Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Влияние техногенного загрязнения на окружающую среду Дарханского аймака Монголии

ВАК РФ 03.02.08, Экология (по отраслям)

Автореферат диссертации по теме "Влияние техногенного загрязнения на окружающую среду Дарханского аймака Монголии"



На правах рукописи

ЖАДАМБАА ДАВААБААТАР

ВЛИЯНИЕ ТЕХНОГЕННОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ ДАРХАНСКОГО АЙМАКА МОНГОЛИИ

03.02.08 - экология (биология)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Красноярск - 2015

005570228

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Красноярский государственный аграрный университет»

Научный руководитель: Цугленок Николай Васильевич,

член-корреспондент РАСХН, доктор технических наук, профессор

Официальные оппоненты: Первышина Галина Григорьевна,

доктор биологических наук, доцент, ФГАОУ ВПО «Сибирский федеральный университет», кафедра технологии и организации общественного питания, профессор

Степень Роберт Александрович,

доктор биологических наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Сибирский государственный технологический университет», кафедра промышленной экологии, процессов и аппаратов химических производств, профессор

Ведущая организация: ФГБОУ ВПО «Саратовский государственный аграрный

университет имени академика Н.И. Вавилова»

Защита состоится 23 апреля 2015 года в 1500 на заседании диссертационного совета Д220.037.04 при ФГБОУ ВПО «Красноярский государственный аграрный университет» по адресу: 660049, г.Красноярск, проспект Мира, 90, тел/факс: (391) 227-36-09; 227-05-34, e-mail: dissovet@kgau.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Красноярский государственный аграрный университет» и на сайте www.kgau.ru

Автореферат разослан «_» февраля 2015 года

Ученый секретарь диссертационного совета

Г.А. Демиденко

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Изучение экологического состояния города Дархан является актуальной проблемой, стоящей перед экологами и докторами санитарной гигиены Монголии.

В Дарханском промышленном комплексе выделяется 94,4 тыс. тонн производственных и хозяйственных отходов, переработка и очистка которых не производится. Для решения этой проблемы необходимо определить объём производственных выбросов, сделать анализ их структуры, провести исследование на их переиспользование, перевозку мусора и отходов от основного производства и внедрить прогрессивные методы переработки, соответствующие современным технологиям, направленным на переработку и уничтожение этих отходов.

Данные исследования проводились в Институте теплотехники и производственной экологии при Университете науки и технологии Монголии.

На основе результатов исследования в условиях резко континентального сухого климата Монголии необходимо сделать оценку загрязнения почвы, воды и воздуха города Дархана.

Цель исследования. Установить влияние техногенного загрязнения на окружающую среду Дарханского аймака Монголии и определить пути уменьшения отрицательных воздействий на окружающую среду и человека.

Задачи исследования:

1. Определить природно-климатические условия Дарханского аймака и оценить результаты исследований экологии аналогичных городов Монголии.

2. Разработать модели распространения загрязняющих веществ в окружающей среде Монголии.

3. Разработать методы и методологию исследования загрязнения окружающей среды Дарханского аймака Монголии.

4. Провести исследования по определению загрязнения окружающей среды Дарханского аймака Монголии.

5. Разработать рекомендации экологического состояния Дарханского аймака

картографическим методом.

Научная повизна:

1. В данной работе впервые в Монголии проведены исследования по вопросам экологии в комплексе пространственных и временных отношений, определяющие общий вид основных составных частей окружающей среды на примере г. Дархана -одного из крупных городов Монголии. На основе этого сделана оценка воздушного пространства и экологического загрязнения почвы и водоемов города.

2. В результате математического моделирования определен механизм переноса загрязняющих веществ в окружающую среду г. Дархана, в ходе исследовательских работ была разработана и использована методика определения территории

распространения загрязняющих веществ в воздушном пространстве, в водоемах и на почве Дарханского аймака Монголии.

3. Впервые в Монголии в экологическом исследовании города Дархана использован метод картографии, в результате которого была определена пространственная зависимость распространения загрязнений. На этой основе создана экологическая карта загрязнений города Дархана в М1:10000.

4. Изучена статистика заболеваемости населения города Дархана в зависимости от времени образования некоторых основных экологических загрязнений, установлено влияние загрязнения окружающей среды на здоровье населения города, а также определены основы экологической политики для уменьшения числа хронических заболеваний среди населения города Дархана в дальнейшем будущем.

Практическая значимость заключается в оценке экологической ситуации города Дархана, расположенного в условиях резко континентального климата, в возможности на теоретической основе разработать и внедрить в жизнь мероприятия, направленные на ослабление экологического загрязнения окружающей среды.

Положения, выносимые на защиту:

1. Исследования по вопросам экологии в комплексе пространственных и временных огаошений, определяющие общий вид основных составных частей окружающей среды на примере Дархана - одного из крупных городов Монголии. На основе этого сделана оценка воздушного пространства и экологического загрязнения почвы и водоемов города.

2. Математическая модель, с помощью которой определен механизм переноса загрязняющих веществ в окружающую среду г. Дархана. Была разработана и использована в ходе исследовательских работ методика определения территории распространения загрязняющих веществ в воздушном пространстве, в водоемах и почве Дарханского аймака Монголии.

3. Картографический метод, в результате которого определена пространственная зависимость распространения загрязнений. На этой основе создана экологическая карта загрязнений города Дархана в М1:10000.

4. Статистика зависимости заболеваемости населения города Дархана от времени образования некоторых основных экологических загрязнений и установление влияния загрязнения окружающей среды на здоровье населения города.

5. Оценка экологической ситуации крупных городов, расположенных в условиях резко континентального климата, возможность на теоретической основе разработать и внедрить в жизнь мероприятия, направленные на ослабление экологического загрязнения окружающей среды.

6. Экологическая карта Дарханского аймака в масштабе 1:10000, разработанная и впервые опубликованная на основе исследовательских работ по оценке экологического состояния территории г. Дархана.

Личный вклад автора. Выразился в исследовании природно-климатических условий Дарханского аймака, в оценке результатов исследований экологии, в установлении влияния техногенного загрязнения на окружающую среду Дарханского

4

аймака Монголии, в установлении путей уменьшения отрицательных техногенных воздействий на окружающую среду и человека, в разработке моделей распространения загрязняющих веществ в окружающей среде Монголии, в разработке методологии и методов исследования загрязнения окружающей среды Дарханского аймака Монголии, в проведении исследований по определению загрязнения территории и окружающей среды г.Дархана и в разработке рекомендаций экологического состояния Дарханского аймака картографическим методом.

Внедрение результатов работы. Экологическая карта Дарханского аймака в масштабе 1:10000, разработанная на основе полученных результатов исследований, была впервые внедрена в контрольную деятельность природной среды города и политику развития города.

Результаты исследований (математическая модель, исследовательская методология, результаты сравнительного исследования экологии и санитарной гигиены и т.д.) внедрены в учебный процесс Монгольского государственного аграрного университета, а также рекомендованы для определения загрязнения окружающей среды Дарханского аймака в процессе изучения распространения экологических загрязнений Дархана и других крупных городов Монголии путем их периодического обследования.

Главный результат диссертации нашел свое отражение в заключительном отчете научно-технологического проекта и рекомендациях Производственно-экологического института теплотехники Монголии.

Апробация работы. Результаты определённых этапов работы диссертации были рассмотрены и обсуждены на научных конференциях: Промышленно-экологического института тепловой техники при Университете науки и технологии (1996, 1998); на научной конференции по теме «Стабильное экологическое развитие», организованной фондом «Орчибат» (1997-2001); на мировом конгрессе биологов «Исследование биологических категорий Европы и Азии», проводимом Сибирским отделением Российской академии наук (1997, Новосибирск); на Международной научной конференции «Сельское хозяйство и вопросы продовольствия», проводимой совместно Академией сельского хозяйства Монголии, Российской академией сельскохозяйственных наук и Казахстаном (1998); на международных конференциях, организованных совместно Академией сельского хозяйства Монголии, Россельхозакадемией, Казахстаном и Белоруссией (Новосибирск, 1999; Улан-Батор, 2000; Абакан, 2001; Алма-Аты, 2002); на Международной научной конференции «Биокатегории Центральной Азии», организованной Академией естественных наук Монголии совместно с Педагогическим университетом города Хух Внутренней Монголии Китайской Народной Республики (Улан-Батор, 1999); на научной конференции в честь 30-летия Производственно-экологического института тепловой техники (2001).

Публикации результатов исследований. По теме диссертации опубликовано 13 зарубежных научных работ автора, в том числе 2 - в изданиях Российской Федерации, рекомендованных ВАК РФ.

Структура и объём диссертации. Работа изложена на 116 страницах машинописного текста, содержит 11 таблиц и 17 рисунков. Состоит из введения, пяти глав, выводов, 97 источников использованной литературы, в том числе 35 на иностранном языке.

В главе 1 «Природно-климатические условия Дарханского аймака и результаты исследования экологии других городов Монголии» сделан литературный обзор и выделены наиболее серьезные экологические проблемы Дарханского аймака Монголии в зависимости от особенностей географического расположения, климатических условий, влияющих на загрязнение территории. Представлен план размещения производственных и жилых объектов Дарханского аймака.

Перед исследователями встаёт актуальный вопрос определения объёмов промышленных выбросов от ТЭЦ, отопительных котлов, печей и т.п., выделяющихся из этих источников, определения закономерностей их распространения в соответствии с климатическими условиями Дарханского аймака и его географическими особенностями. В данной ситуации необходимо решить вопрос региональной оценки уровня токсических соединений, содержащихся в воздухе города Дархан, и определить пути уменьшения загрязнений.

Наземные воды города Дархана, так же как и воздух, сильно загрязнены. Были случаи, когда степень загрязнения наземных вод превышала допустимый уровень в 10-100 раз, особенно воды реки Хараа в местностях Хонгор, Арбулаг и на пастбищах воды реки Ероо имеют очень большие загрязнения. Выявлены компоненты, содержащие минералы, азот, фосфор, органические вещества, активные синтетические вещества на поверхности, нефтяные продукты и тяжелые металлы, которые входят в состав воды.

В зависимости от климатических условий учёные Л.Нацагдорж и Н.Намхайжанцан сделали попытку разделить территорию г. Дархана на районы биоатмосферы - проживания человеческого организма, микрорайон для общественных хозяйственных единиц и климатический (мезо) район.

Также на основе вышеуказанных условий городского климата, рельефа местности, плотности застройки зданий и обобщения материалов наблюдений, сделанных за многие годы на климатических станциях, они определили детальное районирование с отражением микроклиматических условий, образованных в рамках города (таблица 1).

Это районирование было перенесено на карту территории аймака Дархан (автор академик Гарьдхуу Ж.). Здесь территория Дарханского аймака разделена на три района по отоплению. Районирование проводилось по выбору метода частичной установки системы центрального отопления, но его можно использовать для определения загрязнения воздуха на территории города, воздействия скорости ветра, температуры окружающей среды, поверхности земли и плотности строительных зданий.

Таблица 1

Районирование микроклимата Дарханского аймака

№ п/п Район Средняя температура, °С Самая низкая температура воздуха, °С Температура воздуха в самый холодный день, °С Скорость ветра, м/с Относительная влажность, %

1 Дархан -20...-21 -24...-36 -31,6 0,7...0,9 62...64

2 Шарын-гол -22...-25 -38...-42 -34,1 1,6...1,9 68...70

3 Долина Хараа -25...-28 -45...-49 -48,5 1,0—1,8 59...65

Группа исследователей Национального центра санитарной гигиены, заражения и выявления вирусов, а также исследователи Медицинского университета доказали, что население города подвергается постоянному воздействию ядовитых веществ. Как отметил российский ученый Черенов (1979), наблюдая за здоровьем людей, патологические изменения необходимо изучать в течение не менее пяти лет. В результате проведенных исследований в 1993-1995 годах установлено, что заболевание дыхательных путей занимало среди всех болезней 55,6-62,9 %, Заболевания дыхательных путей среди учащихся школ встречались наиболее часто (68,6-71,7%).

При проведении исследований экологического состояния территории Дархана необходимо разработать карту распространения загрязнений, в результате этого появится возможность создать научную основу для проведения политики развития крупных городов с экологической направленностью, расположенных в резко континентальных климатических условиях.

В главе 2 «Моделирование распространения загрязняющих веществ в окружающей среде Монголии» приведены уравнения динамики процесса загрязнения воздушной среды во времени и выявления воздействий, оказывающих влияние на стабильное состояние экосистемы и пространственное распространение на здоровье человека, в настоящее время используют метод экологической картографии с учетом конкретных климатических условий с расположением техногенных

загрязнителей территорий.

Если содержание загрязняющих веществ в окружающей среде (среднее содержание на единицу окружающей среды) принять как я, то его распространение можно представить следующей формулой:

аг дх Ву 8г Вх \ х дх) ду V У Ну) дг \ Зг/

Здесьх, у, г- координаты пространства; /- время; проекции скорости

распространения, учитывающие координаты осей; кх, ку, к2 - коэффициенты

турбуленга; а - показатель повторяемости компонентов, содержащихся в веществах (подсчитывается по содержанию вредных веществ в их смеси).

Более точное определение содержания загряняюгцих веществ и их равномерного распространения можно записать функцией Грина:

ч'С&Я = /0Ч"С-. • <7<МЖ0^0. (2)

С использованием этих отношений реально определяем распространение веществ в воздушном пространстве (в координатах х, у, г), 40=0, 80=Не, г< Ь^:

/_\2+ТП-П /и \2+т-П „2 , , ^_^

У = ■ / . рп'?-№/'?)<»"'-''»] •

^ I /£1(2+т-п)* ]' ^

Здесь будет V = (1-п)/(2+т-п).

Функция распространения загрязняющих веществ в воздушном пространстве окончательно выражается в виде:

, 2 1

Уч, ■/ «У1-" гГ -7^7 <? Уу-Су-1У25

4 ^ Со С ^ I J Г-(1-у) •'о «-о1-*' «Зо ТЦ,

• ^ • • ({ - • IV • • ^ (££ и. (5)

Отсюда видно, что перенос загрязняющих веществ в воздушном пространстве преобладает по направлению ветра, и дальность распространения зависит от скорости ветра. На распространение загрязняющих веществ воздействует и турбулентность воздушных масс.

В главе 3 «Методология и методы исследования загрязнения окружающей среды Дарханского аймака Монголии» были использованы методология картографической экологии среды и методы систематического анализа, аналитико-синтетический метод сопоставления обобщённых результатов проведённых экспериментов для определения показателей параметров загрязнения среда. Был также использован математически-статистический метод для обработки около 80000 данных по результатам лабораторных анализов.

В предлагаемых исследованиях рассматриваются методы определения загрязнения воздушной среды, воды и почвы.

Структуру дымовых газов г. Дархана определяли при помощи соответствующих анализов, проводимых на ТЭЦ, в жилых домах и т.д.

В структуре продуктов сгорания топлива определяли летучие смолы, содержащиеся помимо твёрдых веществ: Б02, N02, СО, в некоторых случаях С82, НгБ, соединения углеводорода, соединения канцерогенов (прежде всего сажа, пыль, газы, 3,4-бензопирен С20Н12) и тяжелые металлы.

Расчеты по определению оксида углеводорода проводили в определённое время (день, месяц, год). Считали выделяемое при сгорании количество оксида.

Расчеты по определению диоксида серы проводили в определённый период (день, месяц, год), считали количество диоксида серы, выделяемое при сгорании топлива (БОг, т).

Расчеты содержания оксида азота производили в определённый период времени (день, месяц, год) и просчитывали количество оксида азота.

Определение свинца и брома в выхлопных газах автомашин проводили по выхлопным газам, пропускаемым через газоанализатор с 6 ступенями, расположенный на расстоянии не меньше 30 см от выхлопной трубы автомобиля.

При оценке загрязнения поверхностных вод использовались прямые индикаторы оценок, определяющиеся путём измерения гидрохимических показателей.

Исследования воды проводили по определению уровня общего загрязнения (цвет, запах, вкус, прозрачность и т.д.) и по определению компонентных структур (различные химические элементы, соединения и ионы).

Проводилось и определение иона аммония (Ш4). Определение аммония проводили по реакции Несслера.

Определение ионов нитрата. Ионы нитрата вступают в реакцию с реактивом Грисса и их определяют по окраске азота в розовый цвет.

Для определения ионов хлора (С1), содержащихся в воде, использовался способ

Мора.

Химическим способом определяли содержание ионов кальция и магния в растворах воды.

Для определения ионов железа использовали калориметрический способ, основанный на протекании реакции ионов трехвалентного железа в щелочной среде или в аммонии, в результате чего образуется роданид железа.

Кремний (БЮг) определяли путём его окисления в щелочной среде с аммонием молибденовой кислоты.

Для определения растворимого кислорода в сточных водах использовали

химический способ.

Для определения необходимого биохимического кислорода, содержащегося в грязной воде, применяли способ стандартного разбавления.

Для определения окисленного кислорода, содержащегося в грязной воде, путем общего окисления использовали способ бихромата.

Определение общего азота, содержащегося в грязной воде, проводили разложением калия и меди серной кислотой в виде нитрита и ионов нитрита при нагревании до высокой температуры с добавлением концентрированной серной кислоты и с участием катализаторов селена и органических веществ, содержащихся в воде.

Определение нерастворимых веществ проводили путем фильтрации при помощи фильтровальной бумаги, высушивания при определенной температуре и взвешивания.

Деградацию поверхности почвы и пастбищ определяли двумя основными показателями, такими как глубина проникновения и занимаемая площадь распространения изменений, находящимися под воздействием техногенных загрязнителей.

Исследования проводились для составления экологической карты, позволяющей обеспечить экологическую безопасность на территории Дарханского аймака.

Полевые исследовательские работы и взятие проб проводились круглый год. При взятии проб на территории, загрязнённой твёрдыми сухими отбросами, делили её площадь по диагонали и брали пробы на каждых 10 м2 в объеме не меньше 300 г. Пробы для каждого по отдельности участка определялись по следующим параметрам: год, месяц, день взятия проб, измерялась глубина шахты и составлялась карта расположения взятия проб. Пробы хранились в закрытых банках, не пропускающих влагу.

Исследования взятых проб проводились физическими, химическими, биологическими и тепловыми методами.

С помощью физических методов определяли морфологический состав, плотность пробы и нормальную влажность. Для их определения использовали стандартные методы, такие как регистрация наблюдений, взвешивание, высушивание и разделение на фракции.

С помощью химических методов определяли содержание общих органических веществ, активных органических веществ, органических веществ с простым разложением, обыкновенного азота, аммиака, азота нитрата, фосфора, кальция, рН, липидных веществ, хлорида сульфата, микробиологических структур и микроорганизмов, разлагающих целлюлозу.

Определяли скорость протекания реакций и вязкость раствора.

При помощи калориметрического и фотометрических методов определяли содержание свинца, хрома, фтора, меди.

Исследования проб проводились на содержание мышьяка, селена. Определялась также и радиоактивность почвы по каменистому составу горных пород. Альфа-радиоактивность почвы измеряли при использовании альфа-счетчика 8АС-4.

Дополнительно определяли содержание свинца и брома. По результатам предварительного анализа и литературных источников установили, что главные поглотители свинца - это низкорослые растения, кустарники и т.п. При исследовании пробы спектрометром Кадми-109 определяли образование изотопов свинца и брома.

В главе 4 «Результаты исследования по загрязнению окружающей среды Дарханского аймака Монголии» установлено, что в зависимости от мощности тепло-, электростанций и высоты их труб радиус распространения загрязняющих воздух веществ составляет от 5 до 7 км. Бассейн смолистых веществ, выделяемых ТЭЦ, расположен от своего источника на расстоянии 3 км. В этой части города

Ю

расположены различные промышленные предприятия, которые трудно выделить в отдельные и оценить процесс загрязнения каждого предприятия.

В Дархане, Шарынголе и Хонгоре 31 котельная (ТЭЦ). Из полученных данных видно, что котельные являются главным источником загрязнения воздуха Дархана, Шарынгола и Хонгора. Загрязнители частного сектора показаны точками на карте (рисунок 1). Они располагаются в основном вокруг многоэтажных микрорайонов и занимают площадь более 10100 гектаров земли.

Таблица 2

Количество загрязняющих веществ, выделяемых за год из источников

Вид загряняющих веществ Порядок расположения источников загрязнения

1 2 3 4 5 6 7

со2 5,01 1,40 1,14 5,30 2,01 4,50 6,1

СО 0,24 0,10 0,11 0,31 0,17 0,20 0,34

СЖ)8*10' 3,30 1,50 0,9 4,51 2,10 3,14 3,71

Аэрозоль 0,01 0,01 0,01 0,03 0,02 0,03 0,001

Примечание: 1 - Промышленный центр, 2 - Старый Дархан, 3 - Хонгор, 4 - Шарын гол, 5 - Тосгон, 6 - Хутул, 7 - Жимсний станция.

Количество смолы и шлаков, скапливающихся в течение года в блоке ТЭЦ, показано в таблице 3.

Таблица 3

№ п/п Сезон года Количество смолы и шлака, т

В час Задень В месяц За сезон

1 Осень 12,1 120,1 360,1 1080,3

2 Зима 8,1 80,1 240,4 721,2

3 Весна 12,1 120,1 360,1 1080,3

4 Лето 6,0 60,0 180,1 540,3

Из таблиц 2-3 видно, что годовые скопления составляют 3431,1 тонны смолы и шлаков, которые в сухом виде разносятся ветром, загрязняя окружающую среду. Смолы являются основными твёрдыми отходами ТЭЦ, и их воздействие на окружающую среду усиливается при переносе ветром, главным образом в тёплое время года. По сегодняшнему состоянию очистительный резервуар смол ТЭЦ сделан без перегородки отделения воды, и поэтому на дне образуется просачивание воды в окружающий грунт и, как следствие, происходит загрязнение почвы этих территорий.

Условные обозначения

1 ) Котлы

Масштаб 1:70,000

Рисунок 1 - Схема расположения отопительных котлов г. Дархана

¡2

С целью оценки выделенных автотранспортом ядовитых веществ и элементов проводился анализ проб воздуха, взятых с наиболее многолюдных улиц и пиковых дорог автомашин, растительных покровов вблизи дорог и воздуха в Шарынголе, Дархане, Хутуле.

Соотношение источников загрязнения воздуха в горно-промышленном городе Дархане и Дарханском аймаке (Монголия) по сравнению с другими странами показано в таблице 4.

Таблица 4

Собственный вес источников загрязнения воздушной среды

№ Источники Страны

п/п загрязнения США Англия Франция Россия Монголия (Дархан)

1 Автомашины, % 60,6 33,5 32,0 25,0 36,7

2 Интенсификация производства 30,3 36,0 28,0 62,0 36,8

3 Другие источники 9,1 30,5 40,0 13,0 26,5

4 Общая сумма 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0

Отсюда видно, что загрязняющие вещества, выделяющиеся из двигателей автомашин, в большей степени влияют на загрязнение воздуха в самом Дархане и достигают уровня загрязнения воздуха, выделяемого котельными. Количественные показатели этих двух видов источников равны по собственному весу, твердым и газообразным выделениям.

За последние 5 лет за время эксплуатации трёх ТЭЦ за год сожжено от 92,3 тыс. тонн до 340,6 тыс. тонн угля. От сгорания этого топлива выделено в атмосферу в общей сумме 572,8 тонны летучих смол, 7,8 тыс. тонн оксида углеводорода и 53,0 тонны диоксида серы. По разработанным методикам и результатам расчётов определено количество летучей смолы, углеводорода, азота, окиси серы, выбрасываемых в воздух города ТЭЦ за год (рисунок 2).

Среди загрязняющих воздушное пространство веществ, выделяемых ТЭЦ, использующих уголь, особое место занимает бензопирен в форме аэрозоля (углеводород смешанного цикла - СгоН^).

Исследования радиоактивности воздуха у поверхности земли показали, что продукты разложения радона и фтора занимают незначительную часть. Концентрация радона в воздухе приблизительно 1,1 Бк/м3, средняя концентрация фтора 0,85 Бк/м3. А также имеется гамма-излучение радиации МзТ1г2 (Аз228), связанных с продуктами этих разложений.

Результаты исследований по количеству М02, выбрасываемых вместе с дымовыми газами из труб ТЭЦ, и распространению их компонентов показаны на рисунке 3. Из приведенных данных ТЭЦ-1 видно, что в соответствии с доминирующим юго-восточным направлением ветра в зимнее время года на

расстоянии от теплоэлектростанции свыше 0,5 км содержание N02 достигает 0,21,0 мкг/м3 и больше, а на расстоянии 4,0-18,0 км - 0,2-1,0 мкг/м3, и в дальнейшем, чем больше это расстояние, тем меньше содержание этих компонентов. В других направлениях количество содержания >Ю2 сравнительно незначительно (0,10,5 мкг/м3) (рисунок 3).

3 6 7 8 •Пепель 48-502 -¡¡г^ох

10 11

12

Рисунок 2 - Показатели загрязняющих веществ, выбрасываемых в воздух теплоэнергостанциями города Дархана, т/месяц

2000 «00 6000 адоо юооо

Рисунок 3 - Распространение Ы02, содержащегося в дымовых газах, выделяющихся ТЭЦ в зимний период, мкг/м3 (координаты приведены в метрах)

Случаи загрязнения, превышающие стандартные нормы качества воздуха, в этом районе достигают 40% общих наблюдений, что в итоге почти в два раза превышает показатели в других районах города.

Результаты определения двуокиси серы, содержащейся в дымовых газах, выделяющихся из крупных централизованных источников загрязнения воздуха, таких как ТЭЦ, нанесены на карту-схему и приведены на рисунке 4.

Рисунок 4 - Распространение 802, содержащегося в дымовых газах, выделяемых ТЭЦ в зимний период, мкг/м3 (координаты приведены в метрах)

При рассмотрении распространения 802, содержащегося в дымовых газах, выбрасываемых ТЭЦ в направлении доминирующего юго-восточного ветра в зимнее время года, содержание 802 на расстоянии 8-10 км составляет 0,7-1,2 мкг/м , в других направлениях - в пределах 0,0-0,5 мкг/м3, отсюда можно сделать вывод, что оно имеет небольшое влияние на экологическое состояние территории. Но весной в юго-восточном и юго-западном направлениях, на расстоянии 2-8 км, содержание 802 будет 0,2-0,9 мкг/м3, осенью на расстоянии 5-12 км - 0,3-0,5 мкг/м3. Из этих данных ясно видно, что дым, выделяемый ТЭЦ в любое время года, распространяется в соответствии с юго-восточным и юго-западным направлением ветра, оказывает незначительное воздействие на окружающую среду и не оказывает вредного влияния на здоровье городского населения.

В зимнее время года 40 %, или 50 дней, общих наблюдений этот показатель превышал РВС в «Стандарте качества воздуха» (МЫ8-4585-98), и в ноябре и декабре месяцах загрязнение резко возросло.

Результаты исследований водных бассейнов показали, что в химическом составе воды реки Хараа в основном содержатся ионы кальция (Са2+), магния (М^2*), натрия и калия (Ыа+ + К+), гидрокарбонатов (НС03), сульфата (Б024) и хлора (С1), которые приведены на экологической карте Дарханского аймака (рисунок 5). Это связано с географическими особенностями местности, со спецификой горных пород и климатическими условиями, и хотя в количественном составе основных ионов есть изменения, они постоянно находятся в воде данной территории.

Одним из главных источников технического водоснабжения являются грунтовые колодцы в районе расположения ТЭЦ.

В верхней части города Дархана главным источником загрязнения реки Хараа являются очистительные сооружения промышленного района, который расположен на расстоянии 5,3 км выше от микрорайона.

Содержание ионов Ыа+ + К* увеличилось в 4 раза, содержание С1 - в 6 раз, в результате чего наблюдаются изменения соотношения катионов + К+ > Са2+ > а соотношение анионов - НС03 > С1+ > 802+4. Одним из веществ, выявленных в большом количестве в содержании воды реки Тула, является азог аммония (Ш4 -Содержание N11, - N колеблется от 0,01 до 12 мг/л, случаи увеличения МН4 - N до 0,3 мг/л редко наблюдаются выше по течению, где выбросы Центрального очистительного сооружения вливаются в реку Хараа, в месте, расположенном ниже по течению на расстоянии 30 км. В 80% случаев проведённых наблюдений этот показатель превышает разрешенное содержание.

Например, содержание ЫН4 - N в пробах речной воды, в месте вливания стоков превышает стандартную норму в 5 раз, в некоторых случаях - в 20 раз.

Проведенные по разработанным методикам исследования по определению нитрита азота (Ш2 - К) и (N03 - >0, фосфора (Р04 - Р) и выявлению загрязнённости этими и другими элементами случаев превышения допустимых норм не выявили, это показано на экологической карте Дарханского аймака (рисунок 5). Установлено, что Центральные очистительные сооружения не справляются с очисткой сточных вод до допустимого уровня чистоты и требуют реконструкции или строительства новых очистных сооружений.

При исследовании почв установлено, что почва территории Дарханского аймака по географическому районированию относится к степной зоне Евразии в долине реки Хараа горно-степного округа Западной провинции Хэнтий Монгол Дагуура. Почва в долине реки Хараа состоит из четвертичного периода лёгкого аллювия и глины, песчаника и песка (рисунок 5).

Поэтому болота в озёрах этой местности имеют солончаки, механический состав почв лёгкий и среднеглинистый, расположены на более возвышенных местах, в почве преобладает песчаный механический состав. Всё это указывает на специфические особенности ландшафта.

При загрязнении почв территории Дарханского аймака преобладают бытовой и промышленный мусор и выбросы котельных и печей.

Если рассмотреть структуру среднего состава мусора, то бумага в общей массе составляет 30 %, остатки продовольственных продуктов - 20%, уголь и смола - 9,5%, тканевые изделия - 2,2%, кости - 1%, дерево - 1,15 %, железо - 2,05%, камни - 2,6%, стекло - 2,63%, шкуры и резиновые изделия - 0,54%, мелкий мусор (2-10 мм) и прочие отходы - 1,00 %. Отсюда большую часть бытовых отходов занимают бумаги и пищевые остатки, и если суметь правильно организовать сбор выбрасываемого мусора, то есть возможность сократить общее количество твердых бытовых отходов на 60%.

Таблица 5

Содержание тяжёлых металлов, мг/кг

Глубина, см к; Со Р1 V Мо Бг гп Ре Мп Си Аэ Ъс Ва ЯЬ Вг

Каштановая почва

0-5 150 20 35 2 260 95 2 570 40 240 590 85 93 20 20

Аллювиальная почва

0-2 130 20 60 19 5 250 90 2,1 305 35 25 120 550 96 14

2-5 50 10 20 2 2 240 90 1,5 395 35 5 110 70 105 20

Лугово-каштановая почва

0-2 130 30 50 40 9 350 110 3,1 590 35 50 195 545 100 17

2-5 100 30 40 40 9 270 90 2,0 601 35 43 180 690 95 17

Смола со шлаком внутри блока

0-2 80 60 35 17 610 85 2 1220 44 35 58 115 486 96 13

2-5 80 60 35 12 310 55 3,1 910 44 35 39 86 463 121 24

Смола со шлаком, продутым ветром из блока смолы

0-2 115 39 37 30 16 455 86 2,8 710 35 61 136 530 103 25

2-5 137 9 37 30 16 193 74 1,5 503 35 38 180 670 103 25

Из результатов исследований и анализа проб, взятых с ближнего очистителя смолы ТЭЦ и почвы территории ТЭЦ, а также из почвы Хонгора (таблица 5, рисунок 5), видно, что в поверхностном слое на глубине 0-2 и 2-5 см содержание мышьяка (Ав) в 3-4 раза превышает средний показатель содержания в почвах территории Дархана: молибдена (Мо) - в 2,0-3,2 раза; мышьяка (Аз) - в 2,0-4,0 раза; цинка (гп) - в 1,1-1,2 раза; элементы Р1, Сп, 8г, Мп, Бе почта на одинаковом уровне. Но в структуре почвы сине-сероватого цвета в нижней части очистителя смолы, по направлению доминирующего ветра, содержание элементов Аб, Бг, Мп в более глубоком слое почвы в 1,2-3,0 раза больше допустимого содержания, что свидетельствует о большой загрязнённости почв.

Вокруг очистительных резервуаров смолы в радиусе 1,0-2,5 км почва загрязнена больше. В местах, подвергающихся воздействию очистителя смолы, содержание радиоактивных элементов в основном находится в норме и значительно

не повысилось. А содержание изотопов цезия (Се - 137 и К - 40) в поверхностных слоях почв не так уж велико.

Мазутное хозяйство при ТЭЦ также загрязняет почву через воду путем дренажа. Вблизи ТЭЦ и в некоторых отдельных точках почва пропитана мазутом до глубины 40-50 см. В данном случае необходима отдельная очистка мазутно-масляных отходов ТЭЦ.

В главе 5 «Рекомендации по улучшению экологического состояния Дарханского аймака» на основе разработанной экологической карты (рисунок 5) показано, что гумусовый горизонт сократился на 1-3 см, содержание гумуса уменьшилось до 2,1%, карбонаты увеличились 0,1% (таблица 6).

Таблица 6

Экологическое состояние почвы Дархана

Почвы каштановые легкосуглинистые средней мощности

Период Содержание гумуса, % Содержание со2, % Мощность гумусового горизонта, см

1992 год 2,3 0,5 21

2012 год 2,1 0,6 18

По результатам исследования на экологической карте (рисунок 5) также показано районирование по заболеваемости дыхательных путей в зависимости от общего содержания токсичных газов.

На основе результатов исследований и разработанных экологических карт даны рекомендации правительству Монголии по следующим основным направлениям:

1. Установить дымоуловигели на всех теплоцентрах города Дархана.

2. Произвести перепланировку кварталов юрт, построить индивидуальные дома и жилые здания, подсоединить их к городской канализации, водоснабжению и тепловым магистралям.

3. Соорудить водсборную дамбу в долине Бурхант в обьеме 20 000 м3.

4. Расширить ширину водоотводного канала, сбрасывающего воду в реку Хараа, на 5 метров.

5. На всех улицах города Дархана по краям проезжей части или пешеходных дорожек проложить трубу для ливневых стоков, для сброса излишней воды в канал с целью предупреждения наводнений.

6. Обеспечить постоянный контроль загрязненных почвенных территорий.

7. Внедрить почвозащитную систему.

Выполнение данных рекомендаций позволит существенно улучшить экологическую обстановку окружающей среды Дарханского аймака.

выводы

1. Анализ современного состояния техногенного загрязнения на окружающую среду Дарханского аймака Монголии и других городов показал, что идет стремительное загрязнение больших территорий, расположенных вокруг промышленных мегаполисов, что требует нахождения путей снижения техногенного загрязнения.

2. Проведенное математическое моделирование по распространению загрязняющих веществ в окружающей среде Монголии позволило теоретически обосновать принципы зависимости воздушного переноса загрязняющих веществ в пространстве от скорости, направления ветра и температуры окружающей среды.

3. Разработанная методология и предложенные методы исследования загрязнения окружающей среды Дарханского аймака Монголии позволяют определить общие химические вещества и их соединения: оксид азота, аммиак, фосфор, нитраты, сульфаты, различные микробиологические организмы и РН воды и почвы.

Также по определенным закономерностям определялось наличие в воде и почве таких веществ, как цинк, свинец, фтор, хлор, медь, магний, кремний, натрий, кислород, двуокись серы.

4. Полученные результаты исследований показали, что главные факторы загрязнения воздушных масс смолистыми веществами с ТЭЦ распространяются на территории в 5-7 км. В частных домах и юртах средняя концентрация окисления углеводорода в дымовых газах печей составляет 3,5 мг/м , что требует совершенствования домашних печей с переводом их на газогенерацию.

5. Результаты исследований воздушных масс в индустриальных районах Дархана показали превышение концешрации двуокиси азота Ы02 в зоне дыхания людей до 3 мг/м3 (при норме до 2 мг/м3). Зимой эти значения составляли 22 мг/м3, что в 10 раз выше нормы. Концентрация двуокиси серы 502 в воздушных массах города Дархана в зимний период (ноябрь-февраль) составляла от 5,1 до 10 мг/м3. По стандарту^ качества воздуха МШ 4585-98 этот показатель не должен превышать 0,09 мг/м . Для исключения этих негативных последствий необходима срочная реконструкция промышленных котельных.

6. Результаты исследований загрязнения водных бассейнов и почвы окрестностей города Дархана показали, что загрязнение канализационными отходами промышленных производств и жилых зданий по содержанию азота аммония N¿^4 - N в пробах речной воды рек Хараа и Тула превышает норму (до 0,3 мг/л) в 5 раз, а в некоторых случаях - в 20 раз.

Проведенные исследования определения нитрата азота, фосфора и других веществ по предложенным методикам случаев превышения допустимых норм не выявили.

7. Проведенные исследования загрязнения почв территории Дархана производственными и бытовыми твердыми отходами показали, что для хранения и переработки мусора не сформирована законодательная база и не проработаны организационные механизмы по ликвидации свалок и переработке мусора. В общей массе мусора содержание бумаги и пластмасс составляет 30%, остатков продовольственных продуктов - 20%, угля и смолы - 9,5%, тканевых изделий - 2,2%, костей - 1%, дерева - 0,54% и прочих отходов - 1%.

8. Результаты исследований по загрязнению почвы техногенными элементами показали наличие тяжелых металлов (свинца, цинка, кобальта, хрома), смол, шлаков, выделяемых ТЭЦ, - 3431,1 тонн в год, которые в сухом виде разносятся воздушными массами.

Самое высокое содержание свинца, выявленное в почвах около ТЭЦ, превышает РВК в 1,3 раза. Содержание хрома, меди, кобальта и никеля в среднем в 24 раза выше. На сельскохозяйственных земельных участках, расположенных в окрестностях города Дархана, загрязненность почв тяжелыми металлами, смолой и шлаками не превышает допустимых значений.

9. По приведенным результатам исследований разработаны экологические карты загрязненности территорий и рекомендации для контролирующих правительственных структур Монголии, позволяющие правительству Монголии разработать программу ликвидации негативных последствий воздействия техногенных загрязнителей на окружающую среду города Дархана.

Публикации по материалам диссертации

В журналах, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ

1. Даваабаатар Ж., Баярсайхан Г., Цугленок Н.В. Экологическое плодородие каштановых почв Монголии // Вестник КрасГАУ. - 2013. - № 4. - С. 51-53.

2. Даваабаатар Ж., Баярсайхан Г., Цугленок Н.В. Проблемы экологии и загрязнений воздушной среды г. Дархана // Вестник КрасГАУ. - 2013. - № 5. -С. 281-131.

В других научных изданиях

3. Эрдэнэжав Г., Баярсайхан Г., Уранбайгал Г., Даваабаатар Ж. Проблема рационального использования земельных ресурсов Монголии и промышленная экология // Экология и устойчивое развитие. - 1999. - № 4. - С. 119-122.

4. Батмунх С., Баярсайхан Г., Даваабаатар Ж. Состав твердых бытовых отходов г.Улан-Батор и пути его обработки и уничтожения // Труды Института тепловой техники и ТЭ. - 2002. - С. 110-113.

5. Бат-Улзий, Эрдэв Б., Баярсайхан Г., Даваабаатар Ж. Суммарная бета-радиоактивность вдоль автомагистралей - Улан-Батор, 1999. - С. 151-153.

6. Пурэвцэрэн Г., Наранцацралт Ж., Даваабаатар Ж. Основы земельного менеджмента. - Улан-Батор, 2000. - С. 10-27.

7. Даваабаатар Ж. Методологические вопросы использования земли и городского планирования. - Улан-Батор, 2005. - С. 88-96.

8. Даваабаатар Ж. Методика разработки генерального плана землеустройства столицы и аймаков: метод, пособие/ Агентство земельных отношений, геодезии и картографии. - Улан-Батор, 2008. - С. 50-53.

9. Даваабаатар Ж. Методика составления внутрихозяйственного землеустройства с учетом ландшафтно-экологических условий. - Улан-Батор, 2013.

10. Гарьдхуу Ж., Даваабаатар Ж., Баярсайхан Г. Экологическая карта города Улан-Батор. 2007. М 1:10000. - Улан-Батор, 2007.

11. Гарьдхуу Ж., Даваабаатар Ж., Баярсайхан Г. Экологическая карта бассейна рек Орхон-Сэлэнгэ. 2012. М 1:10000. - Улан-Батор, 2012.

12. Гарьдхуу Ж., Даваабаатар Ж., Баярсайхан Г. Экологическая карта города Эрдэнэт. 2006. М 1:10000. - Улан-Батор, 2006.

13. Гарьдхуу Ж., Даваабаатар Ж., Баярсайхан Г. Экологическая карта города Дархана. 2012. М 1:10000. -Улан-Батор, 2012.

Санитарно-эпидемиологическое заключение №24.49.04.953.17. 000381.09.03 от 25.09.2003 г. Подписано в печать 20.02.2015. Формат 60x84/16. Бумага тип. № 1.

Печать - ризограф. Усл. печ, л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ № 117 Издательство Красноярского государственного аграрного университета 660017, Красноярск, ул. Ленина, 117