РЕАГЕНС

Термин реагенс који се често користи у пракси антропогене модификације времена ( дакле: борбе против града, стимулације падавина, растурања магле…) подразумјева хемијско средство чије честице служе као језгра кондензације (вјештачки заметци, нуклеанти) кишних капи и зрна града. У састав сваког реагенса улази активна супстанца, оксиданс и гориво. Смјеси се може додати и катализатор. Активна супстанца ( код нас сребро-јодид) приликом сагорјевања реагенса испарава. Температуре на којима се реагенс распршује у облаку су ниске, испод – 4ºЦ те тренутно долази до сублимације. Тако се добијају чврсте честице сребро јодида дисперговане у гасовитој фази тј. добија се аеросол сребро јодида. 
Резултат успјешне кондензације у атмосфери јест видљива накупина капљица воде или кристала леда, коју према томе на којој се висини налази, зовемо облак или магла. За кондензацију, како је већ поменуто, није довољно да се у ваздуху налази само водена пара него су потребне и језгре кондензације. Кондензационе језгре, природно, долазе у атмосферу на разне начине. Кристали соли настају испаравањем морске воде, друга језгра подиже вјетар са површине земље а нека долазе из пожара, вулкана итд. У облаку капљице остају у текућем стању и при температурама доста нижим од тачке мржњења. При -10˚Ц капљице су нормална појава а има их и при -35˚Ц. Кристали леда могу настати смрзавањем ових потхлађених капљица, а такође и директном кистализацијом водене паре на неким крутим језгрима. Већина ипак настаје смрзавањем капљица. У атмосфери често нема довољно ефикасних језгри кондензације тј. кристализације, а то указује на могућност изазивања падавина уводећи у облак вјештачке језгре. Важно откриће у том погледу учинио је 1946. године американац Вонегут тиме што је пронашао да је сребрни јодид веома ефикасан као језгра кристализације на температури -5˚Ц. Ефикасност АгЈ долази од сличности кристалне структуре леда и сребрног јодида. За АгЈ кристална решетка износи 0,45нм а за лед 0,452нм. Дим сребрног јодида може се лако произвести и од једног грама настаје до 1016 сићушних кристала . Опите са разним врстама реагенса изводили су Швајцарци “Prupaher” и “Zenger”. Они су испитали више од 100 врста реагенса али се и потврдило да су најбоље вјештачке језгре настале изгарањем “AgJ”. Избор одговарајућих реагенаса представља први корак у вјештачком тј. антропогеном утицају на облаке помоћу њиховог засијавања. Реагенс утиче на кондензацију водене паре и кристализацију прехлађених облачних капљица. Кондензација водeне паре и увећање кишних капи најефикасније се постиже засијавањем хигроскопним материјама (калиј и натриј-хлорид, калциј-хлоридом…) Што се тиче кристализације, облаци могу бити кристализовани путем интензивног хлађења проузрокованог падањем комадића сувог леда, или ињектирањем струје течног ваздуха, течног пропана итд. Други начин је да се облак са прехлађеним капљицама засије са реагенсом који има облик решетке близак кристалима леда. Таквих реагенаса данас има доста, као нпр. бакар сулфид (CuS), олово јодид (PbJ2), као и многа друга органска једињења. Ипак, треба поновити да је сребро јодид (AgJ) најефикаснији од свих досад познатих реагенаса. У кристалима “AgJ” хексагоналне форме јони сребра и јодида распоређени су аналогно атомима кисеоника у решетки леда, а растојања између њих су скоро иста. На тај начин, први слој молекула воде који обавија честицу “AgJ” уклапа се врло густо у решеткасту структуру “AgJ”. Стога је површинска енергија на граници додира скоро безначајна. Дезактивизација кристала “AgJ” повећава се са временом и зависи од низа фактора. Најпознатији од њих је свјетлост, посебно ултраљубичасто зрачење. Испитивања су показала да се под дејством јаког Сунчевог зрачења активност језгара “AgJ” смањи за око 1000 пута. Ноћу или унутар густих облака дезактивизација је знатно смањена, нарочито у току првог часа. Други по значају реагенс, који по својој ефикасности и ширини примјене долази одмах иза “AgJ”, је суви лед. Суви лед је угљен-диоксид у чврстом агрегатном стању на температури од -79º Ц. Суви лед се производи од течног угљен-диоксида при контролисаним условима. При овом процесу настаје прво суви снијег, а компресијом и сухи лед, који се затим пресује и тако добија производ различитих димензија. Са њим су почела прва засијавања облака у САД, Канади, Аустралији и неким другим земљама. Експериментално је доказано да из 1 килограма сувог леда може да се добије до 1018 кристала леда. Овај број је добијен при оптималној температури у лабораторијским условима, док је у природи при температури од 0˚С он знатно мањи. Зрнца сувог леда при свом паду замрзавају капљице облака које срећу на свом путу и као кондензована језгра активирају мноштво аеросолсних честица изазивајући наглу презасићеност. Температура површине зрнца сувог леда која испаравају износи око -78˚С. С обзиром на тако ниску температуру, новообрзоване облачне капљице брзо се подрвгавају хомогеној кристализацији, обезбјеђујући на тај начин стварање великог броја језгара кристала леда. При повратку тако ниске температуре температури околине, већина створених заметака кристала поново испарава и остају само они који су прешли критичне размјере. На тај начин излази да број преживјелих кристала леда зависи од концентрације честица аеросола, као и од брзине падања гранула сувог леда кроз облак. Суви лед заостаје за сребро јодидом по броју кристала леда који образује јединица масе овог реагенаса. Средњи број честица леда који образује 1 грам сувог леда износи 1014- 1015, што је за око три реда величине мање од броја честица леда које образује сребро јодид при оптималним температурама. Међутим, суви лед има друге предности у односу на сребро јодид. Тако, нпр. суви лед у знатном интервалу не зависи од температуре ваздуха у који се убацује, док засијавање облака сребро јодидом са циљем да се обезбједи потребна концентрација честица леда на -10˚С повлачи за собом неопходност обезбјеђења много веће концентрације и могућност презасићења на -20˚С или -30˚С Коришћење сувог леда искључује тај проблем. Поред тога, суви лед брзо сублимира, не остављајући остатке, који би могли дјеловати на друге облаке .

УТИЦАЈ СРЕБРО-ЈОДИДА НА ЖИВОТНУ СРЕДИНУ

Одбрана од града се углавном темељи на употреби сребро-јодида (AgJ), у сврху стварања конкурентних нуклеаната (језгара кристализације) природним језграма града.То као посљедицу има смањивање величине ствараних зрна леда у облаку која на земљу падају или у облику пљуска или у облику суградице чиме се штете од леда смањују. У ракетама које се данас користе, налази се 400 грама пиротехничке смјесе (реагенса) на бази сребро-јодида. Количина AgJ у реагенсу варира зависно од типа, но просјечно се може узети да је количина AgJ у реагенсу око 8% до 12%, максимално 15%. Пошто се у свакој ракети налази 400 g реагенса, то значи да у просјеку 32 g до 48 g сребро јодида носи свака ракета.
У сезони обране од града на брањеном геопростору Републике Српске тј. сјевeрном дијелу Босне и Херцеговине, површине 750 000 хектара, испали се у степену најинтезвнијег дејства просјечно 766 комада ракета (просјек за врло динамичне сезоне у периоду 2007-2010. године). По противградној станици тај број износи 3 до 4 испаљене ракете у сезони. То значи да је у периоду од априла до октобра, колико сезона траје, у атмосферу над брањеним геопростором Републике Српске тј. сјеверне Босне и Херцеговине исијано максимално 46 kg AgJ. Овим податком ће се даље баратати у циљу оцјене могуће токсичности и загађење атмосфере и воде сребром и сребро-јодидом.
Токсичност се може посматрати на два начина. Први начин је да се разматра токсичност самог сребро јодида, а други да се размотри токсичност јона сребра (Ag+). Такође, токсичност и једног и другог је различита зависно о томе са којег се аспекта посматра. Ако се посматра са аспекта токсичност сребро јодида у ваздуху, по подацима доступним из литературе, сматра се да је граница токсичности AgJ у зраку 1 mg/m³. При повећаним концентрацијама, у случају инхалирања таквог ваздуха или гутањем, може доћи до кожног осипа, главобоље, оштећења слузокоже. У случају да дође до знатног повишења концентрације, долази до депресије, анемије, смањења тјелесне тежине. Узевши у обзир да се током сезоне у години у сјеверној Босни и Херцеговини нађе у ваздуху 46 kg AgJ, просјечна концентрација над тим подручјем износи 6,1×10–5 mg/m³. Рачун је узео у обзир атмосферу до висине од 10 km, са обзиром да се у недостатку мјерења мора претпоставити да је дио AgJ узлазним струјањем одуван и до те висине, а да је дио пао на земљу. Надаље, рачун је изведен као да су све ракете лансиране у једном дану, једнолико по цијелој посматраној територији. Са обзиром да је мала вјероватноћа, да се све ракете испале у једном дану, све остале комбинације дају још мању концентрацију AgJ од ове просјечене. Транспорт јодида није узет у обзир, зато што се у недостатку објективних података (мјерења) може с приличном вјероватношћу сматрати да ако и постоје незанемарљиве концентрације јодида које би биле евентуално допремљене са запада, толики би био и транспорт према истоку, тако да се биланс не би пуно мијењао. Из наведеног је очито да су остварене концентрације AgJ, настале као посљедица дјеловања система за заштиту од града мого пута мање од допуштене границе. Поред свих наведених услова, треба такође имати на уму да је рачун изведен као да је цијела количина AgJ остала непромијењена, тј. да није дошло до разлагања на сребро и јод. У природним условима међутим долази до дјелимичног разлагања, па добијену концентрацију треба смањити за одређени проценат. Важно је истаћи да на тло углавном пада сребро јодид. Уколико се претпостави да на тло пада метално сребро, што се ни у ком случају не дешава, може се обрачунати ова количина сребро јодида на количину сребра. Према формули AgJ, сребра у сребро јодиду има 45.95%. Због врло мале топивости сребро јодида у води, он је неотрован у количини која се може отопити. 
Ако се размотрити токсичност јона сребра (Ag+), у ваздуху, треба знати да се у 46 kg AgJ налази се око 21 kg сребра. Ако претпоставимо да се сав сребро јодид разложио на сребро и јод, што је практично немогуће, тада се добије концентрација (Ag+) над проматраним подручјем 2.8×10-5 g/m³. Допуштена вриједност (Ag+) у ваздуху износи 10-4 g/m³, што значи да је и ова фиктивна концентрација (Ag+) далеко мања од граничне (фиктивна зато што је рачун изведен на основу истих претпоставки као и за сребро јодид). У природи се међутим догађа нешто између ова два разматрана екстрема, па стога споменуте концентрације треба још смањити. Што се тиче граничних концентрација и токсичности јона сребра у води, разни аутори дају различите вриједности и то од 9,8×10-6 до 4×10 -9. При тровању јонима сребра познате су промјене на кожи, прије свега тамна пигментација, које се не поправљају временом ни лијечењем, затим стање мембране слузнице познато као аргириа, што у преводу значи тровање сребром. У тежим случајевима тровања може доћи до редуцирања раста, па чак и смрти. (Ag+) се иначе може користити и као реагенс за стерилизацију воде за пиће, но није толико значајан за те сврхе као што су хлориди. У Босни и Херцеговини нису до данас вршена мјерења природне концентрације (Ag+) у води, као ни концентрације у кишници при разним пројектима умјетне модификације времена (нпр. одбрана од града). Располаже се међутим подацима о природној концентрацији (Ag+) у Аустралији и Алберти (Канада). За Аустралију су утврђене концентрације: 5×10-12 g/ml, 3×10-11¬до 4,8×10-11 g/ml а за Алберту: 0,5 до 4,9×10-11g/ml.
Сматра се да је природни ехо концентрације (Ag+) у води 5×10-12 g/ml. Мјерење концентрације (Ag+) у кишници „засијаних” облака, рађено је такођер у Алберти и то при условима да се засијавање проводило авионом у зону ембрија зрна града, а трошено је 2-4 kg AgJ по олуји у једном сату. Анализиране су падавине и 24 сата након засијавања, а највеће концентрације су измјерене 60-80 минута након засијавања и то у износу 1-2 x10-10 g/ml. Из ових података је видљиво да су мјерене вриједности концентрације Ag+ у случајевима „засијане” кишнице 10 пута ниже од допуштене и то у најлошијој варијанти.
Проблем утицаја сребро-јодида у Републици Србији је са еколошког аспекта посебно разматран. Годишње се у сезони која траје, као и код нас, од 15. априла до 15. октобра утроши просјечно 15.000 ракета. Брани се укупна површина од 7.749.800 hа. У атмосферу над Србијом доспјева од 480 kg до 720 kg сребро јодида годишње. У активностима противградне заштите у Србији се годишње ослободи највише од 220.56 kg до 330.84 kg сребра. Када се ова количина сребра подјели на брањену површину може се рећи да се ослободи 0.0285 до 0.0427 грама сребра по хектару (28.5 – 42.7 mg/hа). Водећи се препорукама за концентрацију сребра у води за пиће која износи 10х10-6 у литру а у осталим водама 50 х10-6 и претпоставком да су све ракете испаљене истовремено, затим да на тло пада чисто сребро и да је цијела површина прекривена водом дебљине 1мм (1l/m²), резултат који су добили у Србији, износио је укупно од 2.8х10-6 до 4.3х10-6 сребра. Узимајући у обзир, раније поменту немогућност дејства у једном дану и немогућност да на земљу пада чисто сребро види се да су концентрације сребра изазване активностима противградне заштите у Србији далеко ниже од концентрација дозвољених за воду за пиће. 
У литератури се појављује податак да приликом годишњег ослобађања количине сребро јодида до 0.5 g/hа нису примјећени никакви ефекти загађења као посљедица активности противградне заштите. Испитивања, којима се дошло до поменутог податка, вршена су на геопростору Републике Молдавије, гдје су у току четрнаест година праћене концентрације сребро јодида у ваздуху и води. 
На крају овог разматрања може се закључити да ни у екстремним ситуацијама рада система заштите од града не може доћи до повећања концентрације AgJ и (Ag+) које би узроковале патолошке промјене на живим организмима, те се са потпуном сигурношћу може тврдити да су концентрације сребро јодида које се у активностима противградне заштите ослобађају занемариве. Сем тога, сребро-јодид, као ни сребро, нити било које једињење сребра, није уврштено на листе атмосферских полутаната релевантних свјетских организација (ЕРА, ЕЕА, WХО). Емитован сребро-јодид из атмосфере ће се као нерастворно једињење таложити на земљиште и на седименте.

ЛИТЕРАТУРА И ИЗВОРИ

  1. Др Марко Милосављевић, Климатологија, Научна Књига, Београд,1976.
  2. Др Марко Милосављевић, Метеорлогија, Научна књига, Београд,1988.
  3. Др Душан Дукић, Климатологија, Научна књига, Београд,1988.
  4. Проф.др Берислав Макјанић, Основе метеорологије, Свеучилиште у Загребу, Загреб,1967.
  5. C. Donald Ahrens, Meteorology today: an introduction to weather, climate, and the environment, Thomson Learning Academic Resource Center, Belmont, 2007.
  6. G.K.Sulakvelidze, Livnevыu osadki i grad, Gidrometeoizdat, Leningrad,1967.
  7. L.G.Kačurin,Fizičeskie osnovi vozdeйstviя na atmosfernыe processы, Gidrometeoizdat, Leningrad,1978
  8. Др Млађен Ћурић, Зоран Бабић, Рајко Поповић, Стимулација падавина Републике Српске, односно БиХ, пројектна студија, ЈОДП ПГЗ РС, Београд, август 2004
  9. Радоњић Живорад дипл.мет., Пиротехнички састави кристализирајућих реагенса који се користе у пракси противградне заштите, Гласник Противградне заштите, бр.23, Стр 4-8., РХМЗ СР Србије, Београд,1983.
  10. www. meteoradar.hit.bg/pbv_bme.html: Antihail rocket and hail suppression methodology used in Bulgaria
  11.  www. en.wikipedia.org/wiki/Cloud_seeding History/
  12. www. geofizika-journal.gfz.hr/Vol_08/Karacostas2.pdf: Theodore S. Karacostas:The Greek National Hail Suppression Program (NHSP)
  13. www.highbeam.com/doc/ Dessens, Jean : A physical evaluation of a hail suppression project with silver iodide ground burners in Southwestern France
  14. Документација и материјал, Противградна превентива Републике Српске, Градишка