Видання, зареєтровані у фондах бібліотеки
Permanent URI for this communityhttps://devessuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/56
Browse
99 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 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 Методичні вказівки до виконання практичної роботи "Оцінка ризику загрози здоров'ю за впливу радіації" із дисципліни "Екологічні ризики та стратегії прийняття рішень"(Сумський державний університет, 2025) Фалько, Віра Володимирівна; Falko, Vira VolodymyrivnaМета роботи - надати студентам знання та вміння щодо оцінювання ризику загрози здоров'ю під час впливу радіації. За результатами дослідження формулювати висновки, запропонувати рекомендації щодо зменшення впливу радіації на здоров’я людини.Item Методичні вказівки до практичної роботи "Оцінка ризику загрози здоров'ю за впливу порогових токсикантів" із дисципліни "Екологічні ризики та стратегії прийняття рішень"(Сумський державний університет, 2025) Фалько, Віра Володимирівна; Falko, Vira VolodymyrivnaМета роботи - надати студентам знання та вміння щодо оцінювання ризику загрози здоров'ю під час впливу порогових токсикантів. За результатами дослідження формулювати висновки, запропонувати рекомендації щодо зменшення впливу порогових токсикантів на здоров’я людини.Item Методичні вказівки до практичної роботи на тему "Оцінювання ризику загрози здоров'ю в разі впливу безпорогових токсикантів" із дисципліни "Екологічні ризики та стратегії прийняття рішень"(Сумський державний університет, 2025) Фалько, Віра Володимирівна; Falko, Vira VolodymyrivnaМета роботи - надати студентам знання та вміння щодо оцінювання ризику загрози здоров'ю під час впливу безпорогових токсикантів. За результатами дослідження формулювати висновки, запропонувати рекомендації щодо зменшення впливу безпорогових токсикантів на здоров’я людини.Item Процес формування нових екологічно безпечних добрив пролонгованої дії на основі сировини фосфоритових родовищ(Сумський державний університет, 2022) Яновська, Ганна Олександрівна; Yanovska, Hanna Oleksandrivna; Вакал, Сергій Васильович; Vakal, Serhii Vasylovych; Артюхов, Артем Євгенович; Artiukhov, Artem Yevhenovych; Вакал, Вікторія Сергіївна; Vakal, Viktoriia Serhiivna; Школа, Вікторія Юріївна; Shkola, Viktoriia Yuriivna; Зеленський, Анатолій Миколайович; Zelenskyi, Anatolii Mykolaiovych; Скляр, Василь Іванович; Skliar, Vasyl Ivanovych; Рудавіна, Наталія Михайлівна; Rudavina, Nataliia MykhailivnaГлобальні кліматичні зміни, які відбуваються в світі, вже призводять до необхідності перегляду підходів до функціонування аграрного сектору в Україні і номенклатури туків, що можуть забезпечити стале вирощування сільськогосподарських культур. Слід зазначити, що для подолання глобальної продовольчої кризи виробництво зерна в Україні та інших країнах необхідно збільшити за рахунок впровадження інноваційних технологій ведення сільського господарства, спрямованих на підвищення родючості землі та врожайності сільськогосподарських культур за зменшених викидів CO2, зниження антропогенного навантаження на довкілля, а також ефективне виробництво добрив на основі переходу до зеленої енергетики та альтернативних джерел енергії [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7]. У зв’язку з цим широке застосування традиційних азотних добрив потребує підвищення коефіцієнта використання поживних речовин. Одним із варіантів вирішення цієї проблеми є уповільнення швидкості розчинення гранул азоту і, відповідно, більш повноцінне живлення рослин шляхом їх капсулювання полімерними та фосфоровмісними оболонками. Останнім часом, у тому числі авторським колективом, уже розроблено низку органо-мінеральних добрив, які дозволили підвищити на 20–30 % урожайність досліджуваних культур і вміст гумусу в ґрунті, зменшити непродуктивні втрати азоту під час їх виробництва та використання. Такого ефекту вдалося досягти шляхом введення в фосфоровмісне покриття азотного ядра гранули мікроелементів, гуматів натрію, калію, кальцію, а також біовугілля. Водночас, збільшення посушливих днів у період вегетації рослин не дозволяє розкрити потенціал капсульованих добрив пролонгованої дії, що веде до суттєвих втрат врожаю і економічних збитків. Нагальною потребою сьогодення є розробка рецептур добрив, що дозволяють посилити механічну міцність рослин, забезпечити їх стійкість до різноманітних негативних факторів. Одним із шляхів вирішення зазначеного протиріччя є розробка органо-мінеральних комплексів пролонгованої дії, в якому доцільно застосовувати натуральні мінерали та сполуки. Такий підхід стимулює зусилля дослідників на розробку складу покриття, яке буде за рахунок пористості зберігати вологу в ґрунті й уміст корисних речовин. Поживні властивості вивчених раніше фосфат-глауконітових концентратів пропонується посилити таким сорбентом, як діатоміт, який є осадовою гірською породою. Відмінною особливістю цього компоненту є його пориста структура й високий уміст кремнієвих сполук, які мають біогеохімічну активність і покращують обмін азоту й фосфору в тканинах рослин. Дрібнодисперсний діатоміт знаходить також самостійне застосування як натуральний біоінсектицид. Отримані методом окатування капсульовані добрива містять 22 % N, 7 % P2O5, 5,5 % SiO2. Статична міцність 1,72 МПа. Мікроскопічні дослідження наведених зразків дрібнодисперсного діатоміту та капсульованого карбаміду, виконані на скануючому електронному мікроскопі, показують, що порошок діатоміту є частинками переважно розміром не більше 20 мкм. При цьому на окремих частках є пори розміром не більше 600 нм. Спектральний аналіз зразка показує, що основним елементом є силіцій. Дослідження поверхні фосфатовмісного покриття гранули дозволило визначити, що включення до складу покриття дрібнодисперсного діатоміту формує щільнішу пористу структуру. Наявність пористих частинок діатоміту по всій товщині капсульного шару дозволяє створити розвинену пористу поверхню не тільки для пролонгуючого ефекту дії азотного ядра на гранули, але і для акумуляції вологи ґрунту, що дає можливість у поєднанні з кремнієвими сполуками, які знаходяться в складі покриття, підвищити стресостійкість рослин у засушливий період вегетації. Наявність кремнієвих сполук у складі гранул знижує небезпеку пошкодження посівів, підвищує стійкість рослин до дії шкідливих речовин і хвороб, а також зменшує накопичення важких металів у сільськогосподарській продукції. Проведені розрахунки показників оцінки відповідності нового виду добрива інтересам усіх суб’єктів ринку свідчать про прийнятність виробництва та виведення на ринок нового виду добрива. Запровадження нового виду добрива у сферу виробництва та споживання сприятиме зростанню безпеки не лише виробника та споживача, а й сприятиме підвищенню рівня національної безпеки, глобальної конкурентоспроможності країни, інклюзивному та «зеленому» зростанню економіки, прискоренню досягнення Цілей сталого розвитку та кліматичної нейтральності.Item Детінізація та регуляторна ефективність екологічного оподаткування: оптимізаційне моделювання для забезпечення національної безпеки та раціонального природокористування(Сумський державний університет, 2022) Самусевич, Ярина Валентинівна; Samusevych, Yaryna Valentynivna; Теницька, Ірина Анатоліївна; Tenytska, Iryna Anatoliivna; Гуменна, Юлiя Григорiвна; Humenna, Yuliia Hryhorivna; Кобушко, Яна Володимирівна; Kobushko, Yana Volodymyrivna; Вороненко, В'ячеслав Ігорович; Voronenko, Viacheslav Ihorovych; Рекун, Максим Юрійович; Rekun, Maksym Yuriiovych; Тютюник, Інна Володимирівна; Tiutiunyk, Inna Volodymyrivna; Височина, Аліна Володимирівна; Vysochyna, Alina Volodymyrivna; Вакуленко, Ігор Анатолійович; Vakulenko, Ihor Anatoliiovych; Миненко, Сергій Володимирович; Mynenko, Serhii Volodymyrovych; Скворцова, Поліна Олексіївна; Skvortsova, Polina Oleksiivna; Востриков, Павло Миколайович; Vostrykov, Pavlo Mykolaiovych; Агафонова, Є.О.; Сергієнко, Юлія Сергіївна; Serhiienko, Yuliia Serhiivna; Городецька, М.О.; Король, А.С.Об`єкт дослідження – економічні відносини, що виникають між органами державної влади та бізнесом в процесі формування та функціонування системи екологічного оподаткування. Мета роботи – наукове обґрунтування оптимального навантаження з екологічних податків та їх співвідношення з іншими податками, при якому забезпечується не лише фіскально-регуляторна ефективність екологічних податків, але й рівень сукупного податкового навантаження стає оптимальним, досягається баланс у ланцюзі "національна безпека – детінізація економіки – раціональне природокористування". Під час дослідження використано такі методи як логіко-історичний, системно-структурний аналіз, багатофакторний регресійний та кореляційний аналіз, панельний регресійний аналіз, аналіз часових рядів, каузальне моделювання, лагове моделювання, бібліометричний аналіз. Емпірично підтверджено позитивний вплив екологічного оподаткування на покращення ряду параметрів екологічної, енергетичної та економічної безпеки, а також на детінізацію економіки. Побудовано рейтинги окремих типів екологічних податків за рівнем їх регуляторної ефективності у розрізі різних об’єктів оподаткування. Ідентифіковано національну специфіку каузальних взаємозв’язків між екологічним оподаткуванням та тіньовою економікою. Формалізовано систему детермінант забезпечення раціонального природокористування, безпеки та детінізації національної економіки, що комплексно поєднує соціально-економічне та регуляторне середовище.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.