Представлены результаты научных исследований в области геохимии радионуклидов чернобыльского выброса, объясняющие особенности поведения основных дозообразующих радионуклидов в наземных и водных экосистемах. Изложены геохимические и физико-химические основы динамики и прогноза эволюции радиоэкологического состояния загрязнённой окружающей среды.

  Скачати повний текст

На практичному рівні запропоновано вирішення важливої проблеми розширення можливостей екологічного моніторнигу поліциклічних сполук, які виявлють токсичні властивості, в повітряному середовищі шляхом підвищення достовірності аналітичного контролю забруднювачів на основі виявлення нових закономірностей і залежностей. Запропоновано методи удосконалення системи еколого-аналітичного контролю як головної складової екологічного моніторингу поліциклічних сполук шляхом розвитку високочутливих комп'ютерно-хроматографічних систем. Обгрунтовано доцільність спільного використання розрахованих хроматографічних індексів і фізико-хімічних характеристик для виявлення поліциклічних сполук у повітряному середовищі за відсутності еталонів методами високоефективної рідинної та газорідинної хроматографії високого ступеня розподілу речовин. З метою підвищення рівня надійності результатів визначень мікродомішок забруднювачів розроблено системи пригнічення перешкод сигналу детектора. Обгрунтовано способи корекції амплітудно-частотної характеристики фільтра сигналу детектора. Розглянуто склад поліциклічних ароматичних вуглеводнів, що містяться у повітряному середовищі підприємств металургійного комплексу. Показано можливість використання принципів хромато-спектрального аналізу забруднювачів повітряного середовища за відсутності еталонів для виявлення мікродомішок поліциклічних сполук, а також дослідження компонентного складу хімічних продуктів термічної переробки кам'яного вугілля як потенційних забруднювачів.

Уперше науково обгрунтовано вимоги до системи комплексного моніторингу навколишнього середовища регіонального рівня як спостережно-інформаційно-аналітичної системи. Розроблено інформаційно-логічну структуру регіональної системи комплексного моніторингу навколишнього середовища. Запропоновано методи оптимізації інформаційних потоків, обгрунтовано схеми інформаційної взаємодії між суб'єктами регіональної системи комплексного моніторингу НПС. Досліджено інформаційну взаємодію та схеми автоматизованої інтеграції між регіональною системою комплексного моніторингу НПС та територіальними природоохоронними системами дозвільної й інспекторської діяльності.

З використанням методів та підходів системного аналізу досліджено різнотипні екологічно небезпечні процеси різної природи. Запропоновано класифікацію цих процесів, побудовано ієрархічну структуру систем інформаційного забезпечення управління та контролю екологічного становища. Значну увагу приділено процесам, що відбуваються у суттєво важливих для життєдіяльності людства середовищах: атмосфері, грунтових водонасичених шарах, зсуві активних схилів. Розроблено математичні моделі: обробки та відновлення недостатньої первинної вимірювальної інформації, розповсюдження шкідливих газоподібних домішок в атмосфері, що виникають внаслідок хімічних перетворень; очистки водонасичених шарів від шкідливих речовин, напружено-деформованих станів зсувних масивів за умов впливу обводнювального чинника. Наведено модифікований алгоритм розв'язання матричних рівнянь з великою розрідженістю коефіцієнтів, зокрема на базі використання багатопроцесорної обчислювальної техніки з кластерною архітектурою. Здійснено комп'ютерне моделювання за запропонованими методиками.

Запропоновано застосування сплайн-регресії для опису моделей тренда гідрогеохімічних процесів зі структурними змінами. Удосконалено метод побудови кусково-поліноміального тренда, що дозволило врахувати структурні зміни гідрогеохімічних процесів, підвищити інформативність результатів обробки даних і обчислювальну ефективність методу. Запропоновано метод вибору статистичних моделей гідрогеохімічних процесів за рахунок побудови групової оцінки за порівняними результатами застосованих методів статистичного аналізу даних, що дозволило автоматизувати процес вибору.

Проведений аналіз наукових підходів до розробки методології аналізу аномалій у природних екосистемах і побудови короткочасного прогнозу їх розвитку визначив необхідність створення єдиного математичного апарату для опису великого різноманіття різних теоретичних розробок і розвитку теорії прогнозування динаміки аномалій за умов невизначеності за рахунок комплексування даних дешифрування та польових спостережень. Розроблено нові методи комплексного аналізу й обробки різночасових різнорідних даних моніторингу та побудовано логіко-алгебричні моделі, що дозволяють за рахунок єдиного уніфікованого підходу до формування геоінформаційних моделей з описом їх макро- і мікродинаміки скоротити час обробки й оперативно приймати рішення про тип і напрямок подальшого розвитку аномалій з урахуванням їх властивостей. Проведене оцінювання адекватності запропонованих методів і моделей показало доцільність їх використання у разі комплексного аналізу різночасових різнорідних даних для підвищення оперативності прогнозування за умов обмеженої апріорної інформації.

Розглянуто особливості побудови радіаційного моніторингу (РМ) в Україні та світі. Проаналізовано сучасні підходи щодо постановки РМ. Запропоновано міжвідомчий регіональний підхід розвитку РМ в Україні. Проаналізовано результати РМ тритію, радіовуглецю, природної радіоактивності води. Встановлено основні закономірності, надано аспекти оптимізації відповідних напрямків РМ, прианалізовано переваги даних методів вимірювань радону, торону й їх дочірних продуктів розпаду. Вивчено результати участі лабораторії в даних тестах і встановлено роль порівняльних тестів у забезпеченні якості РМ.

Розглянуто питання розробки інтегрованої інформаційної системи екологічного моніторингу регіонального рівня, яка складається з регіонального центру даних, модулів представлення та оброблення інформації суб'єктів екологічного моніторингу, розрахункових модулів. Створення регіонального центру даних дозволило об'єднати дані спостережень за станом атмосферного повітря, що надходять з різних джерел. Це дало можливість оперативного представлення екологічної інформації та дозволило забезпечити сумісну роботу суб'єктів моніторингу. Регіональний центр даних став основою для створення математичних моделей прогнозування розповсюдження домішок у атмосферному повітрі в просторово-часових координатах. Зазначено, що реалізація цих моделей в інформаційній системі дозволяє створювати карти забруднень територій. Створена інформаційна система має низку технологічних досягнень, серед яких слід виділити підтримку формату обміну екологічною інформацією, що використовується в Україні, моделей реплікації для передачі даних на вищі рівні системи, формування звітної та графічної документації. Все це дозволяє автоматизувати типові інформаційні задачі суб'єктів моніторингу.

Подано модель комплексної бальної оцінки та прогнозування впливу гідротехнічних споруд (ГТС) на довкілля та населення, в якій вперше враховується ризик впливу споруд на основі порівняння різних альтернатив і невизначеність експертних оцінок щодо впливу споруд. Запропоновано модель бальної оцінки ризиків впливу ГТС на окремі складові та довкілля в цілому, яка дозволяє об'єктивно зважити всю користь і небезпеки, пов'язані із зміною їх стану в процесі взаємодії зі спорудами. Розроблено інтервальні логарифмічні шкали зміни стану різних складових довкілля, які використовуються для бальної оцінки та прогнозування впливу споруд незалежно від типу показників, що описують стан складових довкілля. Розв'язано задачу оцінки впливу на навколишнє середовище (ОВНС) ефекту спуску водосховища на прикладі тимчасового виведення із експлуатації шлюза-регулятора з метою реконструкції. Набула подальшого розвитку концепція процедури ОВНС як ітераційного (динамічного) процесу, яка залежно від інформації про стан окремих складових і довкілля в цілому дозволяє в будь-який момент визначити тенденції зміни їх стану.

Увагу приділено розробці науково-технічних основ, методів і технічних засобів підвищення екологічної та техногенної безпеки промислового регіону. Наведено результати досліджень, присвячених розробці й обгрунтуванню методології, аналітичного базису та організаційної структури комплексної інформаційно-аналітичної системи екологічного моніторингу. Теоретично обгрунтовано та розроблено методи оцінювання стохастичної та детермінованої складової екологічного ризику регіону, запропоновано підхід, що дозволяє істотно розширити функціональні можливості інформаційних технологій, призначених для регіонального ризикового моніторингу. Вперше запропоновано метод раціонального розміщення мережі постів спостереження за станом атмосферного повітря. Одержані результати служать науково-методичною основою для практичного створення засобів аналізу в системах екологічного моніторингу та підтримки прийняття рішень під час експлуатації об'єктів підвищеної небезпеки на виробничому та регіональному рівні.

Набули подальшого розвитку геоінформаційні технології оцінки просторового розподілу забруднення довкілля шляхом удосконалення методів синтезу геомоделей техногенного навантаження. Проведено інтегральне оцінювання рівня техногенного забруднення довкілля для територіальної одиниці на основі згортки множини різнорідних критеріїв з приведенням їх до форми безрозмірних блочних індексів. Встановлено закономірності просторового розподілу різних форм техногенного забруднення за результатами інтегральної оцінки для Рівненської області, зокрема, в північній частині регіону рівень техногенного забруднення за останні 5 років підвищився на 30 %, що пов’язано із несанкціонованим видобутком мінеральних ресурсів. Запропоновано інформаційну систему структурування та аналізу екологічних даних в задачах підтримки управлінських рішень на обласному рівні.

Розроблено та досліджено методи оцінювання показників техногенних ризиків, пов'язаних із емісією полютантів, на базі ймовірнісної моделі полів концентрацій забруднювальних речовин, у якій враховуються просторово-часова варіабельність фізичних параметрів навколишнього середовища та скінченний час функціонування джерела забруднення. Вперше запропоновано багатофакторну модель розрахунку концентрації забруднювальних речовин, яка, на відміну від існуючих, поєднує геоінформаційні та метеорологічні дані з урахуванням просторово-часового змінення полів концентрації, рельєфу місцевості та стабільності атмосфери, що надає можливість підвищити ефективність прийняття управлінських рішень за умов нестабільності техноекосистем. Удосконалено метод розрахунку координат точок забору проб повітря за допомогою безпілотних літальних апаратів, що дозволяє підвищити точність моделювання поширення полютантів в атмосфері й оцінити інтенсивність викидів для визначення масштабів надзвичайної ситуації. Удосконалено інформаційну технологію екологічного моніторингу атмосфери шляхом інтеграції картографічних і метеорологічних web-сервісів, а також моделювання полів концентрації забруднювальних речовин, що надає можливість забезпечити обгрунтованість прийнятих рішень у завданнях контролю техногенних ризиків.

Вперше створено наукові засади організації комплексу режимних (системних), оперативних та епізодичних спостережень у складі системи моніторингу забруднення атмосферного повітря із застосуванням пересувних екологічних лабораторій, реалізація яких дозволяє розробляти ефективні організаційні й управлінські рішення із забезпечення екологічної безпеки в техногенно навантажених урбосистемах. Вперше формалізовано метод диференціації постів спостережень за станом забруднення атмосферного повітря залежно від місця їх розташування в межах урбосистеми, що дозволить визначати внесок різноякісних джерел забруднення у загальний рівень екологічної небезпеки. Набули подальшого розвитку наукові уявлення щодо структури програм спостережень за якістю атмосферного повітря у частині обгрунтування схеми досліджень рівня фонового електромагнітного забруднення, що дозволяє підвищити ефективність та інформативність системи екологічного моніторингу.

Наведено результати наукових досліджень із розробки комплексної системи екологічного моніторингу атмосферного повітря урбосистем. Запропоновано базову схему побудови концепції екологічного моніторингу атмосферного повітря на муніципальному рівні. Обґрунтовано методологічний підхід до визначення зон активного забруднення, використання якого дозволить оптимізувати мережу стаціонарних постів спостереження за станом атмосферного повітря для ведення екологічного моніторингу урбанізованих територій. Розроблено спосіб побудови мережі стаціонарних постів моніторингу забруднення атмосфери населеного пункту, визначення їх кількості та місць розташування. Розроблено структуру комплексної системи екологічного моніторингу атмосферного повітря урбосистем, взаємодія підсистем в межах якої забезпечує логічне поєднання особливостей їх функціонування із метою забезпечення населення достовірною та диференційованою інформацією. Запропоновано структуру інформаційно-аналітичної системи (ІАС) муніципального моніторингу якості атмосферного повітря. Розроблено теоретико-множинну модель інформаційно-аналітичної системи екологічного моніторингу атмосферного повітря на муніципальному рівні, що включає підсистеми моніторингу параметрів екосистеми, підтримки прийняття рішень, інформаційний комплекс «база даних параметрів – база знань ситуацій» та дозволяє оперативно розпізнавати екологічно небезпечні ситуації та приймати адекватні рішення щодо їх коригування. На прикладі урбосистеми техногенно навантаженого міста Кременчук розроблено програму постійного контролю та спостереження (моніторингу) за забрудненням атмосферного повітря на відповідність вмісту забруднюючих речовин нормам ГДК, інтегровану з існуючою системою спостережень за забрудненням атмосферного повітря.

Досліджено вплив сільськогосподарських процесів на стан земельних ресурсів та прилеглих водних об’єктів засобами контактного та дистанційного моніторингу. ерхонь. Розроблено методологію, яка є науково-методичною основою для побудови картографічних моделей екологічної оцінки сільськогосподарських територій з урахуванням різноманіття вирощувальних гібридів зернових культур і специфіки формування та розвитку зон земельних ділянок із різним ступенем розвитку процесів ерозії ґрунтів. Також дана методологія дозволяє виявляти потенційно підтоплювані, заболочені та опустелювані зони земельних ділянок в умовах обмеженої апріорної інформації шляхом аналізу кліматичних умов та тріангуляційних моделей місцевості; зменшити часові і фінансові затрати на виявлення зон, що піддаються процесам ерозії шляхом зменшення трудовитрат на проведення комплексу польових робіт; створювати картографічні моделі взаємозв’язку між екосистемами водних об’єктів та структурою поверхні посівних площ агропромислових підприємств. Вперше розроблено підхід до моніторингу поверхневих та підземних вод, заснований на моделюванні поверхневого стоку з земель сільськогосподарського призначення методами геоінформаційних технологій. Удосконалено метод побудови картографічних моделей сільськогосподарських земельних ділянок за ступенем вегетації зернових культур, що проводиться за рахунок поєднання контактних досліджень і аналізу даних дистанційного зондування Землі для підвищення оперативності й точності ідентифікації окремих земельних ділянок, що піддаються розвитку ерозійних процесів. Встановлено закономірності перевищення норм гранично допустимих концентрацій хімічних речовин по елементним показникам у водоймищах (в загальному більше ніж на 30%) залежно від об’ємів внесення мінеральних добрив. Запропоновано інформаційно-аналітичну систему підтримки рішень в задачах управління екологічною безпекою земель сільськогосподарського призначення та прилеглих водних об’єктів.