Автореферати
Permanent URI for this collectionhttps://devessuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/96
Browse
40 results
Search Results
Item Науково-теоретичні основи управління екологічною безпекою річкового басейну на основі інформаційно-ентропійного підходу(Сумський державний університет, 2025) Безсонний, Віталій Леонідович; Bezsonnyi, Vitalii LeonidovychДисертаційна робота присвячена науково-теоретичному обґрунтуванню та впровадженню інформаційно-ентропійних підходів для забезпечення ефективного управління екологічною безпекою річкових басейнів. Основна увага зосереджена на дослідженні та використанні інформаційно-ентропійних підходів для підвищення ефективності оцінки та оптимізації системи моніторингу стану водних ресурсів, зокрема на оцінці якості поверхневих вод і вразливості водних систем до антропогенних впливів. Проведено системний аналіз теоретичних основ інформаційно ентропійного підходу в екологічній безпеці та його застосування для вивчення екологічних проблем, взаємозв'язків між термодинамікою та екологією. Досліджено з ентропійних позицій властивості екологічних систем річкових басейнів та зв’язок між термодинамікою, ентропією та інформацією. Встановлено, що результатом впливу антропогенного фактора на екосистему буде підвищення ентропії компонентів. Реакція екосистеми буде різною залежно від сили та тривалості збурюючого впливу. Критичним моментом при дії на екосистему антропогенного чинника є початок зниження її організації, коли гомеостаз повністю вичерпав себе у протидії збуренню, та екосистема починає незворотньо деградувати. Ентропія може виражати ступінь невизначеності або "безладу" в системі, що є аналогічним до кількості інформації, необхідної для опису стану системи. Повна інформація (нульова ентропія) відповідає стану з мінімальною невизначеністю, тоді як висока ентропія вказує на велику невизначеність і мінімальну кількість доступної інформації. Оцінено антропогенний вплив на екологічну безпеку річкових басейнів. Проведено аналіз сезонної динаміки індексу забрудненості води (ІЗВ) за річковими басейнами. Встановлено, що найвищі значення індексу забрудненості води, що спостерігаються у кожному сезонному періоді, характерні для наступних постів: р. Уди, 41 км, с. Хорошево, міст (басейн Дону); р. Окни, 28 км, с. Лабушне, кордон з Молдовою (басейн Дністра); р. Уди, 3 км, с.Єсхар, ехн.в/з ГРЕС-2, міст (басейн Дону); р. Полтва, 30 км, с.Кам’янопіль, Пустомитівський р-н, кільцева дорога біля шлюзу (басейн Вісли); р. Хаджидер, 10,1 км, с. Сергіївка (басейн річок Причорномор'я); р. Південний Буг, 711 км, смт. Меджибіж, Меджибіжське вдсх. (басейн Південного Бугу); р. Каплань, 19 км, с. Крутоярівка, кордон з Молдовою (басейн річок Причорномор'я); р. Кальчик, 1 км, м. Маріуполь, місто (басейн річок Приазов'я); р. Дніпро, 855 км, Скидний канал БСА (басейн Дніпра); р. Південний Буг, 744 км, с. Копистин, нижче м.Хмельницький (басейн Південного Бугу); р. Казений Торець, 55 км, м. Дружковки, нижче впадіння нижче міста технічний в/забір (басейн Дону); р. Киргиж-Китай, 49 км, с. М. Ярославець, кордон з Молдовою (басейн Дону); р. Нерушай, 29,2 км, с. Баштанівка, у межах с. Баштанівка (басейн Дунаю); р. Лопань, 1 км, м. Харків, гирло (басейн Дону). Розроблено методологію визначення ентропійно-зваженої оцінки якості поверхневих вод. Застосування ентропійних ваг підвищило об’єктивність індексу забрудненості води. Методологія передбачає наступні етапи: побудову вихідної матриці проб води і оцінюваних параметрів; побудову нормованої матриці; обчислення ентропійних ваг, щоб параметрам з нижчою ентропією або мірою безпорядку присвоювалася таким чином більша вага; агрегація ваг ентропії та шкали оцінки якості. Досліджено динаміку ентропійно-зваженого показника забрудненості води для річкових басейнів. Середнє значення ЕІЗВ для весни становить 0.65, що є найнижчим серед усіх періодів, вказуючи на вищу якість води. Взимку середнє значення зростає до 0.77, що може свідчити про невелике зниження якості води порівняно з весною. В період межені середнє значення ЕІЗВ дещо знижується до 0.71, що все ще вказує на добру якість води. Для мілководдя спостерігається різке збільшення середнього значення до 6.69, що свідчить про значне погіршення якості води. Восени середнє значення зберігається високим і становить 6.89, підтримуючи тенденцію погіршення якості води, зафіксовану в мілководді. Проаналізовано існуючу систему моніторингу вод в Україні. Державний моніторинг вод є складовою частиною державної системи моніторингу довкілля. Суб’єкти державного моніторингу вод самостійно визначають пункти моніторингу, перелік показників та періодичність їх вимірювання, загальноприйнята методологія регулювання розташування пунктів моніторингу на сьогодні відсутня. Проаналізовано світовий досвід використання ентропійних підходів при здійсненні моніторингу води, останні застосування концепції ентропії для проектів систем моніторингу води, які класифікуються на опади; стік і рівень води; якість води; вологість ґрунту та підземні води. Також висвітлено інтегрований метод проектування багатофакторних систем моніторингу. Розроблено науково-теоретичний підхід до проектування, оцінки та оптимізації систем моніторингу вод, що базується на принципі максимальної інформативності при мінімальній надмірності інформації. Це означає вибір для аналізу лише тих даних, які найкраще відображають необхідні характеристики моніторингового об'єкта, усуваючи дублюючу або несуттєву інформацію. У процесі проектування системи визначаються оптимальні локації для вимірювань та типи параметрів води, що базуються на їх здатності забезпечувати максимальну корисну інформацію для оцінки стану водних ресурсів. Адаптовано запропоновану методологію оптимізації мережі моніторингу на прикладі трьох річок: Південний Буг, Дністер та Сіверський Донець. Оптимізація пунктів спостереження на Південному Бузі була зосереджена на ділянках річки, що проходять через промислові та сільськогосподарські території, де ризик забруднення найвищий. Для Дністра особлива увага була приділена ділянкам з високим біорізноманіттям та зонам, що зазнають впливу гідроелектростанцій. На Сіверському Донці, через неможливість міжнародної співпраці в галузі моніторингу транскордонних водотоків, акцент було зроблено на внутрішні методи моніторингу та аналізу, з метою ефективного виявлення та реагування на локальні джерела забруднення. Пункти моніторингу на Сіверському Донці були відібрані для забезпечення максимального покриття критично важливих ділянок, особливо тих, що знаходяться в зонах інтенсивного промислового виробництва та сільськогосподарського використання. Розроблено науково-теоретичний підхід для вибору оптимального числа параметрів якості води. Підхід на основі принципу максимальної інформативності при мінімальній надмірності інформації дозволяє ідентифікувати лише параметри, які найбільше відповідають за забруднення річки. Оптимальний набір параметрів для оцінки якості води річки Південний Буг з мінімальною надмірністю включає: фосфати, нітрати, кисень розчинений або біохімічне споживання кисню за 5 діб (БСК5),залежно від цілей моніторингу. Для р. Дністер: БСК5, нітрати, кисень розчинений або сульфати. Для р. Сіверський Донець – сульфати, БСК5, і кисень розчинений або завислі речовини, залежно від того, який з останніх двох параметрів краще відповідає цілям моніторингу. Розроблено метод аналізу вразливості водних ресурсів у нестабільному середовищі на основі ентропійного підходу. Ступінь вразливості водних ресурсів щодо мінливого середовища можна розділити на п’ять рівнів з 11 індексами: низький (I), незначний (II), помірний (III), високий (IV) і екстремальний (V). Розрахунок контактної ентропії показує приблизне значення контактної ентропії S із діапазоном (–1,314; 1,314). Цей інтервал ділиться на п'ять частин: [0,877; 1,314), [0,292; 0,877), [−0,292; 0,292), [−0,877; −0,292), (−1,314; − 0,877), позначаючи низький (I), незначний (II), помірний (III), високий (IV) та надмірний (V) ступені вразливості водних ресурсів відповідно. На основі виконаних теоретичних досліджень та експериментальних даних вперше: розроблено науково-теоретичні основи застосування інформаційно ентропійного підходу до підвищення ефективності управління екологічною безпекою річкових басейнів України; для підвищення ефективності оцінювання екологічного стану поверхневих водних об’єктів в межах річкового басейну запропоновано науково методологічний підхід до визначення вагових коефіцієнтів індексу забрудненості води на основі застосування принципу максимальної ентропії шляхом розрахунку ентропійно-зваженого індексу забрудненості води, що суттєво підвищує точність оцінки стану водних ресурсів, дозволяє враховувати складність та мінливість водних об’єктів; для забезпечення максимальної інформативності мережі моніторингу поверхневих вод річкового басейну та мінімізації надмірності отримуваної інформації запропоновано науково-методологічний підхід до формування оптимальної моніторингової мережі та розроблено алгоритм його реалізації; розроблено науково-методологічний підхід та запропоновано алгоритм визначення оптимального набору індикаторів екологічного стану поверхневих вод на основі принципу максимальної інформативності при мінімальній надмірності інформації, що забезпечить максимальну інформативність даних моніторингу вод; удосконалено: методичні підходи до комплексного оцінювання екологічного стану поверхневих вод річкового басейну, що враховують ентропійні показники для покращеної оцінки стабільності екосистеми; методологію оцінки вразливості водних ресурсів у мінливому середовищі на основі ентропійного підходу, що дозволяє враховувати динамічні зміни та підвищує стійкість екосистемного управління; набули подальшого розвитку: науково-теоретичні підходи до оцінки антропогенного впливу на екологічну безпеку річкових басейнів шляхом інтеграції інформаційно ентропійного аналізу з математичними моделями, що дозволяє кількісно оцінити ступінь впливу, виявити зони ризику та розробити стратегії зменшення негативного впливу. методологія візуалізації просторово-часової динаміки стану водних ресурсів на основі ентропійно-зважених індексів шляхом створення інтерактивних карт, що відображають просторову й часову динаміку якості води. У дисертаційній роботі було застосовано комплексний системний підхід, що включає як теоретичні, так і експериментальні методи. Дослідження базується на застосуванні теоретичного аналізу, методів математичного моделювання, інформаційно-ентропійного аналізу та статистичного аналізу даних. Проведено ретроспективний аналіз гідрохімічних показників якісного складу води поверхневих водних об’єктів. Використовувались статистично математичні методи для опрацювання та узагальнення експериментальних даних. Для обробки даних застосовувалися програми MS Excel, QGIS. Гідроаналітичний метод використовувався для детального аналізу конкретних водних об’єктів. Для моделювання гідрохімічних процесів у поверхневих водних об’єктах, особливо для визначення приросту концентрації забруднюючих речовин, були застосовані методи математичного моделювання. Інформаційно ентропійний аналіз як комплексний метод, використовувався для вивчення та оцінки складних систем поверхневих водних ресурсів. Цей метод дозволяє об'єднати теоретичні та практичні аспекти ентропії та інформації для глибшого розуміння системних процесів і змін у них. У науковому дослідженні були використані дані багаторічного моніторингу водних ресурсів України, опубліковані Державним агентством водних ресурсів України, а також власні експедиційні дані обстежень та вимірювань. Розроблено алгоритми та програмні засоби для розрахунку ентропійно-зваженого індексу забрудненості води. Запропонована процедура дозволяє отримати більш об'єктивну оцінку стану водних ресурсів, зокрема, з урахуванням ступеня невизначеності або ентропії екосистемних процесів. Цей підхід підвищує точність моніторингу забруднення води, враховуючи складність та варіативність процесів, що відбуваються у водних системах. Алгоритми можуть автоматично обробляти дані, спрощуючи аналіз та інтерпретацію результатів. Побудовано інтерактивні карти просторового розподілу ІЗВ та ентропійно зваженого індексу забрудненості води (ЕІЗВ) для різних сезонів. Карти дозволяють візуалізувати просторову та часову динаміку забруднення водних ресурсів, що дає можливість швидко і ефективно ідентифікувати критичні зони та сезонні зміни в стані екосистем. Інтерактивність карт дозволяє проводити аналіз різних факторів, що впливають на якість води, та адаптувати управлінські рішення у реальному часі. Розроблено алгоритми та програмні засоби для оптимізації мережі моніторингових постів. Реалізація алгоритму дозволяє знаходити оптимальне розташування пунктів моніторингу на основі принципу максимальної інформативності та мінімальної надмірності інформації, що забезпечує зменшення кількості дублюючих даних і підвищують ефективність збору інформації, що, в свою чергу, сприяє раціональному використанню ресурсів та підвищенню якості моніторингу. Розроблено алгоритми та програмні засоби для вибору оптимального числа параметрів якості води. Алгоритми на основі ентропійного підходу допомагають визначити найважливіші показники для оцінки якості води, скоротити обсяг даних для аналізу без втрати точності оцінки, що підвищує ефективність моніторингу водних ресурсів, забезпечуючи фокусування на ключових параметрах, які найбільш чітко відображають стан водних систем. Теоретично обґрунтована методологія і методика апробовані на прикладі річок Південний Буг, Дністер та Сіверський Донець. Проведені дослідження та практичні випробування підтвердили ефективність запропонованих підходів для оцінки та управління екологічною безпекою річкових басейнів. Апробація на реальних даних річок України дозволила перевірити адаптивність розроблених методик до різних екосистем і умов, що підкреслює їх практичну значущість для моніторингу та управління водними ресурсами в різних регіонах країни. Розроблені практичні рекомендації щодо застосування ентропійно зваженого індексу забрудненості води та оптимізації мережі моніторингу впроваджено у діяльність Державної екологічної інспекції у Сумській області; щодо підвищення точності оцінки стану водних ресурсів, що дозволяє враховувати складність та мінливість водних об’єктів на базі ТОВ «Глобал трафік ЛПГ» (акт впровадження від 25.11.2024 р.) та ТОВ «Рітейл ЛПГ» (акт впровадження від 10.12.2024 р.). Практична значущість роботи підтверджена актам та довідками про впровадження практичних рекомендацій у виробництво та у діяльність Державної екологічною інспекції у Сумській області, а також у навчальний процес Сумського державного університету та Харківського національного економічного університету імені Семена Кузнеця.Item Зниження техногенного навантаження на атмосферне повітря шляхом фільтрації шахтових викидів(Сумський державний університет, 2021) Дармофал, Е.А.Дисертацію присвячено підвищенню рівня екологічної безпеки шляхом створення комбінованих систем фільтрації. Досліджено та впроваджено кілька розрахункових схем динамічних очисників повітря від пилу. Установлено, що на ступінь очищення впливає діаметр кільцевого каналу, частота його обертання, осьова довжина очисника й розміри порошин. З результатів розрахунків випливає, що запропоноване обладнання має ступінь очищення, характерний для фільтрів бар’єрного типу, причому не видається складним подальше поліпшення їх очисних характеристик. У дисертаційній роботі приведено результати науково-прикладних досліджень із розробки системи вентиляції шахтових комплексів інноваційним способом очистки пилоповітряної суміші, що викидається в атмосферне повітря, з дотриманням вимог екологічної безпеки. Результати роботи пройшли достатню апробацію та мають впровадження, що підтверджено відповідними актами. Проаналізовано методи розрахунку концентрації домішок від точкових джерел викидів за різних умов експлуатації. Проте кожен з цих методів має обмежену галузь застосування. Виявлено, що актуальним завданням є створення універсального методу розрахунку, єдиного для різних типів джерел. Доведено, що фільтрацію забрудненого шахтового пилу при викидах його в атмосферне повітря необхідно проводити у два етапи. На першому слід проводити очищення від частинок пилу великих розмірів, на другому – від дрібних, тим більше, що саме ці частки становлять найбільшу небезпеку для дихальних шляхів. Запропоновано та обґрунтовано спосіб очищення екологічно небезпечних вентиляційних викидів шахтових комплексів шляхом створення комбінованих систем фільтрації. Розроблено інформаційну модель, вирішено важливу і досить складну наукову задачу щодо створення надійних систем спостереження за викидами та забезпечення їх безаварійної роботи. На підставі теоретичного й експериментального дослідження підтверджено, що основна маса шахтового пилу у викидах має розмір часток у діапазоні 1–10 мкм, що зумовлює перевищення гранично допустимої концентрації пилу в 1,2–2,0 рази на границі санітарно-захисної зони шахт. Виходячи з аналізу одержаних даних, стає очевидним, що запропонований спосіб системи фільтрації вентиляційних викидів шахтового повітря є екологічно безпечним та доцільним. Індекс фільтрації вентиляційних викидів шахтового повітря забезпечує ефективне уловлювання дрібнодисперсних часток пилу (1–10 мкм) на 95–99 %.Item Моделювання техногенного впливу на навколишнє природне середовище об’єктами теплоенергетики(Сумський державний університет, 2021) Батальцев, Євген Володимирович; Батальцев, Евгений Владимирович; Bataltsev, Yevhen VolodymyrovychДисертація присвячена вирішенню актуального науково-практичного питання моделювання впливу теплоенергетичних об’єктів на навколишнє природне середовище та розроблення природоохоронних заходів, що підвищують рівень екологічної безпеки в районах їх розміщення. У результаті проведених досліджень були розроблені математична модель процесу горіння в котлах із циркулюючим киплячим шаром та модель перенесення забруднювальних речовин за профілем грунту в зоні розміщення ТЕЦ. Враховуючи зміни напору та водонасиченості, що залежать від кількості опадів, клімату в цілому, спрогнозували стан підземних вод у зоні аерації досліджуваного об’єкта теплоенергетики, а також під час фільтрації води із золошлаконакопичувача. Алгоритми чисельного розв’язання задач профільної фільтрації, масоперенесення забруднювальних речовин були розроблені на базі методу скінченних елементів. Проведено дослідження утилізації відхідних газів під час деструкції палива на об’єктах теплоенергетики. Сформований механізм зв’язування азотних та сірчистих сполук у зоні деструкції палива. Запропонований режим роботи пристроїв об’єктів теплоенергетики з повною утилізацією техногенних газів. З метою оцінювання впливу на стан навколишнього природного середовища ТЕЦ, які працюють на вугіллі, та для виявлення шляхів міграції забруднювальних речовин проведені дослідження грунтів, рослинності, а також снігового покриву на вміст важких металів у районі розміщення ТЕЦ. Результати досліджень підтвердили, що підприємство негативно впливає на прилеглі території. Водночас найвищий рівень небезпеки для водних об’єктів має золошлаконакопичувач. Запропоноване влаштування захисного екрану в золошлаконакопичувачі, що зменшить техногенне навантаження місць складування золошлакових відходів на об’єкти гідросфери. Проведені дослідження підтвердили, що місцеві глинисті сорбенти можна ефективно використовувати як сорбенти. Перспективним напрямом також є перероблення золошлаків. Обстеження золошлакових відходів ТЕЦ підтвердило можливість їх використання у сфері будівництва.Item Науково-теоретичні основи прогнозування техногенного впливу на гідросферу при басейновому управлінні водними ресурсами України(Сумський державний університет, 2020) Пономаренко, Р.В.Дисертаційна робота присвячена вирішенню науково-прикладної проблеми прогнозування зниження рівня техногенного навантаження на екосистему поверхневих джерел водопостачання з урахуванням впливу на них транскордонних водних об’єктів в умовах існуючої системи басейнового управління водними ресурсами. На основі проведеного ретроспективного аналізу виявлено тенденцію до постійного погіршення якості вод поверхневих водних об’єктів у межах басейну Дніпра за рахунок техногенного навантаження та транскордонного забруднення. Аналіз сучасних підходів до прогнозування зміни екологічного стану поверхневих водних об’єктів дозволив: виявити основні недоліки існуючої методології оцінки і нормування якісного складу вод; розділити систему нормування якісного складу поверхневих вод на дві категорії: вода як сировина, що використовується людиною для пріоритетних цілей водокористування, та вода природних поверхневих водних об'єктів як компонент природи; запропонувати критерій оцінки якісного складу вод, що враховує геоекологічні процеси, що відбуваються як на водозборі, так і в поверхневому водному об’єкті; розробити методику прогнозування зміни якості вод поверхневих водних об’єктів у межах БУВР; обгрунтувати методику розробки нормативів шкідливих впливів на поверхневі водні об’єкти, що дозволяє забезпечити прогнозування зміни їх екологічного стану. Розроблена методологія і методи експериментально апробовані на прикладі басейну Дніпра. На основі проведених експериментальних та натурних досліджень розроблено поетапний план переходу до управління якістю вод на рівні БУВР на основі пропонованих методів. На прикладі річки Дніпро (в межах України) проведено підтвердження адекватності запропонованого підходу. Запропоновано варіанти вдосконалення системи моніторингу в межах річкового басейну, з метою прогнозування зміни екологічного стану р. Дніпро внаслідок техногенного навантаження. Практичне значення роботи підтверджено актами впровадження у діяльність практичних організацій і навчальний процес.Item Підвищення екологічної безпеки урбосистем при техногенному навантаженні від шумового забруднення(Сумський державний університет, 2020) Решетченко, А.І.Дисертація присвячена розробці науково-практичних засад управління екологічною безпекою територій сельбищних зон урбосистем з метою зниження техногенного навантаження у разі шумового забруднення. У результаті проведених досліджень розроблено уніфіковані схеми розташування контрольних точок із визначення рівнів шумового забруднення з урахуванням архітектурно-ландшафтного планування досліджуваних територій для проведення експериментальних досліджень. Цей підхід дозволив розробити універсальну математичну модель, що враховує інтегральний показник внеску смуг зелених насаджень у зниження шуму та може бути використана під час проєктування нових сельбищних зон або розрахунків щодо впровадження додаткових шумозахисних рішень для усіх об’єктів міської інфраструктури та транспортної мережі, не враховуючи тип та геометричну структуру зелених насаджень. Апробація математичної моделі на отриманих протягом 2016−2018 років експериментальних даних дозволила виявити низьку ефективність наявних смуг зелених насаджень у зниженні рівнів шуму. Розроблено алгоритм моніторингу рівнів шумового забруднення, в основу якого закладено науково-методичні підходи проведення експериментальних досліджень. Пропонується проведення моніторингу рівнів шуму у п’ять етапів як складової моніторингу атмосферного повітря. На п’ятому етапі моніторингу запропоновано використання системно-екологічного підходу у прийнятті рішень щодо забезпечення екологічної безпеки урбосистем та впровадження дієвих шумозахисних рішень на територіях виявлених дискомфортних зон. Практична складова роботи полягає у розвитку методичних підходів до організації комбінаторних шумозахисних рішень із додаткового локального озеленення та були впроваджені на натурних об’єктах міста Харків, ефективність яких експериментально підтверджено. Розроблені методичні підходи є ефективною складовою моніторингу рівнів шуму на етапі прийняття екологічно безпечних рішень.Item Науково-теоретичні засади екологічно безпечних технологій очищення промислових стічних вод(Сумський державний університет, 2020) Штепа, В.М.Дисертацію присвячено розв'язанню науково-прикладної проблеми в галузі екологічної безпеки, яка полягає в розробленні методів удосконалення науково- теоретичних засад управління екологічною безпекою технологій промислового водоочищення зі зменшенням ризиків виникнення надзвичайних ситуацій та врахуванням вимог енергоефективності, що сприятиме дотриманню нормативів шкідливих впливів на довкілля. Науково-обгрунтовано методи удосконалення науково-теоретичних засад управління екологічною безпекою технологій промислового водоочищення, що забезпечує зменшення ризиків виникнення надзвичайних ситуацій, із урахуванням вимог енергоефективності та сприятиме додержанню нормативів шкідливих впливів на довкілля. Розроблено метод управління екологічною безпекою технологій водоочищення, оснований на встановленні та застосуванні ефекту перехресного накладання дії різних способів на одні й ті ж самі забруднювачі, який відрізняється можливістю врахування ризиків виникнення надзвичайних ситуацій та агрегування обладнання систем видалення забруднювачів зі стоків. Обгрунтовано та розроблено метод управління екологічною безпекою водоочищення на основі домінуючого динамічного забруднювача, що грунтується на встановленні за параметрами еколого-енергетичної ефективності забруднювача, який найскладніше усувається, та відрізняється конфігуруванням структури технологій водоочищення на основі комплексного видалення інших забруднювачів разом із домінуючим та обгрунтуванням зменшення кількості контрольованих у режимі реального часу показників якості стоків. Розроблено метод опрацювання та екологічно безпечного використання параметрів технологій промислового водоочищення на основі налаштувань у режимі реального часу нечітких когнітивних та нейромережевих моделей, який відрізняється можливістю поліпшення еколого-економічних показників виробництв із урахуванням ризиків виникнення надзвичайних ситуацій. Удосконалено моделі вимірювання та опрацювання еколого-енергетичних параметрів видалення забруднювачів шляхом комплексного врахування взаємовпливів способів та прийомів їхнього усунення, що лягло в основу створення віртуальної міри енергоефективності водоочищення, яка забезпечує відтворення, опрацювання та збереження значень екологічно безпечних параметрів систем очищення стоків на етапах проектування і під час експлуатації у режимі реального часу на виробничих об'єктах. Отримали подальший розвиток методи побудови систем збирання, опрацювання і використання техніко-економічної інформації для управління екологічною безпекою очищення промислових стічних вод із використанням еколого-енергетичних параметрів, які відрізняється можливістю реалізації ресурсозберігаючого функціонування виробництв під час виконання вимог стандартів серії ISO 14000 "Системи екологічного менеджменту".Item Оцінка екологічності процесів очищення газових сумішей на базі комплексної моделі каталітичного перетворювача(Сумський державний університет, 2020) Ведь, О.В.Дисертаційна робота присвячена питанням захисту атмосферного повітря на основі розроблення математичних моделей каталітичних процесів очищення від екологічно небезпечних речовин газових сумішей у перетворювачах запропонованої конструкції. Проаналізовано існуючі математичні моделі каталітичних процесів на твердій поверхні та відзначено актуальність їх подальшого дослідження стосовно комплексного надання опису каталітичних реакцій з урахуванням особливостей взаємодії "газовий потік – поверхня каталітичного носія – тепло- і масообмін уздовж поверхні носія – процеси перетворення у внутрішньому середовищі і на поверхні виходу екобезпечної газової суміші". На основі теоретичного опису конверсії шкідливих речовин викидів запропоновано трирівнева модель опису процесів у сконструйованому каталітичному перетворювачі. Показано зв’язок теоретично обгрунтованих моделей із відомими феноменологічними моделями окиснення чадного газу, визначено переваги трирівневої моделі каталітичної конверсії як основи для прийняття рішень щодо оптимального проектування каталітичного пристрою із захисту атмосферного повітря. Розроблено алгоритми та програмні засоби реалізації розрахунків модельних процесів каталітичного очищення газових сумішей для контролю екологічної якості техногенних небезпечних об’єктів щодо захисту атмосферного повітря. Перевагою запропонованих математичних моделей та алгоритмів є їх висока швидкодія, можливість автоматизації процесів контролю екологічної безпеки на основі розроблених інформаційно-програмних продуктів, якісне та кількісне узгодження отримуваних числових розрахункових результатів з встановленими даними експериментальних досліджень.Item Наукові та прикладні основи магніторідинної герметизації, що забезпечує екологічну безпеку шкідливих виробництв(Сумський державний університет, 2020) Радіонов, О.В.Дисертаційна праця присвячена вирішенню науково-прикладної проблеми зниження рівня техногенного навантаження небезпечних виробництв шляхом створення умов їхньої безаварійної роботи, усунення відмов на устаткуванні, що експлуатується, а також загроз травматизму обслуговуючого персоналу шляхом застосування в елементах технічних систем магніторідинних герметизуючих комплексів. Виявлені основні проблеми і причини виходу з ладу технологічного обладнання, зокрема нездатність штатних ущільнювальних систем забезпечити повну герметичність. Обгрунтовано науково-методологічний підхід до вирішення проблеми про недопущення накопичення дефектів та подальшого розвитку аварійних ситуацій шляхом застосування магніторідинних герметизуючих комплексів, що дозволило підвищити рівень екологічної безпеки небезпечних виробництв. Проведені дослідження фізико-хімічних та експлуатаційних властивостей магнітних рідин і магніторідинних герметизаторів. Отримані такі наукові результати: температурний розігрів технічних магнітних рідин за всіх швидкостей зсуву, коли магнітні сили домінують над відцентровими, не перевищує 5°С; забезпечення надійної експлуатації при збільшених зазорах відбувається шляхом самокорекції за допомогою додавання феромагнітного мікронного порошку; розроблена мультифізична математична модель дала можливість дослідити процеси та явища різної фізичної природи, та підстави обґрунтувати можливість збільшення зазору до 0,8 мм і забезпечення стійкої працездатності до лінійних швидкостей 35 м/с. Вперше обгрунтовано та реалізовано принцип оцінки рівня техногенної безпеки небезпечних виробництв, який розвиває методологію системних досліджень в екологічній безпеці та уможливлює створення комплексних підходів до зниження ризику техногенних аварій шляхом розроблення конструктивних рішень МРГК, що дозволило до 7 разів зменшити величину техногенного ризику. Практична значущість роботи підтверджена результатами впровадження екологічно безпечних конструктивних і технологічних рішень із проектування МРГК, що дало можливість організувати експлуатацію близько 4000 МРГК на майже 200 промислових підприємствах небезпечних виробництв у семи країнах, а також патентами України на винахід.Item Науково-методологічні основи релаксії екогеосистем при техногенному навантаженні пірогенного походження(Сумський державний університет, 2020) Буц, Юрій Васильович; Буц, Юрий Васильевич; Buts, Yurii VasylovychДисертаційна робота присвячена обгрунтуванню науково-методологічних основ релаксії екогеосистем при техногенному навантаженні пірогенного походження. У дисертаційній роботі систематизовано техногенний вплив пірогенних процесів на компоненти довкілля та його стан. Запропоновано поняття "постпірогенна релаксія екогеосистем" та його співвідношення з іншими процесами постпірогенних досліджень. Обгрунтовано теоретико-методологічні оцінки техногенного ризику пірогенного походження екогеосистем України. Розраховано оцінку ступеня техногенного ризику ураження пожежами лісових екогеосистем у Харківському регіоні та побудовано відповідні картосхеми. Встановлено закономірності постпірогенної релаксії екогеосистем Харківського регіону, які полягають у трансформації їх складових компонентів. Доведено вплив пірогенного навантаження на геохімічну міграцію важких металів. Діапазон осадження гідроксидів і області переважання розчинних гідроксокомплексів вивчені за допомогою побудови концентраційно-логарифмічних діаграм. Розрахунки можна використовувати для прогнозування геохімічної міграції важких металів у грунтах після техногенного впливу пірогенного походження. Розроблено комплексні математичні моделі геохімічних циклів, за допомогою яких отримані оцінки і прогнози геохімічних міграційних процесів у грунтах екогеосистем при техногенній дії пірогенного походження. Отримані моделі поведінки важких металів адекватні для складання прогнозної оцінки їх геохімічної міграції та акумуляції в екогеосистемах при техногенному навантаженні пірогенного походження. Встановлено умови концентрування і міграції сполук важких металів, виведено рівняння для розрахунку концентрації їх рухомих форм. Запропоновано регресійну модель, яка враховує вплив групи чинників (площа пожеж, кількість пожеж, втрату гумусу у грунті від дії вогню, динаміку кислотнолужного балансу, тощо) на релаксію екогеосистем. За математичними обчисленнями перевірено адекватність моделі та можливості використання її для прогнозування релаксії екогеосистем. Відновлення екогеосистем (насамперед їхнього видового різноманіття) необхідно впроваджувати з урахуванням постпірогенної релаксії. Задля цього розроблено рекомендації щодо раціонального природокористування та управлінських рішень із забезпечення екологічної безпеки процесів постпірогенної релаксії екогеосистем після техногенного навантаження пірогенного походження.Item Зниження техногенного навантаження на навколишнє середовище при застосуванні азотних добрив з фосфоровмісним покриттям(Сумський державний університет, 2019) Вакал, Вікторія Сергіївна; Вакал, Виктория Сергеевна; Vakal, Viktoriia SerhiivnaДисертаційна робота присвячена вирішенню науково-практичного завдання щодо зниження техногенного забруднення довкілля завдяки розробленню і впровадженню екологічно безпечних органо-мінеральних добрив із застосуванням як сировини українських фосфоритів і торфу. Проведений аналіз способів підвищення ефективності використання азоту добрив засвідчив, що їх капсулювання мінеральними і природними компонентами з модифікуванням їх органічною складовою дозволяє мінімізувати екологічну небезпеку від забруднення довкілля нітратами, важкими металами та радіонуклідами. Оптимізовано й експериментально апробовано склад фосфатовмісної оболонки на основі амонізованого суперфосфату і гумату кальцію, який комплексно знижує швидкість дифузії поживних елементів капсульованих гранул карбаміду. Експериментально досліджено особливості одержання суперфосфату з фосфат-глауконітового концентрату Карпівського родовища, який характеризується високим значенням засвоюваного Р2О5, сульфатно-кислотним способом. Розроблено математичну модель кінетики вимивання водорозчинного азоту з капсульованої гранули, яка дозволяє розрахувати зміну концентрації азоту, що вимивається з різних видів добрив у часі. Розроблено технологічну схему процесу одержання фосфатовмісного покриття на гранулах азотних добрив і проведено її апробацію в дослідно-промислових умовах. За результатами агрохімічних випробувань виявлено, що досліджені марки добрив із покриттям на основі суперфосфату забезпечили достовірно встановлений приріст біомаси проростків ячменю порівняно з абсолютним контролем та іншими видами добрив. Установлено, що за технологією локального окультурення грунтів норми внесення капсульованих добрив можна скоротити в 2–3 рази, що дозволяє зменшити агрогенне навантаження на грунтовий шар. Здійснене еколого-економічне оцінювання зниження техногенного навантаження на довкілля під час застосування нових видів добрив за допомогою розрахунку коефіцієнтів небезпечності й екологічності капсульованих добрив показує, що розроблений склад добрива можна віднести до екологічно безпечних добрив.