Науково-методологічні основи управління екологічною безпекою в умовах природно-антропогенного навантаження

Abstract

У дисертаційній роботі приведено результати наукових досліджень із розробки науково-методологічних основ управління екологічною безпекою в умовах природно-антропогенного навантаження. Встановлено закономірності та особливості виникнення та поширення екологічної небезпеки в умовах дії природно-антропогенних чинників. Запропонована модель формування екологічної небезпеки в соціально-економічній зоні (СЕЗ), яка включає сукупність внутрішньозонних чинників із врахуванням зовнішнього природно-антропогенного впливу та поширення небезпеки за межі зони. Розроблено загальні теоретичні положення управління екологічною безпекою в умовах природно-антропогенного навантаження, створено наукові засади реалізації ієрархічної схеми досліджень задля забезпечення ефективного управління в СЕЗ. Науково обґрунтовано методологію аналізу можливих проявів екологічної небезпеки стосовно об’єктів підвищеної небезпеки в СЕЗ. Запропоновано універсальний підхід визначення параметрів радіоємності та застосування їх як індикатора стану екологічної безпеки. Практична реалізація підходу здійснена для каскаду Дніпровських водосховищ. За результатами моніторингових досліджень формування та просторового поширення багатопрофільної екологічної небезпеки в Кременчуцькій СЕЗ встановлено основні наслідками проявів небезпеки, визначені об’єкти підвищеної екологічної небезпеки. Науково обґрунтована доцільність використання стану ґрунтово-рослинного покриву як елемента моніторингу рівня формованої екологічної небезпеки, встановлено кореляції між показниками накопичення важких металів у ґрунтах і листі дерев, кислотної деградації і дегуміфікації ґрунту, ступеня пошкодження листя і хвої рослин та рівнем екологічної небезпеки антропогенного походження. Розроблено полістадійний спосіб отримання адсорбенту підвищеної поглинальної здатності на основі відходів агропромислового комплексу, який включає механохімічне модифікування, електростатичну сепарацію, обробку в полі кавітації (на стадії процесу отримано патенти на корисну модель). Розроблена та реалізована на практиці система регулювання стану екологічної безпеки в умовах природно-антропогенного впливу, яка включає: комплексне використання відходів та продуктів їх переробки у процесах, направлених на забезпечення еколого-енергетичної безпеки; ліквідацію нафтового забруднення технологічних ставків; поліпшення умов експлуатації систем зворотного водопостачання та підвищення ефективності біологічного очищення стічних вод; штучну зміну параметрів середовища в напрямку проходження механічних хвиль від джерел техногенних землетрусів.

В диссертационной работе приведены результаты научных исследований по разработке научно-методологических основ управления экологической безопасностью в условиях природно-антропогенной нагрузки. Установлены закономерности и особенности возникновения и распространения экологической опасности в условиях действия природно-антропогенных факторов, основными из которых есть структуризация опасности с учетом эффекта синергии; установление особенностей размещения источников опасности с учетом параметров среды ее распространения. Предложена модель формирования экологической опасности в социально-экономической зоне (СЭЗ), включающая совокупность внутризоновых факторов, а также учитывается внешнее природно-антропогенное воздействие и распространение опасности за пределы зоны. Разработаны общие теоретические положения управления экологической безопасностью в условиях природно-антропогенной нагрузки, базовыми из которых являются: ослабление последствий проявлений экологической опасности реализуется вследствие изменения параметров среды ее распространения; минимизация одновременного присутствия составляющих опасности уменьшает степень вредного воздействия; реализация технических решений и снижение степени проявлений опасности могут быть рассредоточены как в пространстве, так и во времени. Созданы научные основы реализации схемы обеспечения эффективного управления природно-антропогенной составляющей экологической безопасности в СЭЗ, включающие следующие стадии: установление роли природных факторов в формировании и распространении опасности, выявление антропогенных источников опасности, анализ проявлений опасности, исследование изменения показателей состояния природной среды, разработка практических мероприятий по управлению экологической безопасностью и их практическая реализация, обеспечение надежности и достоверности результатов внедрения. Научно обосновано методологию анализа возможных проявлений экологической опасности в отношении объектов повышенной опасности в СЭЗ. Предложено универсальный подход определения параметров радиоемкости и применения их в качестве индикатора состояния экологической безопасности. Практическая реализация подхода осуществлена для каскада Днепровских водохранилищ. По результатам мониторинговых исследований формирования и пространственного распространения многопрофильной экологической опасности в Кременчугской СЭЗ установлены основные последствия ее проявлений, определены объекты повышенной опасности. Научно обоснована целесообразность использования состояния почвенно-растительного покрова в качестве элемента мониторинга уровня формируемой экологической опасности, установлено корреляции между показателями накопления тяжелых металлов в почвах и листве деревьев, кислотной деградации и дегумификации почвы, степени повреждения листьев и хвои растений с одной стороны и уровнем антропогенной составляющей экологической опасности, с другой стороны. Проведены экспериментальные исследования технологических аспектов управления экологической безопасностью в природно-антропогенных объектах гидросферы. Установлено, что в результате использования гидродинамической кавитации для обработки изъятой биомассы микроводорослей удается существенно повысить количество полученного биогаза и биодизельного топлива. Обоснована возможность использования отработанного субстрата в качестве органического удобрения. Разработан полистадийний способ получения адсорбента повышенной поглощающей способности на основе отходов агропромышленного комплекса, включающий механохимическую модификацию, электростатическую сепарацию, обработку в поле кавитации (на стадии процесса получены патенты на полезную модель). Разработана и реализована на практике система регулирования состояния экологической безопасности в условиях природно-антропогенного воздействия, которая включает: комплексное использование отходов и продуктов их переработки в процессах, направленных на обеспечение эколого-энергетической безопасности; ликвидацию нефтяного загрязнения технологических прудов; улучшение условий эксплуатации систем оборотного водоснабжения и повышение эффективности биологической очистки сточных вод; искусственное изменение параметров среды в направлении прохождения механических волн от источников техногенных землетрясений.

In dissertation work the results of scientific researches on development of scientific and methodological bases of management of ecological safety in the conditions of natural and anthropogenic loading are resulted. The regularities and peculiarities of emergence and spread of ecological danger under the influence of natural and human factors are established. The model of formation of ecological danger in the socio-economic zone (SEZ), which includes a set of intrazonal factors, is taken into account, external natural-man-made influence and distribution of danger outside the zone are taken into account. The general theoretical principles of environmental safety management in the conditions of natural and anthropogenic loading are developed, scientific principles of implementation of the hierarchical research scheme for ensuring effective management in the SEZ are created. The methodology of analysis of possible manifestations of ecological danger in relation to objects of high danger in the SEZ is scientifically substantiated. A universal approach to determination of radio frequency parameters and their application as an indicator of the state of ecological safety is proposed. Practical implementation of the approach is carried out for the Cascade of the Dnipro reservoirs. According to the results of monitoring studies on the formation and spatial distribution of multidisciplinary environmental hazards in the Kremenchug SEZ, the main consequences of manifestations of danger, identified objects of high environmental hazard. It is scientifically substantiated the feasibility of using the soil and vegetation cover as an element for monitoring the level of molded ecological danger, and correlations are established between the indicators of accumulation of heavy metals in soils and leaves of trees, acid degradation and dehumidification of the soil, degree of damage to leaves and pits of plants, and the level of anthropogenic component of ecological danger. Polystasic method of obtaining an absorbent of high absorption capacity on the basis of waste of the agro-industrial complex, which includes mechanochemical modification, electrostatic separation, treatment in the field of cavitation, has been developed (for each stage of the process the patents for the utility model are obtained). The system of regulation of the state of environmental safety in the conditions of natural and anthropogenic influence is developed and implemented in practice, which includes: the integrated use of waste and products of their processing in processes aimed at ensuring ecological and energy security; liquidation of oil pollution of technological ponds, improvement of operating conditions of water supply systems and increase of the efficiency of biological wastewater treatment; an artificial change in the environmental parameters in the direction of passing mechanical waves from sources of man-made earthquakes.