Дисертації
Permanent URI for this collectionhttps://devessuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/106
Browse
13 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 Економіко-математичне моделювання стійкого та збалансованого розвитку національної економіки(Сумський державний університет, 2023) Колотіліна, Олена Василівна; Колотилина, Елена Васильевна; Kolotilina, Olena VasylivnaДисертаційна робота присвячена вирішенню актуальної наукової проблеми удосконалення теоретико-методологічних і практичних засад моделювання стійкого та збалансованого розвитку національної економіки країни з урахуванням економічних, соціальних, політичних, кібербезпекових, екологічних, поведінкових детермінант та детермінанти якості медичної сфери. У дисертаційній роботі на основі таксономічного методу дослідження систематизовано підходи до понятійно-категоріального апарату «стійкий»/«сталий розвиток», «збалансований розвиток». Запропоновано власний підхід щодо розуміння дефініції «стійкий»/«сталий розвиток», як стан, при якому показник стійкості знаходиться в рівновазі та продовжує розвиток під впливом різних чинників, що передбачає якісні зміни. Поняття «збалансований розвиток» визначено як баланс між різними складовими національної економіки, при поліпшенні/погіршенні стану однієї з яких не відбувається погіршення/поліпшення іншої. Проведено трендовий та бібліометричний аналіз наукових публікацій за темою дослідження, опублікованих у журналах, індексованих в міжнародній базі даних Scopus. Встановлено, що невирішеними є питання розвитку національної економіки з урахуванням економічних, соціальних, політичних та інших детермінант, що підтвердило актуальність дисертаційної роботи. На основі побудованої за допомоги аналітичного додатку VOSviewer карти авторських термінів публікацій досліджень, присвяченим питанням «сталого розвитку» національної економіки, було виділено три кластери за предметною областю: економічне зростання, соціальна сфера та аграрно-екологічний сектор. Результати проведеного бібліометричного аналізу можуть бути корисними для подальших емпіричних досліджень в розрізі економіко-математичного моделювання збалансованого розвитку національної економіки. Набула подальшого розвитку розробка на основі методу аналізу ієрархій Сааті методичного інструментарію ідентифікації та оцінювання економічних, соціальних та політичних ризиків, які впливають на забезпечення стійкого розвитку національної економіки. В процесі дослідження було виділено два кластери ризиків: економічні та соціально-політичні. На основі експертних оцінок побудовано матрицю пріоритетів, що являє собою відносну вагомість впливу кожного фактору на ризики. Це дозволило встановити пріоритетність економічних та соціально-політичних ризиків. В результаті було визначено ті, які негативно впливають на стійкість національної економіки країни, а саме ризик ведення військових дій на території країни, втрати іміджу (авторитету) країни на світовій арені, ризики, по’вязані з кризою влади, збільшення внутрішньої та зовнішньої боргової залежності країни, залежності національної економіки від кон’юнктури коливань на світовому ринку, тінізації економіки. Проведене дослідження сприятиме раціональній пріоритезації таргетів реформування національної економіки з урахуванням найбільш критичних ризиків з метою майбутнього членства України в ЄС. В дисертації набуло подальшого розвитку методичне підґрунтя щодо прогнозування економічного, соціального та політичного розвитку країн з розвиненою економікою та тих, що розвиваються, на основі побудови тренд циклічних економетричних моделей. В рамках методики на основі методу Ірвіна було виявлено аномальні рівні часових рядів економічних, соціальних та політичних детермінант для України, Італії, Франції. Досліджено обраних часових рядів на стаціонарність за критеріям Фішера та Стьюдента. Оскільки більшість часових рядів виявилася нестаціонарними, було проведено подальшу апроксимацію трендової компоненти за допомогою нелінійних рівнянь. Аналіз декомпозиції рядів на основі корелограм дозволив ідентифікувати трендову та циклічну складові та в результаті побудувати мультиплікативну тренд-циклічну модель, що характеризує економічний, соціальний та політичний розвиток України, Італії та Франції. В результаті було зроблено прогнози основних тенденцій розвитку національної економіки України, Італії та Франції з урахуванням їх економічних, соціальних та політичних детермінант. Результати дослідження дозволять Уряду країн прогнозувати основні тенденції розвитку національної економіки країн та передбачати трансформаційні процеси у змінах показників економічного, політичного та соціального напрямку. Удосконалено науково-методичний підхід ідентифікації рівня стійкості розвитку національної економіки залежно від економічних, соціальних та політичних детермінант. Запропонований підхід базується на побудові трикутника стійкості економічного, соціального та політичного стану розвинених країн та країн, що розвиваються. Розрахунки проведено на прикладі України, Італії та Франції в контексті їх взаємодії. Відібрано релевантні параметри моделі використовуючи факторний аналіз та метод головних компонент. Побудова діаграм динаміки економічних, соціальних та політичних детермінант, зведених до значень в проміжку [0;1] методом Харрінгтона, дозволила знайти відхилення кожної складової від її максимального або мінімального рівня, виявити кризові періоди розвитку національної економіки аналізованих країн. В результаті побудовано модель стійкого соціо-економіко політичного стану країни, в основі якої лежить трикутник, сторонами якого є нормалізовані узагальнені економічні, соціальні та політичні детермінанти. Стійкий стан країни визначається як центроїд трикутника, який кількісно визначається через радіус описаного навколо трикутника кола. Запропонована методика дозволила надати комплексну оцінку стійкості соціо-політико економічного стану України, Італії та Франції. Результати моделювання можуть бути використані для визначення оптимальних значень індикаторів розвитку національної економіки України. Було розроблено науково-методичний підхід щодо оцінювання рівня біфуркаційних змін в розвитку національних економік країн з урахуванням економічних, політичних та соціальних детермінант. В його основі знаходиться побудова фазових портретів соціально-економічного, соціально-політичного, політико-економічного площин фазового простору розвинених країн та країн, що розвиваються. Для її реалізації сформовано матрицю інтегральних показників за трьома складовими (економічний розвиток, соціальна безпека, політичний стан) та радіусом описаного кола, який кількісно визначає стійкий стан країни. Побудовано диференціальні рівняння, як проекції фазових траєкторій на вибрану площину фазового простору. Виявлено «фазові портрети» показника стійкості Італії: економіко-політичний стан країни – «стійкий пучок» (система знаходиться в рівновазі); соціально-політична сфера - «фокус» (нестабільна тенденція розвитку); соціально-економічна складова - чітко виражене «сідло» (нерівноважний стан системи). Для Франції характерні наступні стани «фазових портретів»: соціально- політична, економіко політична, соціально-економічна складові – «чіткий пучок» з елементами типу «сідло» (стійкий розвиток, рівновага). Аналогічно досліджено «фазові портрети» показника стійкості України: економіко-політична сфера та соціально-економічний розвиток - «стійкий пучок» з елементами «сідло» (устаткований стан системи); соціально-політична складова - «пучок» з яскраво вираженим типом «сідло» (нестабільна динамічна система). Результати використаної методики дозволяють аналізувати подальшу динаміку розвитку національної економіки країни при впливі зовнішніх факторів. Набув подальшого розвитку методичний підхід інтегрального оцінювання оптимальних значень економічних, соціальних та політичних детермінант країни в контексті забезпечення стійкого розвитку її національної економіки. Проведено регресійний аналіз залежностей інтегральних показників і визначено узагальнюючою детермінантою нормалізоване значення радіуса описаного кола навколо правильного трикутника, де сторонами виступають економічні, соціальні та політичні детермінанти. Розраховано їх оптимальні інтегральні значення та побудовано регресійні моделі залежності окремих детермінант від узагальнених значень. В результаті це дозволило визначити оптимальні значення узагальненого показника соціо-політико-економічного розвитку України. Результати проведеного дослідження слугують для подальшого визначення напряму розвитку національної економіки України, подальшої взаємодії економічної, соціальної та політичної сфер, з метою забезпечення виходу України на траєкторію стійкого зростання, запровадження діючої Державної стратегії удосконалення економічних, соціальних та політичних відносин в державі. Удосконалено науково-методичні засади кількісної оцінки взаємозв’язків у збалансованій системі «екологічна безпека – соціальна сфера – економічна сфера» на основі структурного моделювання детермінант економічного розвитку, екологічної безпеки та соціальної сфери України. Проведено нормалізацію відповідних показників екологічної безпеки та соціо економічного розвитку країни, ідентифіковано релевантні детермінанти, використовуючи факторний аналіз та побудовано загальну модель структурних рівнянь причинно-наслідкових взаємозв’язків. Отримані результати структурного моделювання було перевірено на адекватність та статистичну значущість. Це дозволило виявити характер та силу зав’язків між екологічною безпекою та соціо-економічним розвитком країни. Результати дослідження дозволять Уряду країни реалізувати цілі концепції сталого розвитку шляхом знаходження балансу між соціо-економічним прогресом та збереженням довкілля. Удосконалено методичне підґрунтя для оцінювання ефективності збалансованої взаємодії соціальних, економічних, політичних та кібербезпекових детермінант. Проведено нормалізацію показників з використанням природньої нормалізації та нормалізації Севіджа та виконано їх згортку на основі формули Кіні для отримання їх інтегральних значень. Виконано селекційний вибір регресійних моделей з використанням методів Lasso, Ridge та ElasticNet, що дозволило оцінити рівень впливу економічних, соціальних та політичних детермінант на розвиток національної системи кіберзахисту країни. Кластеризація на основі методу самоорганізованих карт Кохонена дозволила сформувати чотири кластери за рівнем збалансованості країн – високий, помірний, середній та низький. Аналіз охоплення даних кластерів країн, побудова оптимізаційних моделей CCR, BCC та фронтірних графіків дозволили оцінити ефективність збалансованості національної економіки країн з урахуванням економічної, соціальної політичної та кібербезпекової сфер. Результати дослідження дозволять ряду міністерств та відомств країн врахувати досвід інших країн та удосконалити стратегії та концепції сталого розвитку відповідних сфер національної економіки. В роботі розглянуто науково-методичний підхід щодо моделювання «Портрету здоров’я» країни, який базується на визначенні рівня збалансованості розвитку економічної та соціальної сфер, поведінкових аспектів населення та якості сфери охорони здоров’я країни. Було побудовано та візуалізовано у програмному додатку GeoGebra еталонну барицентричну чотириполюсну модель інтегрованих таргетів досліджуваних сфер, що визначають розвиток національної економіки країни. Модель ідентифікує країну з високим рівнем соціально-економічного розвитку, якісною медичною сферою та низьким рівнем показників, що формують негативну поведінкову модель суспільства. В результаті було розроблено та проаналізовано профілі здоров’я країн світу на основі різниць між визначеними центроїдами чотириполюсних барицентричних моделей та еталонною. Результати дослідження дозволять удосконалити світові та національні стратегії сталого розвитку та виявити найбільш перспективні таргети розвитку національної економіки країн.Item Оцінка техногенного впливу на гідросферу з урахуванням принципів басейнового управління(Сумський державний університет, 2023) Шерстюк, Микола Миколайович; Шерстюк, Николай Николаевич; Sherstiuk, Mykola MykolaiovychДисертація присвячена розв'язанню науково-прикладної проблеми зниження техногенного навантаження на екосистеми джерел водопостачання, з урахуванням впливу транскордонних водних об'єктів в рамках існуючої системи басейнового управління водними ресурсами. Проведений аналіз виявив тенденцію до постійного погіршення якості вод поверхневих вод в межах басейну річки Дніпро за рахунок техногенного та впливу транскордонних водних об’єктів на них. Встановлено та доведено необхідність штучного регулювання циклу «вилучення – використання – утилізація – повернення в природне середовище. Сучасний екологічний стан водних об'єктів є незадовільним і свідчить про загострення проблем з охороною водних ресурсів від забруднення та виснаження, зокрема в останні роки. Відсутність системи басейнового контролю, управління та відповідальності за екологічний стан поверхневих джерел питної води призводить до того, що основні забруднюючі техногенно-небезпечні об’єкти, які впливають на екологічний стан поверхневого джерела питної води, зазвичай знаходяться на території одних областей, але виготовлення та споживання питної води з даного джерела здійснюється на території інших. На сьогодні існує досить значна кількість досліджень, присвячених питанням управління екологічною безпекою на рівні річкового басейну та інтегрованому управлінню водними ресурсами, де висвітлюються стратегічні та концептуальні напрямки впровадження цього підходу. Україна прийняла на себе зобов'язання з гармонізації водного законодавства з європейським після ратифікації Водної рамкової Директиви Європейського Союзу. Зокрема, внесено відповідні поправки до Водного кодексу України, у відповідності з якими в Україні управління водними ресурсами, а в т.ч. і екологічною безпекою річкового басейну, здійснюється за басейновим принципом, утворені басейнові управління водних ресурсів. Проте існують невирішені проблеми, пов'язані з функціонуванням басейнового управління за басейново адміністративним принципом, відсутність або недостатність методичного забезпечення для переходу до басейнового управління, а також ускладнення функціонування системи екологічного моніторингу вод через неузгоджені дії кількох суб'єктів моніторингу. Завдяки аналізу сучасних методів нормування якості природних вод: – виявлено основні недоліки, які присутні в методології оцінки та нормування якісного складу вод. – розподілено систему нормування якості поверхневих вод на дві категорії: вода, яка використовується людиною як сировина або технологічний компонент у виробництві, та вода природних поверхневих водних об'єктів, яка є натуральним компонентом природи та природним ресурсом. – запропоновано критерій оцінки якісного складу вод, який враховує геоекологічні процеси, що відбуваються як на водозаборі, так і в поверхневому водному об’єкті. – розроблено методику прогнозування якості поверхневих водних об'єктів, яка передбачає ранжування водних об'єктів в межах БУВР. – обґрунтовано методику розробки нормативів щодо шкідливого впливу на водні об'єкти, яка дозволяє забезпечити прогнозування зміни їх екологічного стану. Розроблено та теоретично обґрунтовано механізм впровадження регіональних нормативів впливів на водні об’єкти. Розроблена методологія і методи експериментально апробовані на прикладі басейну річки Дніпро. Після проведення експериментальних та натурних досліджень, було розроблено поетапний план переходу до управління якістю вод на рівні БУВР за допомогою запропонованих методів. Порівняння результатів оцінки якості води річки Дніпро (в межах України) за гідрохімічними і гідробіологічними показниками дозволило провести підтвердження адекватності запропонованого підходу. Пропонується термін «якості води» як характеристика складу води – її «властивості». Суть системи управління полягатиме в тому, щоб довести склад води до необхідного рівня для використання в соціальних та промислових цілях. Завданням прогнозування зміни екологічного стану водних об'єктів є не управління природним ресурсом, а управління техногенною діяльністю людини, яка впливає на природну якість цього ресурсу. Бальне оцінювання існуючого стану водних об’єктів в межах р. Псел за запропонованою методикою, показав, що в найбільш несприятливому екологічному стан перебуває в створі скиду промислових стоків. Внесок по надходженню ЗР наступний кисень розчинений – 28,5 ; сульфат-іони – 150,5; хлорид-іони – 85,35; амоній-іони – 0,70; нітрат-іони 12,5; нітрит-іони – 0,24; фосфат-іони – 0,43. Визначення максимально допустимого техногенного навантаження на поверхневі водні об'єкти є способом розрахунку їх граничної асиміляційної здатності, оскільки ця величина має визначальний вплив на стійке функціонування природних екосистем. Для визначення ступеня деградації поверхневого водного об’єкта порівнюють його природний стан зі сучасним, враховуючи асиміляційну здатність. Аналіз природного стану водних об’єктів і їх асимілюючої здатності є складним процесом, оскільки часто не вистачає статистичних даних. Ділення процесу надходження речовин і самоочищення на окремі складові також ускладнює оцінку екологічного стану поверхневих водних об’єктів. Фактичний стан поверхневих водних об’єктів залежить від багатьох чинників, що впливають на їх природну якість. Процес відновлення водних об’єктів має значний економічний вплив як на водокористувачів, так і на державу. Тому важливо ефективно оцінювати стан водних об’єктів та водозабезпечення з урахуванням довгострокових і короткострокових цільових показників (ДЦП і КЦП). Запропоновано використовувати модуль трансформації забруднювальних речовин як показник екологічного стану водозбору і поверхневого водного об’єкта при аналізі водно-екологічної обстановки. Цей модуль відображає питому величину забруднення та самоочищення, що відбувається на водозборі і у поверхневому водному об'єкті, і може бути визначений для окремих ділянок та для всього басейну в цілому. Запропоновано методику порівняльної оцінки якості вод в басейнах водотоків та на ділянках водних об’єктів, що базується на запропонованому показнику екологічного стану водозбору і поверхневого водного об’єкта. Методика має за мету вирішення зовнішньої задачі - порівняти якість вод між різними басейнами водотоків, а також внутрішньої задачі - порівняти якість вод на ділянках водних об’єктів. Були запропоновані різні варіанти покращення системи моніторингу, яка діє в межах річкового басейну, з метою передбачення змін у екологічному стані річки Псел, що виникають в результаті техногенного впливу. Розроблено методичне забезпечення формування системи екологічного моніторингу поверхневих вод басейну. Науково обґрунтовано рекомендації щодо критеріїв вибору місцерозташування створів та пунктів спостережень за станом водотоків. Розроблено методичне забезпечення спостережень за екологічним станом поверхневих вод в умовах аварійних та несанкціонованих скидів забруднень. Визначено заходи, пов'язані з оповіщенням про аварійні ситуації, організацію та проведення спостережень за станом хімічних показників при аварійному скиді стічних вод. За запропонованою методикою було проведене оцінювання поточного стану річки Псел, що дозволила виявити основні етапи її евтрофікації та основні забруднювальні речовини, які мають суттєвий вплив на екологічний стан водойми. Було доведено, що водогосподарський, гідрохімічний та тепловий баланс природної водойми внаслідок техногенного впливу ТЕС зазнав змін, і був розроблений план заходів щодо стабілізації та відновлення екологічного благополуччя річки. Розроблено методичне забезпечення спостережень за екологічним станом поверхневих вод в умовах аварійних та несанкціонованих скидів забруднень. Визначено заходи, пов'язані з оповіщенням про аварійні ситуації, організацію та проведення спостережень за станом хімічних показників при аварійному скиді стічних вод. Були розроблені рекомендації щодо реконструкції споруд для очищення побутово-промислових стоків міста Суми Практичне значення роботи підтверджено актами впровадження у діяльність організацій, а також у навчальний процес Сумського державного університету.Item Екологічно безпечна технологія поводження з буровими відходами(Сумський державний університет, 2023) Луценко, Сергій Вікторович; Луценко, Сергей Викторович; Lutsenko, Serhii ViktorovychДисертація присвячена вирішенню науково-практичних завдань щодо комплексного екологічного вирішення проблеми поводження з відходами буріння, а саме буровим шламом, відпрацьованим буровим розчином, аналізу рівня техногенного навантаження в регіонах видобування нафти та газу. Серед багатьох технологічних схем, способів та методів утилізації відходів буріння повністю ефективної та екологічно безпечної технології не існує. Це пояснюється тим, що часто не враховуються геологічні та природно-кліматичні особливості територій та технологічні аспекти проведення робіт. Тому наукове обгрунтування, розроблення та впровадження найбільш оптимальної технологічної схеми утилізації бурових відходів з урахуванням індивідуальних параметрів та особливостей відходів є актуальною проблемою, на розвʼязання якої спрямовані дисертаційні дослідження. Метою роботи є розроблення та впровадження екологічно безпечної технології поводження з буровими відходами, а саме розділення бурового шламу в полі дії відцентрових сил на фази, за допомогою коагулянтів та флокулянтів з подальшим використанням отриманих фаз. Основними завданнями дисертаційних досліджень було аналізування впливу бурових відходів на навколишнє природне середовище та сучасні методи і технології поводження з ними; розроблення методики проведення експерименту та дослідження властивостей бурових відходів; оцінювання екологічної безпеки бурових відходів до та після розділення; встановлення ступеню осушення бурових відходів у центрифузі залежно від типу основи бурового розчину та його реологічних властивостей; обґрунтування інтенсифікації процесу розділення бурового шламу за допомогою додавання коагулянта та флокулянта; проведення математичного моделювання процесу розділення бурового шламу у полі дії відцентрових сил; удосконалення технологічної схеми екологічно безпечної технології утилізації бурових відходів; оцінка збитку за засмічення ґрунтової поверхні буровими відходами та еколого-економічної ефективності розробленої технології. Дисертаційна робота є завершеним дослідженням у науковому напрямку технології захисту навколишнього середовища. Основні положення, розробка та обґрунтування наукової новизни та практичного значення дисертаційної роботи отримано автором самостійно. Основні результати роботи доповідались та опубліковані в матеріалах міжнародних та всеукраїнських конференцій та наукових виданнях. Із метою підвищення рівня екологічної безпеки нафтовидобувних територій та ефективності поводження з буровими відходами одержані такі нові наукові та практичні результати. Вперше розроблено науково-методичні основи хімічної інтенсифікації процесу очищення відпрацьованого бурового розчину з відділенням твердої фази на основі реологічних властивостей бурового розчину, що дозволило підвищити рівень екологічної безпеки досліджуваного процесу. Науково обґрунтовано та експериментально підтверджено залежність ступеня осушення бурового шламу у центрифузі від типу основи бурового розчину, що обумовлено різними реологічними властивостями глинистих матеріалів та вуглеводнів. З метою підвищення рівня екологічної безпеки утилізації окремих фаз бурових відходів встановлено закономірності розподілення хімічних елементів, зокрема важких металів, між рідкою та твердою фазами відпрацьованого бурового розчину та бурового шламу після розділення у центрифузі. Набули подальшого розвитку методичні засади еколого-технічних рішень щодо розділення бурових відходів у відцентровому полі та застосування центрифуг у комплексній схемі поводження з відходами, що дозволило знизити техногенне навантаження на навколишнє природне середовище від нафтовидобувної діяльності. Вдосконалено науково-методичний підхід до розрахунку екологоекономічних збитків від забруднення ґрунтової поверхні буровими відходами, що містять нафтові вуглеводні, на підставі результатів математичного моделювання геофільтрації нафти. Розроблено спосіб поводження з буровими відходами, що передбачає їх розділення у центрифузі чи декантері на рідку і тверду фази з метою роздільної утилізації одержаних фаз. Такий підхід є екологічно безпечним та економічно доцільним, оскільки рідка фаза відповідає нормативним показникам якості для повторного застосування під час приготування бурового розчину, а тверду фазу можна успішно утилізувати хімічним способом, що забезпечує зв'язування важких металів. Удосконалено технологічну схему розділення шламу, зокрема впроваджено одночасне застосування коагулянта та флокулянта з обґрунтуванням оптимальних доз під час підготовки бурового шламу до сепарації. Для максимально ефективного розділення бурових відходів на фази включено в технологічну схему сепарації шламу установку автоматичний блок керування температурою. Використання вертикального осушувача в технологічній схемі значно забезпечує зниження вологості шламу, що дозволяє підвищити ефективність розділення шламу на фази, з подальшим їх використанням як окремого ресурсу. Практична реалізація на базі ТОВ «Укрнафтозапчастина» запропонованих методичних підходів до підвищення ефективності роботи осушувача ОВШ-950 за рахунок застосування хімічної попередньої підготовки бурових відходів та визначення комплексу параметрів для аналізування ступеню екологічної безпеки твердої фази бурового шламу, одержаного на виході із центрифуги. У межах виконання дисертаційних досліджень одержано такі науково обґрунтовані результати. Розроблено методику експерименту, що передбачає дослідження властивостей бурових відходів до та після розділення, зокрема за показниками екологічної безпеки; встановлення закономірностей розділення відходів у центрифузі у разі інтенсифікації процесу хімічним коагулюванням та флокуванням. Запропоновано методи дослідження та показники оцінювання рівня екологічної безпеки бурових відходів до та після розділення. Запропоновано використовувати ступінь осушення твердої фази у центрифузі як показник ефективності інтенсифікації та параметрів робочого режиму осушувача. Розглянуто механізм коагулювання та флокування як методів інтенсифікації осадження зважених частинок та відповідно ефективності розділення шламу на тверду і рідку фази, та ступеня осушення твердої фази шламу. Показано результативність розділення бурових шламів, утворених у результаті буріння свердловин із застосуванням різних основ для бурових розчинів, на центрифузі, та осушення осаду в осушувачі ОВШ-950. Рівень вмісту небезпечних забруднювальних речовин (ферум, нікель, купрум, плюмбум, хром) у зразках бурового шламу до розділення на центрифузі та в одержаній твердій фазі відрізняється, зокрема прослідковується тенденція до концентрування важких металів у твердій фазі, проте їх концентрація знаходиться у межах нормативно допустимих значень. Коефіцієнт екологічної небезпеки твердої фази знаходиться у межах допустимого значення (К < 1), що дозволяє зробити висновок про ступінь екологічної небезпеки твердої фази на рівні прийнятного. Встановлено, що осушувач вертикальний ОВШ-950 забезпечує ступінь осушення бурового шламу залежно від типу бурового розчину, що використовувався, на рівні від 51 % до 82 % для IEP Witer II та глиняно-полімерної основи відповідно. Обґрунтовано взаємозв'язок вищого ступеня осушення для зразків на глиняно-полімерній основі з реологічними властивостями та показником водовіддачі. Встановлено оптимальні дози коагулянта та флокулянта; доведено, що додавання коагулянта алюміній сульфату на рівні 35 % мас. від частки механічних домішок та флокулянта хітозану на рівні 0,4 % мас. з підтриманням кислої реакції середовища (рН на рівні 5–5,5 од.) забезпечує ступінь осушення твердої фази до 95–98 %. Проведено математичне моделювання процесу розділення бурового шламу у полі дії відцентрових сил. Одержано залежності глибини проникнення нафти в ґрунті залежно від параметрів ґрунту, нафти та навколишнього середовища, зокрема визначальним є вологість та пористість ґрунту. Удосконалено технологічну схему екологічно безпечної технології утилізації бурових відходів за рахунок застосування високоефективної центрифуги ОВШ-950 для розділення бурових відходів та інтенсифікації процесу шляхом додавання оптимальних доз коагулянта алюміній сульфату та флокулянта хітозану. Проведено інженерний розрахунок основного обладнання центрифуги ОВШ-950 на основі енергетичних витрат, що дозволяє обґрунтувати доцільність та економічну ефективність її застосування у розробленій технологічній схемі. Оцінено еколого-економічний ефект від впровадження запропонованої технології захисту довкілля за рахунок економії на сплаті екологічного податку та збитку за засмічення ґрунтової поверхні буровими відходами, що становить 2 595,240 тис. грн. Розраховано еколого-економічну ефективність розробленої технології з урахуванням капітальних та поточних витрат на реалізацію проєкту, що складає 328,307 тис. грн.Item Прогнозне оцінювання техногенного навантаження на Каспійське море у результаті зміни інфраструктури морської акваторії(Сумський державний університет, 2021) Габбасова, С.М.Дисертація присвячена вирішенню науково-практичного завдання щодо комплексного екологічного аналізу рівня техногенного навантаження в Каспійському регіоні, впливу зміни інфраструктури регіону на його сталий розвиток, застосування технологій захисту навколишнього середовища для підвищення рівня екологічної безпеки морської акваторії, можливість розвитку співробітництва прикаспійських держав для забезпечення екологічної безпеки. Основними завданнями дисертаційних досліджень було розроблення системи захисту Каспійського моря від техногенного впливу на його акваторію; розроблення рекомендацій щодо зниження імовірності екологічних ризиків Каспійського моря; проєктування регіональної системи раннього сповіщення загрози екологічної безпеки Каспійського моря. Каспійське море є внутрішньою замкненою водоймою, розташованою на значному материковому просторі на межі Європи та Азії, оточена п’ятьма прибережними державами – Республіка Азербайджан, Ісламська республіка Іран, Туркменістан, Республіка Казахстан і Росія. Головною відмінністю Каспію є його мінливість гідрометеорологічних та гідродинамічних режимів, на які впливають як природні, так і антропогенні фактори. Зростає ймовірність екологічних проблем у Каспійському регіоні, пов’язаних зі зміною інфраструктури промисловості. У зв’язку з цим особливої актуальності набуває вивчення процесів як природних, так і тих, що обумовлені господарською діяльністю зі зміною інфраструктури промисловості, що впливають на екологічну стабільність Каспію та сталий розвиток Каспійського регіону. Мета дисертаційного дослідження полягає у підвищенні рівня екологічної безпеки Каспійського моря та реалізації принципів організації раціонального природокористування та сталого розвитку регіону. Автором було поставлено та вирішено такі завдання дисертаційного дослідження: провести аналіз екологічного стану Каспійського моря; визначити основні фактори, що впливають на сталий розвиток регіону; провести екологічний моніторинг Каспійського моря; дослідити екологічний стан та його формування під впливом техногенного впливу; розробити технологію захисту довкілля для утилізації забруднень; оцінити вплив вуглеводневого забруднення Каспію; розробити рекомендації щодо захисту навколишнього середовища від нафтового забруднення; розробити рекомендації щодо зниження виникнення екологічних ризиків; розробити рекомендації щодо створення регіональної системи екологічної безпеки. Автором проаналізовано процеси, що формують екосистему Північного Каспію у природних умовах і, тим більше, у стані стресу при надзвичайних ситуаціях нафтового розливу. Вони настільки складні, різноманітні і взаємозалежні, що прогнозувати їх розвиток в кількісних співвідношеннях фактично неможливо. Стохастичний характер цих процесів досить очевидний. Їх статистичний опис, тобто визначення невипадкових характеристик цих випадкових процесів, потребують виконання величезної кількості моніторингових та експедиційних спостережень на єдиній методичній основі. Сьогодні це неможливо, тому необхідно спиратися на приблизні оціночні характеристики типу часу відновлення, уразливості і чутливості до нафтового забруднення. Звичайно, на разі, ці величини визначені на інтуїтивному рівні, проте їх чітке формулювання в контексті стохастичної моделі дозволить досить обґрунтовано оцінити ризики ураження біоти при аварійних нафтових розливах. Результати сучасних наукових досліджень підтверджують, що море знаходиться під впливом потужних антропогенних впливів, що призводять до певних негативних екологічних наслідків. Так, окремі райони Каспію вже перетворилися в мертві зони, де майже не зустрічаються риби і безхребетні тварини. Загалом, води Каспійського моря характеризуються як "забруднені". Встановлено, що екологічні проблеми Каспію і його узбережжя є наслідком усієї історії екстенсивного економічного розвитку в країнах регіону. На цьому позначаються як довгострокові природні зміни (вікові коливання рівня моря, зміна клімату), так і соціально-економічні проблеми (економічні кризи, регіональні конфлікти, розвиток видобутку нафти тощо). Облік і дослідження техногенних факторів забруднення акваторії Каспійського моря, їх взаємозв’язок із природним середовищем – це складне та багатофакторне завдання. Воно вимагає інформаційної підтримки різних факторних даних і застосування сучасних методів їх аналізу. Автором встановлено, що значної шкоди водним об’єктам завдає сільське господарство за рахунок, переважно, стоку з полів використаних хімікатів (добрив і пестицидів). Через ігнорування встановленої відсоткової норми та легку розчинність мінеральні добрива, що є солями неорганічних кислот (нітратами, фосфатами калію і амонію), мігрують в поверхневі й підземні води. Наслідком їх впливу є підвищення вмісту біогенних елементів у воді, бурхливий розвиток синьо-зелених водоростей, що викликає «цвітіння води» і протікання процесу евтрофікації. Найнебезпечнішими з позицій екологічної безпеки є фосфор- і хлормісткі пестициди, у складі яких є високотоксичні органічні речовини, особливо дихлордифенілтрихлоретан і гексахлорциклогексан. Варто відмітити, що механічні та фізико-хімічні методи боротьби з нафтовими забрудненнями здатні видалити нафту з водної поверхні, однак у боротьбі з емульгованою нафтою і тонкої нафтовою плівкою вони малоефективні. Біоремедіаційний спосіб очищення водної екосистеми допомагає усунути недоліки цих методів і може застосовуватися спільно з ними для більшої ефективності очищення. Автором запропоновано суміщений метод очищення нафтових забруднень, що працює в два етапи і дозволяє досягти високого ступеня очищення. Перший етап очищення – механічний, який забезпечує збір нафти до заданої товщини нафтової плівки, який розраховується на основі фізико-хімічних властивостей нафти і гідродинамічних особливостей морської акваторії, другий – біоремедіаційний. Все вищезазначене підтверджує актуальність теми дисертаційного дослідження, яка має важливе наукове та практичне значення, оскільки спрямована на вирішення актуального науково-практичного питання підвищення екологічної безпеки Каспійського регіону. Автором вперше для зниження техногенного навантаження на Каспійське море проведений комплексний аналіз екологічних проблем, що дозволив виявити річковий стік як переважаюче джерело забруднення морського середовища нафтопродуктами, пестицидами та важкими металами. Автором вперше на підставі проведеного екологічного моніторингу Каспійського моря із урахуванням його екологічного стану методами дистанційного зондування визначені техногенно напружені зони та одержано дані динаміки нафтового забруднення морського середовища. Автором вперше для оцінювання техногенного навантаження на Каспійське море з використанням інтегрально-диференційного методу розроблено систему індикаторів та сигнальних показників якості, що враховує як фізико-хімічні властивості абіотичної компоненти екосистеми, так і параметри еколого- трофічних груп біоти. Автором вперше з метою підвищення екологічної безпеки Каспійського моря під час утилізації нафтових забруднень встановлено закономірності зміни показників рН та газоутворення процесу деструкції нафтових вуглеводнів після внесення гібридного біопрепарату, одержаного на основі біохімічних відходів. Автором вперше розроблені заходи щодо запобігання загроз екологічної безпеки та попередження екологічних ризиків в Каспійському регіоні та запропоновані варіанти удосконалення нормативної бази, яка регламентує екологічну безпеку регіону. Автором розвинуто гідродинамічні моделі розтікання та розливу нафти, що дозволили визначити об’єм і площу нафтової плівки для прогнозування масштабів аварійних розливів нафти в море і зону максимального ураження екосистеми. На підставі проведеного екологічного моніторингу Каспійського моря запропоновано комплекс заходів щодо забезпечення екологічної безпеки та сталого розвитку Каспійського регіону. Обгрунтовано біохімічний спосіб ліквідації нафтових розливів як найбільш ефективний, у результаті чого розроблено та одержано біопрепарат у формі гранул, що містить іммобілізовані активні штами мікроорганізмів, які володіють нафтодеструктивною здатністю. Запропонована технологія утилізації нафтових забруднень із використанням гібридного біохімічного препарату показала високу ефективність деструкції нафти та нафтопродуктів. Реалізовані рекомендації щодо розробки нормативних та методичних матеріалів забезпечення екологічної безпеки та правових відносин прикаспійських держав. Розроблені заходи щодо зниження потенційного екологічного ризику від техногенного впливу антропогенного походження, що дає можливість підвищити рівень екологічної безпеки Каспійського регіону. Результати дослідження впроваджено в навчальний процес кафедри екології та природозахисних технологій Сумського державного університету під час викладання дисциплін "Техноекологія" та "Міжнародне співробітництво в галузі екології". Дисертаційна робота є завершеним дослідженням у науковому напрямку екологічної безпеки. Основні положення, розробка та обгрунтування наукової новизни та практичного значення дисертаційної роботи отримано автором самостійно. Основні результати роботи доповідались та опубліковані в матеріалах міжнародних та всеукраїнських конференцій та наукових виданнях.Item Зниження техногенного навантаження на атмосферне повітря шляхом фільтрації шахтових викидів(Харківський національний університет ім. В.Н. Каразіна, 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; обґрунтувати 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(Харківський національний університет міського господарства імені О.М. Бекетова, 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".