях они обстреливаются из пушек.

В последнее время российские метеорологи научились бороться со смерчами. Эти интенсивные атмосферные вихри очень сложно прогнозировать, их можно обнаружить не более чем за 10-15 минут до появления. Возникают они в результате совпадения термодинамических особенностей атмосферы, рельефа местности, влияния водоемов, морей и т.д. Перед метеорологами встала непростая задача: обнаружить смерчесодержащие облака еще на подходе к берегу. Так как счет в данной ситуации идет на минуты, была разработана полностью автоматизированная система по обнаружению, классификации и уничтожению этих облаков ракетами со специальными реагентами.

В настоящее время существует порядка 150 проектов по изменению погоды, которые проводятся в более чем 40 странах мира. Предпринимаются попытки применения самых невероятных способов – например, облучать тучи микроволнами, нагревая их до состояния плазмы.

В октябре 2009 года российские ученые в самом центре Москвы провели эксперимент по коррекции погоды на базе электрофизических методов. Они попытались «очистить» небо над Москвой с помощью уникальной установки, называемой «люстрой Чижевского», которая разрабатывалась 12 лет. Повернутая к небу, установка формирует поток ионов, которые воздействуют на облака. При этом облака не «выжимаются», как это делается обычно при так называемом разгоне туч, а поднимаются на определенный уровень, где перестают быть дождевыми. Эффект от использования установки проявился не сразу, но постепенно среди дождевых облаков, нависших над городом, небо стало светлеть. Через 2 часа после начала эксперимента специалистам пришлось на время выключить устройство, после чего в этом месте сразу закапал дождь. Однако это не помешало признать эксперимент удачным.

Материал подготовлен на основе информации РИА Новости и открытых источников

Источник

Средство для вызова дождя разработали в «Ростехе»

Изделие, способное искусственно вызвать дождь, разработали в «Ростехе», сообщила пресс-служба госкорпорации.

Устройство представляет собой пиропатрон, содержащий йодистое вещество с ионами серебра. С помощью воздушных суден его можно будет поднять в небо и запустить поверх облака. Состав вещества притягивает влагу и в течение получаса начинается дождь.

Вещество для устройства разработали в ФНПЦ НИИ прикладной химии «Ростеха» и испытали в июле этого года. Применение пиропатрона в большинстве случаев вызывало сильные ливни в необходимом месте.

Пожаротушение – одна из сфер, где может быть применена разработка. Принудительное появление осадков может также применяться для орошения сельхозугодий

«Ростех» запустит новинку в серийное производство и будет сотрудничать с Росгидрометом и Авиалесоохраной.

В госкорпорации работают над еще несколькими разработками по контролю погоды: противоградовыми ракетами, противолавинным комплексом и осадковызывающими патронами.

Ранее одна из дочерних компаний «Ростеха» разработала собственную операционную систему, предназначенную для работы с государственной тайной. Операционную систему «Ось» будут использовать, прежде всего чиновники и сотрудники государственных компаний. Читать далее>>

Источник

Вызвать дождь без магии. Искусственные осадки и риск для окружающей среды

Искусственный вызов дождя стал применяться вскоре после Второй мировой войны: в первом эксперименте в облаках рассеивался сухой лед. Впрочем, йодид серебра оказался гораздо более эффективным, и именно его распыляли над сельскохозяйственными угодьями на протяжении многих десятилетий. Химик Илья Чикунов — о недавно открытом воздействии йодида серебра на почвенные организмы и вызове дождя при помощи ионизации атмосферы.

Геоинженерия — преднамеренное крупномасштабное манипулирование экологическими процессами на Земле или в конкретном регионе с целью противодействия последствиям изменения климата. Некоторые методы геоинжиниринга вызывают серьезные споры. Одним из таких методов можно считать активное воздействие на гидрометеорологические процессы, такие как засев облаков. Чаще всего в основе лежит внесение множества затравок — центров кристаллизации, на которых запускается переход пара в лед и его выпадение в виде осадков. Засев облаков позволяет изменять количество или тип осадков, подавлять град или ослаблять туман и ураганы.

Читайте также

Достижения в области разработки и применения инструментов и реагентов для засева облаков привели к формированию во многих странах интегрированных систем воздушных и наземных операций. США, Канада, Австралия, Израиль, ЮАР и Таиланд для изменения погоды в основном используют летательные аппараты и наземные генераторы. Россия, Китай и Болгария проводят корректировку погоды с помощью мощных самолетов, наземных генераторов, а также ракет или артиллерийских орудий.

Такие манипуляции с погодой не всегда проходят гладко. Например, в феврале 2009 года провинциальное метеорологическое бюро в северо-восточном Китае запустило 313 снарядов с йодистым серебром, каждый из которых был размером с сигарету, в облака над Пекином.

Эта акция, задуманная, чтобы облегчить самую продолжительную засуху за 40 лет, привела к обильному снегопаду и закрытию 12 автомагистралей в окрестностях Пекина.

В Хэбэе, пострадавшей от засухи северной провинции, которая окружает столицу, были закрыты все выездные магистрали.

В июле 2021 года сильные искусственные дожди прошли в нескольких регионах Объединенных Арабских Эмиратов в разгар жары, когда температура достигала 48 °С. Национальный центр метеорологии регулярно проводит операции по засеву облаков для увеличения количества осадков. Мишенью являются конвективные облака. Такой тип облаков может вызывать осадки и ветры скоростью до 40 км/ч, которые несут пыль и песок. Конвективные облака образуются из-за высоких температур: они заставляют теплый и влажный воздух подниматься из более холодного окружающего воздуха в атмосферу. Июльские искусственные дожди в ОАЭ были спровоцированы во время испытаний беспилотных летательных аппаратов, способных вызывать осадки воздействием электрического тока на облака без использования химических веществ.

Эксперимент в ОАЭ не оставил равнодушной желтую прессу, которая раздула сообщение до масштаба «потопа в пустыне», вспомнив о «климатическом оружии» и «богатеньких шейхах, стремящихся притянуть к себе воду».

Вызов дождя без химии

В Объединенных Арабских Эмиратах еще в марте 2021 года собирались провести испытания беспилотников, которые будут летать и испускать электрические разряды, чтобы заставить облака разразиться дождем. В ОАЭ уже давно используется технология засева облаков химическими реагентами для вызывания дождя. Средний уровень осадков в ОАЭ всего 100 мм в год, но стране требуется гораздо больше. В 2017 году правительство выделило 15 млн долларов на девять различных проектов по усилению дождя.

Принцип использования беспилотников основан на изменении баланса электрического заряда на поверхности капель в облаке. В ОАЭ низкий уровень грунтовых вод, но при этом достаточно облаков, где капли воды при контакте со статическим электричеством могут прилипать друг к другу и сливаться до критического размера, чтобы затем выпасть в виде дождя. Для этого дронам достаточно летать на небольшой высоте и передавать электрический заряд молекулам воздуха.

В проекте приняли участие британские исследователи, которым ОАЭ заплатили 1,4 млн долларов. Примененная технология — это новый шаг для страны, которая до этого момента использовала только самолеты, сбрасывающие в облака химикаты, что увеличивало количество осадков на 30%. Отметим, что ОАЭ одни из первых в регионе Персидского залива стали использовать засев облаков с помощью ракет, несущих соль.

В первой половине 2020 года ОАЭ провели более 200 таких операций, успешно вызвав избыточное количество осадков.

Подробности технологии вызова дождя без химических реагентов, примененной в ОАЭ, не раскрываются, но, судя по доступным данным, аналогичные разработки есть и в других странах, например в Китае. Несмотря на то что Китай является шестой страной по величине водных ресурсов, их количество в пересчете на каждого человека составляет лишь четверть от среднемирового показателя. Кроме того, распределение водных ресурсов по регионам в Китае неравномерно. В отличие от Арабских Эмиратов в КНР делают ставку на наземные комплексы. Физической основой метода является то, что заряженные частицы способны вызывать конденсацию капель воды в атмосфере. Впервые предположение, согласно которому ионы, образующиеся в радиоактивных материалах, могут служить ядрами конденсации в среде пересыщенного водяного пара, в 1895 году выдвинул физик и метеоролог Чарльз Вильсон (изобретатель камеры Вильсона для визуального определения траекторий заряженных частиц). Многочисленные эксперименты в камере с пересыщенным паром, имитирующей условия в реальной атмосфере, дали положительные результаты.

Принцип вызова или усиления дождя на основе ионов описывается следующим образом. Как правило, облачная камера заполняется пересыщенным водяным паром или спиртом. Заряженные частицы взаимодействуют с газообразной смесью, выбивая электроны из молекул газа в результате действия электростатических сил. Образовавшиеся ионы действуют как центры конденсации, вокруг которых формируется туманообразный шлейф из мелких капель, если газовая смесь находится в точке конденсации. Рост льдообразующих ядер и ядер конденсации облака влияет на распределение капель и ледяных частиц в объеме, что в конечном итоге влияет на альбедо, осадки, продолжительность жизни облака и облачный покров. Заряженные частицы распространяются в атмосфере, заряжая аэрозоли, находящиеся в воздухе. Затем электростатическое поле этих заряженных частиц оказывает поляризующий эффект на другие нейтральные кластеры молекул воды, в результате чего возникает бесконтактная когезионная сила электрического поля заряженных аэрозольных частиц на поляризованных кластерах молекул воды, что способствует увеличению скорости конденсации воды и образованию осадков. Для практического применения предусматривается две схемы — одноэлектродный или двухэлектродный ионный эмиттер.

В случае стационарных установок решающую роль играет их расположение. Наиболее предпочтительными местами являются горы и возвышенности. Поскольку заряженные частицы движутся с ветром, зона воздействия устройства должна находиться с подветренной стороны от доминирующего ветра. Дроны с источниками электрических разрядов лишены таких ограничений и могут применяться в любом месте, где требуется вызвать осадки.

Испытания по усилению дождя с помощью ионов проводились в разных странах. В 2004 году корпорация ELAT установила 17 наземных каталитических станций на основе заряженных частиц в шести городах на юге Центральной Мексики и смогла увеличить локальное месячное количество осадков на 50%. Интересно, что история примененной технологии Ionogenics началась в середине 1970-х, когда российский ученый-физик Лев Похмельных начал исследовать влияние электричества на атмосферу. В 1980-х годах, работая в Лаборатории метеорологической защиты СССР в Москве, Похмельных продолжил труды по модификации погоды и разработал первую запатентованную технологию ионизации атмосферы, а затем основал московскую компанию ELAT, занимающуюся модификацией погоды. В 2010 году корпорации Meteo Systems удалось вызвать 52 дождя на краю пустыни Абу-Даби. С 2013 года австралийская компания Australia Rainfall Technology провела несколько испытаний в Омане, увеличив годовое количество местных осадков на 18%.

Испытанный в ОАЭ метод является передовым по сравнению с применявшимся ранее засевом химическими реагентами, когда вместе с вызванными осадками на землю попадают значительные количества химикатов, приводящих к загрязнению окружающей среды и вредящих в первую очередь биоте. Далее мы рассмотрим, как и с помощью чего обычно вызывают дождь и какие вероятные последствия это влечет.

История и технологии засева облаков

Технологии изменения погоды отмечают 75-летний юбилей. В 1946 году американский химик Винсент Дж. Шефер использовал моноплан Fair Child для засева сухого льда (твердый углекислый газ) поверх облаков, чтобы из-за переохлаждения образовался снег, и таким образом провел первый научный эксперимент с переохлажденными облаками. В том же году другой американский ученый, Бернард Воннегут, обнаружил, что йодид серебра (AgI) может производить большое количество кристаллов льда в облаке переохлажденной воды. Открытия Шефера и Воннегута дали толчок новой эре научной деятельности по искусственному изменению погоды. Под эгидой федерального правительства США компания General Electric между 1947 и 1952 годами вела разработку первой программы искусственного изменения погоды — Project Cirrus — и инвестировала в покупку и укомплектование военных самолетов, дирижаблей, автоматических разбрасывателей сухого льда, дымогенераторов AgI, а также пиротехники и другого оборудования.

При засеве облаков в основном применяют самолеты, зенитную артиллерию, ракеты и другие средства доставки или же, при благоприятном рельефе местности, пользуются воздушными потоками для введения AgI, сухого льда и других катализаторов в соответствующие места в облаке, чтобы вызвать осадки, предотвратить град, устранить туман, снизить вероятность дождя над определенной местностью и т. д.

Более 80 стран проводят исследования по искусственному изменению погоды, среди которых наиболее продвинутыми являются США, Россия, Китай, Австралия, Франция, Израиль, Таиланд и Индия.

В США и Китае достигнуты значительные успехи. Долгосрочный засев облаков в горах Невады увеличил снежный покров на 10% и более каждый год. Десятилетний эксперимент по засеву облаков в Вайоминге привел к увеличению снежного покрова на 5–10%, согласно данным штата. Эта практика используется по меньшей мере в восьми штатах на западе США и в десятках стран.

Оборудование и химикаты для засева облаков

Самолет обладает высокой маневренностью и способен напрямую засевать заданную часть облака, равномерно распределяя реагент и покрывая широкий диапазон. Такой способ доставки считается наилучшим. С начала 1990-х годов новым направлением стали испытания беспилотных летательных аппаратов для искусственной модификации погоды. Например, БПЛА Drone можно использовать в горных районах, где небезопасно летать на малых высотах. Типичный беспилотник имеет полезную нагрузку 180 кг и время автономной работы до 12 часов. Микродрон для модификации погоды поднимает до 1 кг реагентов и поднимается на высоту 6 км с радиусом перемещения 20 км.

Использование ракет и зенитных орудий для запуска и транспортировки AgI позволяет создавать высокую концентрацию ледяных ядер. Этот способ особенно подходит для искусственного усиления дождя и противоградовых операций, а также для обработки конвективных облаков, в которые трудно вносить реагенты с самолета.

Снаряды, содержащие йодид серебра, производят небольшие, мощные, быстрые последовательные взрывы в зоне формирования града или восходящего потока, что может значительно увеличить количество зародышей льда в облаке, усилить конкуренцию за воду между центрами конденсации и изменить локальную микрофизику облака.

Наиболее успешно ракеты и зенитные орудия применяются в странах бывшего Советского Союза для доставки соляной пыли и AgI в градовые и грозовые облака.

Наземные генераторы не поднимают в атмосферу, их можно эксплуатировать в течение длительного времени, и они подходят для операций по предотвращению дождя, снега и града в горных районах и близлежащих городах. В наземных установках применяют раствор йодида серебра в ацетоне, сжиженный углекислый газ и т. д. или твердый состав — воспламеняющийся стержень с AgI. С техникой для засева облаков и ее характеристиками можно ознакомиться в подробном обзоре.

Катализаторы модификации погоды делятся на три типа: хладагент, искусственный лед и гигроскопичное вещество. Первые два используются для манипуляций с холодными облаками, а последний — для теплых облаков.

Испарение хладагента в облаке вызывает локальное переохлаждение и перенасыщение водой, что способствует спонтанной гомогенизации водяного пара с образованием кристаллов льда и в то же время вызывает спонтанное зародышеобразование и замерзание переохлажденных капель в облаке, что запускает быструю активацию зародышей льда. Хладагенты в основном включают сухой лед, сжиженный углекислый газ, жидкий азот, жидкий пропан. Сейчас нет сомнений, что CO₂ является основной причиной глобального потепления, поэтому, учитывая, что сухой лед представляет собой именно твердый углекислый газ, осуществлять засев облаков таким образом не очень разумно, и во многих странах от этого метода уже отказываются.

Затравка из искусственного льда действует благодаря тому, что вносимый AgI имеет шестиугольную кристаллическую форму, которая похожа на кристаллическую решетку льда. Йодид серебра относится к наиболее часто используемым реагентам. Непосредственно в ацетоне AgI нерастворим, поэтому в состав добавляют йодид аммония (NH₄I), йодид натрия или калия (NaI, KI) и т. д. Реже применяют смеси AgI-NH₄I-вода, AgI-NH₄I-NH₄ClO₄-ацетон-вода; йодат серебра (AgIO₃) может использоваться в качестве окислителя в пламени для образования аэрозоля AgI. Заменой солям серебра иногда выступают оксид алюминия, органические соединения, включая ацетальдегид, ацетилацетонат меди, фталевый ангидрид и даже растворы, содержащие бактерии. Органические вещества менее эффективны и не получили распространения.

Гигроскопичные затравки впитывают воду. Обычно используются поваренная соль (NaCl), хлорид кальция (CaCl₂), нитрат аммония (NH₄NO₃) и мочевина (NH₂CONH₂). Такие катализаторы применяют, смешивая их с порошком талька в соотношении 10:1. Хлорид кальция более эффективен, чем три других соединения.

Потенциальный риск засева облаков для окружающей среды

Удивительно, но на сегодняшний день проведено довольно мало исследований по влиянию засева облаков на окружающую среду.

Известно, что серебро и его соединения не являются мутагенными, тератогенными или канцерогенными.

В ранних работах, как, например, в отчете 1983 года, пришли к выводу, что разработки в области зимнего засева облаков йодидом серебра могут проводиться без значительного или неблагоприятного воздействия на окружающую среду. Отмечалось, что незначительно влияет выпадающий снег, а не сам реагент, что отражалось на росте деревьев из-за изменения влажности почвы. Последнее для лесных насаждений считается скорее полезным.

Высказывались опасения по поводу развития аргирии у работников и местных жителей, но концентрации реагента признали недостаточными для такого нежелательного действия.

Экотоксикологические эффекты различных соединений серебра в основном связаны с токсичностью свободных ионов. Серебро может находиться в нескольких степенях окисления, но в условиях окружающей среды встречается только Ag 0 (твердое серебро) и Ag + (свободный ион серебра в воде). В воде серебро присутствует в виде свободного иона или в ассоциации с отрицательными ионами. Ионы серебра из растворимых в воде солей серебра являются фунгицидными, альгицидными и бактерицидными агентами даже при относительно низких дозах. Нерастворимый йодид серебра, слабый источник ионов, оказался гораздо менее токсичным или даже нетоксичным для наземных и водных животных.

Повышенные концентрации серебра в биоте встречаются вблизи канализационных стоков, гальванических заводов, шахтных отвалов и территорий, засеваемых йодистым серебром. Максимальные концентрации, зарегистрированные в полевых коллекциях, в миллиграммах серебра на килограмм сухого веса ткани составляли от 1,5 мг/кг у млекопитающих до 320 мг/кг у брюхоногих моллюсков; у людей, страдающих отравлением серебром, содержалось до 1300 мг/кг веса всего тела. При нормальных путях воздействия серебро не создает серьезных экологических проблем для здоровья человека при концентрации до 50 мкг Ag/л питьевой воды или 10 мкг Ag/м 3 воздуха. Однако свободные ионы серебра оказались смертельными для чувствительных водных растений, беспозвоночных и костистых рыб при номинальных концентрациях в воде от 1,2 до 4,9 мкг/л. Данных о влиянии серебра на пернатых или млекопитающих в дикой природе нет, однако известно, что серебро вредит домашней птице при 100 мг/л в питьевой воде или 200 мг/кг в пище. Млекопитающие испытывали негативные последствия при общих концентрациях серебра до 250 мкг/л в воде или 6 мг/кг в еде.

В США йодид серебра считается опасным веществом, приоритетным и токсичным загрязнителем. Австралийское руководство по питьевой воде устанавливает концентрацию 0,43 мкМ AgI в качестве порогового значения в питьевой воде. В России для неорганических соединений серебра величина ПДК составляет 0,5 мг/м 3 (класс опасности А). Деятельность по засеву облаков приводит к выбросу йодида серебра в атмосферу над определенными территориями, и общее количество выброшенного йодида серебра достигает в некоторых случаях 3 тонн в год.

В целом процедура засева облаков долгое время считалась практически безопасной, а менее распространенные катализаторы не рассматривались вообще. Однако необходимо учитывать, что AgI попадает в среду облака с большим перепадом концентраций, и когда вещество вымывается осадками, засев облаков может привести к кумулятивному эффекту на определенной территории, многократно засеваемой из года в год. Фактически после мероприятий по модификации погоды большое количество реагентов попадает в почву, что потенциально ведет к неблагоприятным последствиям как в водных, так и в наземных системах. Таким образом, потенциальные риски многократного применения облачного засева на конкретной территории, где ожидается накопление большого количества посевных материалов в окружающей среде (особенно в почве), вызывают опасения у экологов.

Исследователи установили, что при концентрации AgI выше 2,5 мкМ значения БПК5 снижались на 20–36% по сравнению с контролем. В тесте Microtox ® высшие концентрации AgI (5 и 12,5 мкМ) подавляли биолюминесценцию. Серебро снижало жизнеспособность штаммов B. cereus и P. stutzeri на 24–50%, а также плотность живых клеток. На C. elegans ни одна из изученных концентраций AgI практически не влияла. После 72 часов воздействия реагента популяции D. chlorelloides и M. aeruginosa уменьшились на 27–56%. Ингибирование общей скорости фотосинтеза достигало 78%.

Исходя из полученных данных, авторы рассчитали процент экотоксикологического риска, который составляет 31,13, что соответствует высокому уровню опасности.

Основной риск, связанный с повторной обработкой AgI, как отмечено выше, заключается в его накоплении в почве и осадочных отложениях. Воздействие AgI на почвенную биоту может влиять на равновесие экосистемы, ее общее благополучие и функционирование.

В целом отложения AgI в почве не представляют риска для выживания наземных организмов, однако повышенные концентрации йодистого серебра умеренно токсичны для почвенных и водных микроорганизмов.

Заключение

Нехватка воды вызывает недостаток сельскохозяйственной продукции, что приводит к снижению доходов фермеров, неудовлетворенности или голоду среди потребителей. Такая ситуация провоцирует эмиграцию из засушливых регионов либо вспышки насилия. Поэтому в полузасушливых и засушливых странах необходимо более эффективное водоснабжение. Для орошения сельскохозяйственных растений применяют инновационные методы доставки воды даже из нетрадиционных источников, включая атмосферную влагу.

За последние десятилетия, по мере того как технологии модификации погоды, такие как засев облаков, развивались и расширяли сферу своего применения, возросло их влияние на окружающую среду и на изменение климата. Суммарная оценка результатов исследований позволила классифицировать экотоксикологический риск от йодида серебра как высокий при концентрациях, имитирующих те, которые можно ожидать после кумулятивного накопления реагента при осаждении его с водой на природных территориях. Засев облаков экологически небезопасен, его следует применять с осторожностью и желательно избегать регулярного применения на одной и той же местности. Очевидно, что риски, связанные с этим методом, недооценены и требуют дополнительных исследований.

Примененный в ОАЭ метод вызывания дождя с помощью электрических разрядов не предусматривает использования химических реагентов и является экологически более дружелюбным. С другой стороны, долгосрочные последствия такого воздействия еще не известны, поэтому следует относиться к нему с осторожностью. И очевидно, что стимулирование осадков на одной территории снижает их количество на другой — закон сохранения массы работает на всех уровнях. Это может привести к межгосударственным конфликтам в засушливых регионах с множеством стран на небольшой площади, как, например, в Персидском заливе. Можно ожидать, что в ближайшее время технологии управления погодой станут предметом международного правового регулирования.

Источник