Изложены основы мониторинга окружающей среды, приведены постановления и экологические законы Украины и ООН в этой области. Обсуждены методы очистки воздуха, сточных вод и почв от загрязнений, способы расчёта токсичных выбросов и стоков, утилизации и обезвреживания отходов, а также принципы рационального использования земель.

Проведено еколого-геологічний моніторинг і розроблено технічні засоби та технологічні рішення, спрямовані на підвищення екологічної безпеки досліджених об'єктів нафтогазового комплексу (НГК). Виявлено джерела й агенти забруднення довкілля об'єктами НГК. Проаналізовано сучасний стан еколого-геофізичних досліджень на об'єктах НГК. Виявлено локальні температурні аномалії у приповерхневих шарах у межах зон забруднення нафтою та нафтопродуктами. Теоретично обгрунтовано природу цих аномалій. Розроблено комплексну методику еколого-геологічного моніторингу під час проведення бурових робіт, розміщення відходів буріння й експлуатації підземних сховищ газу. Наведену методику апробовано у межах Бориславського та Полтавського нафтогазопромислових районів. Запропоновано техніко-технологічні засоби та рішення, використання яких дозволило суттєво покращити екологічний стан досліджених територій під час проведення бурових робіт і захоронення відходів буріння.

Розроблено методи, моделі, інформаційні технології моніторингу та ліківідації наслідків надзвичайних природних ситуацій. Запропоновано об'єктно-орієнтовану методологію розробки спеціалізованої інформаційно-аналітичної системи та її компонентів. Розроблено узагальнений метод моделювання проблемної ситуації та метод пошуку прецедентів для розробки бази знань з текстів опису ситуацій експертами. Запропоновано модель природного середовища й адаптивний метод розробки структури підсистеми з використанням алгоритмічної мови ситуаційно-структурних схем алгоритмів. Наведено метод моніторингу надзвичайних природних ситуацій. Розвинуто метод повторного використання керуючих рішень. На підставі результатів проведених теоретичних і експериментальних досліджень вирішено проблему розробки інформаційної технології для створення адаптивних до умов застосування підсистем збору, передачі, обробки та відображення інформації щодо моніторингу та ліквідації наслідків надзвичайних ситуацій.

Досліджено проблему організації системи контролю за станом техногенного забруднення навколишнього середовища з метою покращання екологічної ситуації. Розроблено 44 методики для визначення концентрацій шкідливих речовин у повітрі робочої зони, атмосфері населених місць і воді. Одержано результати моніторингу довкілля Чернівців і Маріуполя, які стали надійним фундаментом для управління якістю навколишнього середовища. Проведено порівняльну оцінку державних методів взяття та аналізу проб з методологіями США, що забезпечило усвідомлення надійності одержаних даних. За результатами проведених експериментальних досліджень доведено ефективність застосування природних сорбентів Кримського кілу та Черкаського бентоніту для вилучення важких металів з забруднених вод. Підібрано водорозчинні полімери, здатні ефективно адсорбуватися на частинках природного мінералу, викликаючи флокуляційне структурування, що супроводжується освітленням розчину та переходом сфлокульованої маси разом з адсорбованими металами в осад.

Розроблено методику комплексного застосування геоінформаційних систем (ГІС) і космічної інформації для вирішення задач кризового моніторингу. Створено концептуальну модель ГІС-технології у вигляді формалізованого структурного графа, яка містить базу еколого-технічної і соціально-економічної інформації, моделі надзвичайних ситуацій, програму формування цифрових карт ландшафтно-промислових комплексів, методики та комп'ютерні програми для вирішення завдань кризового моніторингу й орієнтована на використання космічної інформації дистанційного зондування Землі (ДЗЗ). Запропоновано методи дешифрування космічних знімків для інтеграції матеріалів аерокосмічної зйомки у ГІС з використанням просторово-частотного аналізу, марковських моделей зображень, фрактальної геометрії. Наведено методику моделювання та прогнозування різних сценаріїв розвитку екологічної обстановки в регіоні у разі виникнення кризових ситуацій. Удосконалено методи оцінки рівня техногенного навантаження з урахуванням геологічних умов регіону дослідження.

Вперше для Надвірнянського нафтогазопромислового району обгрунтовано концепцію системи локального екологічного моніторингу компонентів довкілля, створену на базі використання сучасних геоінформаційних технологій. Розроблено комп'ютерну систему екологічного моніторингу компонентів довкілля. Здійснено обробку реальної інформації з застосуванням оптимального поєднання можливостей геоінформаційної системи Map Info та бази даних Microsoft Access. На підставі одержаних даних наведено об'єктивну оцінку екологічного стану компонентів довкілля та екологічної ситуації на території Надвірнянського нафтогазопромислового району. Запропоновано методологію комплексної оцінки екологічного стану компонентів довкілля. Розроблено схеми геоекологічного районування з виділенням зон і смуг з різним ступенем екологічної напруги. Нову систему локального екологічного моніторингу компонентів довкілля рекомендовано використовувати в нафтогазовидобувних районах.

Розроблено методологію створення системи технічного забезпечення складних інформаційних систем (на прикладі Державної системи моніторингу довкілля (ДСМД)) та здіснено оптимізацію комплексів засобів вимірювальної техніки систем моніторингу довкілля. Проаналізовано стан оснащення засобами вимірювальної техніки існуючих систем моніторингу довкілля та визначено їх відповідність завданням і сучасним вимогам. Наведено методику збору та підготовки даних для дослідження відповідної інформації щодо оснащення аналітичних лабораторій. Розроблено бази даних, що дають змогу удосконалити процес прийняття управлінських рішень з екологічної безпеки та за надзвичайних ситуацій. Визначено рівень розробок з питань технічного забезпечення складних інформаційних систем. Узагальнено дані публікацій з даної проблеми. Розроблено модель структури щодо технічного забезпечення ДСМД, визначено його основні цілі та задачі, а також принципи розбудови і склад технічного забезпечення всієї ДСМД. Запропоновано методики, алгоритми та критерії оптимізації комплексів засобів вимірювальної техніки.

Розроблено та досліджено засади побудови та розвитку теорії інформаційно-вимірювальних систем (ІВС) для оперативного виявлення у повітряному середовищі хімічних речовин за умов дії інтенсивних завад і шумів. Створено методику побудови за загальною технологією мікроелектромеханічних систем (МЕМС) двоканальної ІВС, за якою використання двох ідентичних матриць хімічних сенсорів дозволяє сумістити у часі процес регенерації чутливих елементів однієї матриці з процесом вимірювання сигналів другої матриці та забезпечити високу швидкодію та точність вимірювання. Запропоновано спосіб різницевого вимірювання сигналів хімічних сенсорів, за яким чутливі елементи двох ідентичних мультисенсорних матриць (МСМ) почергово обдуваються повітрям з хімічними речовинами та відновлювальними газами, а вихідні сигнали вимірюються першим і другим вимірювальними каналами. Одержано залежності для визначення впливу випадкових завад на результати вимірювання інформаційно-аналітичних сигналів МСМ і показано, що запропонований спосіб різницевого вимірювання за низьких частот флуктуації випадкових завад дозволяє суттєво зменшити випадкову похибку. Запропоновано метод ідентифікації багатопараметричних масштабованих нечітких образів, що дало змогу аналізувати сигнали МСМ і проводити розпізнавання хімічних речовин за дії інтенсивних завад. Розроблено імітаційну модель системи, яка дозволяє дослідити її метрологічні характеристики.

Розглянуто питання підвищення екологічної безпеки функціонування морських портів шляхом вдосконалення та впровадження системи комп'ютеризованого екологічного моніторингу перевантаження шкідливих рідин (ПШР). Показано, що вона функціонує в режимі екологічного контролю процесів перевантаження та дозволяє формувати заходи з забезпечення екологічної безпеки на етапі запобігання аварійній ситуації та приймати рішення з ліквідації аварійних розливів нафти у реальному часі. Сформовано комплексний критерій екологічної небезпеки процесів ПШР на основі системного підходу й удосконалено механізм оптимального розподілу ресурсів за умов вибору заходів з забезпечення екологічної безпеки з урахуванням даного критерію. Запропоновано критерій оптимізації процесів поповнення, зберігання та розвантаження нафти та нафтопродуктів у акваторіях морських портів з урахуванням екологічних наслідків.

Індекс рубрикатора НБУВ: Б1 с7,022

Рубрики:

Охорона природи. Екологія

Шифр НБУВ: РА389635 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Запропоновано модель моніторингу, яка враховує структурний аналіз й ідентифікацію динамічних параметрів структур, спектральні характеристики яких покладено в основу в області сейсмічного та нижньої частини акустичного діапазону частот - надзвичайно важливі теми в їх моніторингу з метою пророкування істотних змін у динамічних характеристиках об'єктів, що є джерелом емісії в експерименті сигналів, які реєструються. Запропоновано методологію для ідентифікації головних структурних параметрів, таких як головні власні частоти та добротність структури на цих частотах, як важливі характеристики стійкості досліджуваних об'єктів. Проаналізовано методологію експертизи відгуку структури на динамічне навантаження, що може бути будь-якою: екологічною (вітер, морські хвилі, рух транспорту) або штучно викликаної за допомогою тестуючих сигналів. Розглянуто модель для спостережених даних у польовому експерименті, що полягав у тому, що в пасивному моніторингу вимірявся природний фон об'єкта колонного типу в сейсмічному діапазоні частот. Розглянуто дві сторони проблеми активного сейсмічного моніторингу. Перша - це оптимальний вибір характеристик зондувального сигналу та реакція середовища на цей сигнал на фоні перешкод. Друга - відображення відгуку середовища в безлічі експериментів в один відгук для збільшення співвідношення сигнал-перешкода. За цього оптимальним чином враховуються неминучі флуктуації параметрів зондувального сигналу від експерименту до експерименту й апріорі одержані розподіли ймовірностей цих флуктуацій. Запропоновано методи виявлення сигналу на фоні мікросейсмічного шуму.

Розроблено теорію активного моніторингу за умов флуктуації параметрів зондуючого сигналу. Запропоновано ефективний метод аналізу природних і штучних об'єктів, власні частоти, яких знаходяться в сейсмоакустичному діапазоні частот. Активний моніторинг має на увазі зондування об'єкта дослідження сигналами потужності та спектрального діапазону, що відповідають даному об'єкту, тобто такими, що забезпечують відгук, що несе максимум інформації про структуру об'єкта у разі мінімального впливу на сам об'єкт. Запропоновано експрес-метод пошуку нафтогазоносних покладів і розглянуто приклад його використання в польових спостережень.

Проаналізовано екологічні показники для оцінки стану навколишнього природного середовища та вибору пріоритетних екологічних індикаторних показників для комплексної оцінки стану навколишнього природного середовища в Україні. Вперше здійснено відбір екологічних індикаторних показників методом аналізу ієрархій та розроблено Систему екологічних індикаторних показників для оцінки стану навколишнього природного середовища в Україні, за допомогою якої можна провести комплексну оцінку стану навколишнього природного середовища в Україні, або в окремому регіоні. Система складається з 9 напрямів, зокрема забруднення атмосферного повітря, зміна клімату, водні ресурси, біорізноманіття та ліси, земельні ресурси та грунти, сільське господарство, енергетика, транспорт, поводження з відходами. Теоретично обгрунтовано класифікацію екологічних індикаторних показників за напрямами для зручності здійснення оцінки стану навколишнього природного середовища. Розроблено загальні методи визначення та застосування екологічних індикаторних показників у звітних доповідях про стан навколишнього природного середовища. Удосконалено методологію інтегральної оцінки стану навколишнього природного середовища на підставі екологічних індикаторних показників в регіоні. Встановлено, що вона дозволяє порівнювати між собою стан навколишнього природного середовища в різних регіонах України, визначати головні чинники, які викликають тиск на нього, контролювати ефективність впровадження природоохоронних заходів та приймати управлінські рішення щодо поліпшення ситуації в регіонах.

Вперше запропоновано новітній тип технічних біосенсорів для контролю за станом довкілля у районах промислово-насичених (Дніпропетровська область), промислово-забруднених в т. ч. внаслідок військових дій (Донбас), регіонах важкодоступних (Карпати), із застосуванням розроблених технічних інформаційних систем і відповідних математичних методів. Вперше запропоновано технічну систему збирання та обробки даних щодо довкілля, в якій біосенсори поєднані електричними сигналами з вимірювальними приладами, комп'ютерними засобами, система об'єднує в собі також алгоритми обробки даних та методи екомоніторингу. Вперше розшифровано фізичний молекулярний механізм дії деяких екологічно шкідливих та токсичних речовин - ароматичних вуглеводнів на біологічні організми різних рівнів ієрархії, створено математичні моделі цих процесів на основі аналізу електричних сигналів біосенсора. Вперше розроблено методи та пристрої-біосенсори, що дозволяють вимірювати вплив токсичних речовин набагато точніше (на кілька порядків) за існуючі. Вперше започатковано нові типи методів кількісного та якісного аналізу органічних забруднювачів, що дозволяє подальшу розробку експертної технічної системи з виявлення та діагностики екотоксинів у довкіллі та відповідних засобів з їх нейтралізації. Вперше застосовано оригінальний метод оптичної реєстрації молекулярних структур нейронів мозку в стані токсичного ураження, на ранніх стадіях дії канцерогенних речовин.

Наведено вирішення актуальної науково-прикладної проблеми розробки інформаційної технології для підвищення ефективності процедури рішень щодо мінімізації шкідливих викидів в екосередовище. Обґрунтовано відбір та опрацювання нестандартних даних - метод лазерного зондування середовища й оптогальванічні фізико-хімічні ефекти, необхідні для побудови структури та засобів сенсорів відбору потоків даних систем моніторингу екосередовища енергоактивних об'єктів теплових електростанцій і техногенних об'єктів на підставі розробки нових інформаційних технологій відбору й опрацювання різнорідних даних, їх інтерпретація для оцінки рівня забруднення, концентрації викидів, ризиків аварій. Розроблено метод побудови фотометрів та інформаційно-вимірювальних систем із лазерними сенсорами з використанням методу теорії дистанційного лазерного зондування об'єкта, що є підставою відбору даних про концентрацію пилу в атмосфері та домішок в технологічних і водних розчинах.

Увагу присвячено вирішенню завдання розробки методик виявлення набору характерних ознак - сигнатур акустичних і вторинних електромагнітних полів антропогенних об'єктів, визначенню параметрів фонового шумового сигналу для ефективного виділення на його фоні корисного сигналу, визначенню впливу середовища поширення та стану підстильної поверхні на корисний сигнал і подальшого використання отриманої інформації в системах моніторингу довкілля. Звернуто увагу на збіг особливостей акустичних і вторинних електромагнітних випромінювань природних і антропогенних об’єктів, що є перспективним при розробленні методик моніторингу довкілля. Розроблено методику оцінки дальності виявлення джерел акустичного випромінювання в умовах впливу його загасання в атмосфері й інтерференційного ослаблення земною поверхнею. Теоретично обґрунтовано можливість виявлення об'єктів наземної та повітряної техніки за їх акустичним випроміненням на віддаленнях в кілька кілометрів. Показано можливість опису спектрів джерел шуму фрактальними залежностями. Запропоновано спосіб визначення сигнатур в радіолокаційних портретах на основі акустичних портретів і оптичних зображень об'єктів техніки. Запропоновано використання вкладених напівмарківських процесів при описі просторово-часової нестаціонарності сигналу, розсіяного ділянками суші, що вкриті рослинністю. Створено імітаційні моделі акустичних шумів місцевості та об'єктів, а також радіолокаційних відбиттів від суші, які дозволяють здійснювати оцінку робочих характеристик систем акустичної розвідки й активно-пасивних систем радіолокації. Показано можливість використання систем виявлення, що використовують фізичні поля різних діапазонів частот і природи, при створенні роботизованих комплексів, вбудованих в смарт-грід систему розподіленого інтелекту, для підвищення їх живучості та ефективності застосування.

Роботу присвячено розв’язанню актуальної й важливої науково-технічної задачі розроблення стохастичної інформаційної технології моніторингу параметрів навколишнього середовища в сучасній концепції ІоТ з урахуванням апріорної невизначеності джерел інформації та можливості виникнення кризових ситуацій. Проведено аналіз принципів побудови, технологічних рішень і напрямів розвитку систем моніторингу в концепції ІоТ, у результаті чого виявлено недоліки відомих підходів і доведено необхідність створення математичних моделей, методів, комунікаційних протоколів мереж WSN з випадковим доступом і відповідних інформаційних технологій моніторингу для забезпечення високої продуктивності, якості і живучості їх функціонування. Удосконалено стохастичні моделі функціонування бездротових сенсорних мереж, що дозволило оцінити ймовірність колізії сигналів і ефективніше проектувати протоколи комунікації ІоТ. Удосконалено метод моніторингу параметрів навколишнього середовища, що дало можливість забезпечити своєчасне та оперативне надходження інформації від первинних джерел інформації із заданими показниками якості для ефективного прийняття управлінських рішень. Отримала подальший розвиток інформаційна технологія моніторингу, яка дала змогу розробити програмно-технічний комплекс моніторингу параметрів навколишнього середовища реального часу із використанням ефективних засобів Arduino, JavaScript, NodeJs, HTML та CSS.

Увагу присвячено вирішенню актуальної наукової задачі, яка пов'язана з удосконаленням системи екологічного моніторингу з використанням дистанційно-пілотованих літальних апаратів (ДПЛА) за рахунок розробки нових моделей та методів оцінювання якості виконання завдань екологічного моніторингу засобами ДПЛА. Розвинуто методику проведення екологічного моніторингу з використанням ДПЛА для комплексного оцінювання техногенного забруднення навколишнього середовища, яка на відміну від існуючих, враховує особливості території спостереження, що дозволяє підвищити достовірність і оперативність збору даних про характер впливу на навколишнє середовище. Запропоновано аналітичну модель оцінювання якості виконання завдань екологічного моніторингу засобами ДПЛА, особливістю якої є урахуванням специфіки визначення характеру антропогенного впливу на стан довкілля за допомогою удосконалення апаратури екологічного спостереження шляхом оптимізації структури та параметрів бортового обладнання літального апарату. Розроблено алгоритм керування ДПЛА екологічного спостереження, який на відміну від існуючих забезпечує стабілізацію об'єкта й оперативно програмованої траєкторії, яка забезпечує підвищення точності оцінювання екологічної безпеки об'єктів спостереження за допомогою використання каналу зв'язку з ДПЛА. Зазначено, що практичне значення отриманих результатів полягає в тому, що на основі вдосконаленого науково-методичного апарату використання ДПЛА в системі екологічного моніторингу можна розробити підходи комплексного спостереження навколишнього середовища заданої території, побудувати екологічні карти техногенного характеру на основі застосування бортової апаратури ДПЛА, реалізувати пропозиції щодо проведення якісного оцінювання та контролю параметрів навколишнього середовища при вирішенні завдань екологічного моніторингу, що дозволяє підвищити достовірність визначення характеру та властивостей антропогенних зон впливу.