Висновки

1. Регіональна соціальна безпека – постійна доступність достатньої кількості соціальних гарантій і благ для нормальної життєдіяльності населення регіонів. У періоди економічних криз та проведення соціально-економічних реформ посилюється регіональна диференціація рівнів соціальної безпеки. Суспільно-географічний підхід до виявлення ступеня регіональної соціальної безпеки ґрунтується на оцінці та аналізі трьох груп загроз соціальної безпеки, що мають економічне, демографічне та гуманітарне походження.

2. Для суспільно-географічної оцінки регіональної соціальної безпеки найдоцільніше виділити 4 групи індикаторів загроз: індикатори демографічних загроз (низький коефіцієнт народжуваності, високі коефіцієнти смертності та природного скорочення населення, висока частка пенсіонерів та значне переважання жінок у статевій структурі населення) та працересурсних загроз (низький рівень зайнятості, високий рівень зареєстрованого безробіття та безробіття визначеного за методикою МОП, значне навантаження на одне вільне робоче місце), загроз добробуту (низькі показники ВВП та ВДВ на одну особу, середньомісячної заробітної плати, грошових доходів та витрат на душу населення, незначний обсяг реалізованих послуг на одну особу) та поширення соціальних негараздів (високий рівень захворюваності на активний туберкульоз, високий рівень злочинності, самогубств, вбивств та навмисних пошкоджень, значна кількість потерпілих на виробництві).

3. Суспільно-географічний аналіз соціальної безпеки передбачає виявлення її регіональних особливостей, з’ясування чинників соціальної безпеки регіонів, типізацію регіонів щодо загроз соціальної безпеки. Це є необхідною умовою для розробки заходів регіональної соціальної політики. Регіональна політика соціальної безпеки – це сфера державної діяльності, що пов’язана з реалізацією соціальних інтересів у регіонах та їх захистом від різноманітних загроз.

4. Загальна схема суспільно-географічного дослідження регіональної соціальної безпеки визначається як послідовність взаємозв’язаних етапів: теоретико-методологічного (розробляється концепція суспільно-географічного дослідження регіональної соціальної безпеки); оцінкового (здійснюється оцінка територіальних поєднань умов та факторів, які впливають на рівень соціальної безпеки регіонів); аналітичного (здійснюється аналіз соціальної безпеки регіонів України за складом загроз, проводиться кластеризація регіонів за кожною групою загроз); синтетичного (проводиться типізація регіонів за інтенсивністю поширення соціальних лих і темпами їх зростання, складом загроз і інтенсивністю їх прояву з визначенням пріоритетних напрямків соціальної політики для кожного типу).

5. Для здійснення політики соціальної безпеки в Україні достатньо напрацьована правова база, яка постійно змінюється і вдосконалюється, діють різноманітні управлінські структури державного і регіонального рівнів. Соціально-економічні чинники (трансформаційні процеси в економіці, скорочення виробництва, розселення населення, рівень урбанізації регіону, освітньо-професійний рівень населення, рівень його релігійності тощо) та екологічні умови життєдіяльності населення характеризуються значною територіальною диференціацією і неоднозначним впливом на рівень соціальної безпеки.

6. У результаті регіонального аналізу демографічної якості населення, рівня напруженості на ринку праці, рівня добробуту населення, поширення соціальних негараздів виявлені територіальні відміни їх поширення в Україні. Причинами територіальної диференціації є структура, спеціалізація та рівень розвитку господарського комплексу регіону, рівень урбанізованості території, економіко-географічне положення, історико-культурні традиції. Проведена кластеризацію регіонів за індикаторами загроз соціальної безпеки стосовно демографічної ситуації, функціонування ринку праці, добробуту населення та прояву соціальних негараздів передбачає виділення по шість кластерів для кожного виду загроз. Кластер з найнижчим рівнем демографічних загроз соціальної безпеки утворює м. Київ та Закарпатська область, а з катастрофічним – Чернігівська область; з найнижчим рівнем напруженості на ринку праці – м. Київ, критичним – Тернопільська, Чернівецька, Рівненська, Черкаська та Херсонська області; з найнижчим рівнем загроз добробуту населення – м. Київ, катастрофічним – Тернопільська, Чернівецька, та Закарпатська області; з найнижчим рівнем загроз поширення соціальних негараздів – Закарпатська, Івано-Франківська, Чернівецька, Львівська, Тернопільська області, катастрофічним – Донецька, Луганська та Херсонська області.

7. Регіональний аналіз індикаторів загроз соціальної безпеки за інтенсивністю поширення та темпами їх зростання дає підстави виділити три типи регіонів України: регіони, де поширення соціальних негараздів суттєво не загрожує регіональній соціальній безпеці; регіони, де соціальні негаразди мають гірші за середні в Україні негативні значення і суттєво впливають на регіональну соціальну безпеку; регіони, де соціальні негаразди зумовлюють низький рівень регіональної соціальної безпеки. Проведено типізацію регіонів України за складом та інтенсивністю прояву загроз соціальної безпеки, виділено п’ять типів регіонів: м. Київ, де рівень соціальної безпеки є найвищим і всі індикатори загроз соціальної стабільності мають найнижчі рівні свого прояву; Донецька, Луганська, Дніпропетровська, Запорізька області, основними загрозами регіональної соціальної безпеки в яких є критичний рівень поширення злочинності та соціальних хвороб, депопуляція населення, його старіння, неконтрольовані трудові міграції, низький рівень добробуту населення, значна поляризація населення за доходами; Харківська, Одеська області та АР Крим, загрозами регіональної соціальної безпеки в яких є низький рівень життя населення, значне поширення соціальних хвороб, депопуляція населення; Вінницька, Житомирська, Київська, Кіровоградська, Миколаївська, Полтавська, Сумська, Херсонська, Черкаська, Чернігівська області, основними загрозами регіональної соціальної безпеки в яких є критично низький рівень добробуту населення, поширення бідності, критичний рівень депопуляції населення, його старіння, неконтрольовані трудові міграції, високий рівень безробіття населення; Львівська, Закарпатська, Івано-Франківська, Чернівецька, Волинська, Рівненська, Тернопільська, Хмельницька області, основними загрозами регіональної соціальної безпеки в яких є критичний стан напруженості на ринку праці, поширення неконтрольованих трудових міграцій, низький рівень життя населення, поширення бідності. Для виділених п’яти типів регіонів визначені пріоритети соціального розвитку. Суспільно-географічними критеріями соціальної безпеки регіонів при цьому є зростання середньої тривалості життя населення, рівня його зайнятості та доходів.

Екологічна безпека регіонУ: методи та засоби її забезпечення в умовах виникнення екстремальних ситуацій у навколишньому середовищі

Спеціальність 21.06.01 – екологічна безпека

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Харків – 2004

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Харківському національному університеті радіоелектроніки

Міністерства освіти і науки України.

Науковий керівник: доктор географічних наук, професор Кузін Олександр Костянтинович, Український науково-дослідний інститут екологічних проблем, заступник директора з наукової роботи

Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор Шмандій Володимир Михайлович, Кременчуцький державний політехнічний університет, м. Кременчук, завідувач кафедри екології

кандидат технічних наук Грінь Світлана Олександрівна, Національний технічний університет “ХПІ”, м. Харків, доцент кафедри хімічної технології та промислової екології

Провідна організація: Національний гірничий університет Міністерства освіти і науки України, м. Дніпропетровськ

Захист відбудеться 24.12.2004 р. о 13-30 годині, на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.812.01 в Українському науково-дослідному інституті екологічних проблем за адресою: 61166, м. Харків, вул. Бакуліна, 6.

З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Українського науково-дослідного інституту екологічних проблем (61166, м. Харків, вул. Бакуліна, 6).

Автореферат розісланий 22.112004 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради Жуковський Т.Ф.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Середовище проживання у будь якому урбанізованому регіоні України, а також процеси, що виникають у ньому, неоднозначні та мають безліч екологічних проблем, які спричиняють небезпеку для існування людини та біоти загалом.

Останнім часом дослідження з проблем екологічної безпеки (ЕБ) активно проводяться такими провідними фахівцями, як Данілішин Б.М., Дорогунцов С.І., Лісіченко Г.В., Мойсеєв М.Н., Качинський А.Б., Фролов К.В., Шмандій В.М., Яковлєв Є.О., Трофімчук О.М., Реймерс М.Ф. та іншими.

Стверджується, що необхідно розробляти теорію розвитку регіону, а це потребує створення спеціальної наукової програми, в якій було б визначено проблематику шляхів вирішення екологічної безпеки в умовах виникнення критичних ситуацій у природному оточуючому середовищі.

Особливості метеоекологічної, космогеліогеофізичної та ландшафтної специфіки при неконтрольованих обставинах особливих станів середовища проживання призводять до виникнення екстремальних ситуацій (ЕС), вплив яких і наслідки є суто індивідуальними для кожної людини.

Прогноз щодо кризово-катастрофічного стану організму може бути сформований на базі аналізу динаміки змін зовнішнього середовища, коли інформація надходить від засобів моніторингу. Важливим завданням стає обгрунтування принципів побудови регіональної системи екологічної безпеки, покликаної знизити ризики при порушенні фізіологічних функцій у професійній діяльності під час ЕС, що дозволить прийняти ряд превентивних заходів попередження особливої категорії працюючих людей та хворих.

До природних екологічних ЕС у довкіллі поряд з іншими відносяться: збудження магнітного поля (МП) Землі, гравітаційні сонячно-місячні ритми, метеорологічні аномалії, зміни в озоновому шарі, що призводять до зростання ультрафіолетового (УФ) випромінювання Сонця, яке впливає на виникнення імунодефіциту людини, а також на виникнення умов накопичення токсичного озону у приземній атмосфері і тощо.

Управління екологічною безпекою буде ефективним при впровадженні інформаційно-аналітичних систем (ІАС), призначених для автоматизованого виявлення екологічних ЕC та оцінювання рівня ризику захворювань робітників (операторів) на підприємствах з небезпечними виробничими циклами.

Ефективність прогнозу та профілактичних заходів у критичних ситуаціях стримується через відсутність необхідної інформації в момент прийняття відповідальних медико-екологічних рішень, що допомогло б запобігти надмірним госпіталізаціям і некерованому розвитку екологічно небезпечних явищ.

У зв'язку з цим у дисертації вирішуються актуальні науково-практичні задачі встановлення особливостей формування природної складової екологічних небезпек регіону, розвитку на цій основі теоретичних засад та удосконалення методів та засобів контролю та прогнозу екстремальних станів в інтересах управління екологічною безпекою.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами

Дисертація виконана згідно з “Основними напрямками державної політики України в галузі охорони довкілля, використання природних ресурсів і забезпечення екологічної безпеки”, визначених Постановою Верховної Ради України від 27. 02. 1997 р.

Матеріали дисертаційної роботи використані у темах: №185-1, держреєстрація №0193U039089; №280 “Дослідження системних характеристик екогеофізичного моніторингу в інтересах раннього попередження про кризовий стан здоров’я людини”, №0194U004677 держреєстрації; №380 “Розробка автоматизованої вимірювальної системи для моніторингу екологічного стану повітряного середовища у районах розміщєння промислових підприємств”, №0296U006004 держреєстрації.

Мета і задачі досліджень

Метою дисертаційних досліджень є подальший розвиток наукових основ побудови регіональної системи управління екологічною безпекою на основі удосконалення засобів і методів моніторінгу екстремальних станів природного середовища.

Для досягнення вказаної мети були поставлені та вирішені такі задачі:

1. Визначення загальних закономірностей формування екологічної небезпеки на регіональному рівні та особливостей її природної складової в екстремальних ситуаціях збудження магнітного поля Землі.

2.

1. Розвиток концепції управління екологічною безпекою, яка включає моніторинг космофізичних та атмоантропогенних факторів, прогноз, організацію телекомунікаційних засобів попередження про значущі чинники для населення небезпеки та для інформування осіб, що приймають відповідальні рішення.

3.

1. Удосконалення дистанційних методів і засобів комплексного дослідження екологічно значущих аномалій стратосферного озону, ультрафіолетового випромінювання Сонця та удосконалення засобів моніторінгу токсичного приземного озону в інверсних ситуаціях атмосфери, що впливають на виникнення небезпеки від накопичення шкідливих речовин.

Об’єкт досліджень – процес моніторінгу ЕС, прогнозування та управління регіональною екологічною безпекою.

Предмет досліджень – методи та засоби управління ЕБ регіону, умови та напрямки використання теоретичних розробок для прогнозування та зниження ризику екологічної небезпеки від екстремальних природно-техногенних навантажень.

Методологія та методи досліджень

Методологічна основа теоретичних досліджень базується на використанні еволюційно-кібернетичних ідей у вивченні екологічної небезпеки, системного аналізу та моделювання, синергетичних підходів під час оцінювання небезпек за одноразової дії низки факторів, прогнозування екстремальних ситуацій на основі динамічних експертних систем.

Щодо специфіки досліджень в роботі застосовувалися методи: теорії вирогідності та математичної статистики; теоретичних основ метрології та вимірювальної техніки; теорії планування експериментів і натурних спостережень, аналізу та узагальнення науково-технічної інформації.

Наукова новизна одержаних результатів полягає у наступному:

1.

1. Запропоновано комплексний підхід і модель лідарного визначення варіацій концентрації стратосферного озону та небезпечних аномалій ультрафіолетового випромінювання Сонця. Вперше на основі оригінальної розробки ексімерного лазера удосконалено метод і лідар диференційного поглинання в системі підсупутникового забезпечення котролю висотного розподілу концентрації озону у стратосфері [1, 5].

2.

1. Встановлено закономірності формування еконебезпеки при аномаліях магнітного поля Землі. Експериментально встановлено флікерний закон спектра варіацій магнітного поля Землі, на фоні якого виявляються аномалії в період мінімума сонячної активності більш небезпечними (летальними для біосистем) [1, 4].

3.

1. Дістали подальшого розвитку наукові засади побудови концепції регіональної системи управління екологічною безпекою, відмінність якої полягає у тому, що моніторування та прогнозування здійснюється на базі відомостей про умови формування аномалій космогеліогеофізичних та атмоантропогенних небезпек, які обумовлюють екстремальні ситуації в навколишньому середовищі. Інтегративні оцінки небезпек запропоновано здійснювати сенсорами оптико-телевізійного біотестування та контролю інтенсивності підрахунку фотоімпульсів еталонів радіоактивності [3, 2].

Практичне значення одержаних результатів:

- впроваджено ексімерне джерело оптичного випромінювання та систему лазерного екологічного моніторингу озону, які запропоновано використовувати для виконання міжнародних зобов’язань України з озону (акти впровадження від 30.04.04 та від 07.05.04);

- розроблено та випробувано при багатодобовому моніторуванні вимірювач, який сканує простір для спостереження аномалій УФ сонячної радіації;

- розроблено концепцію побудови системи контролю ЕС, запропонованої для реалізації територіальної комплексної схеми охорони природи Харківського регіону;

- лідарний озонометр, уфіметр, алгоритмічний опис та основи побудови засобів обробки екологічної інформації використано у навчальному процесі в учбових курсах “Апаратура контролю забруднень”, “Синергетика” (акт впровадження від 12.05.04).

Особистий внесок здобувача. Основні результати дисертаційного дослідження автором отримані особисто. В працях, опублікованих у співавторстві, здобувачу належить: у роботі [5] - методика досліджень, алгоритм обробки та результати вимірювань озону, а також основи побудови ексімерного джерела випромінювання для системи дистанційного озонозондування; у роботі [6] - методика побудови інформаційної системи персонального оповіщення про кризові ситуації з урахуванням можливостей європейських стандартів RDS телекомунікаційних технологій; у роботі [2] - методика та засіб оптико-телевізійного моніторування аномалій зовнішньо-середовищних дій на основі мікробіологічного тестування; у роботі [1] - аналіз і визначення аномальних флікерних процесів МП у регіоні та реакція організму на них; у роботі [9] - методологія створення алгоритмів оцінювання ризику та особливості побудови системи попередження про аномальні ситуації.

Апробація результатів роботи.

Результати проведених теоретичних та експериментальних досліджень повідомлені й обговорені: на Міжнародній конференції “Радиоэлектроника в медицинской диагностике”, м. Москва, 1995 р.; на Міжнародній конференції “Теория и техника передачи и обработки информации”, м. Туапсе, 1995 р; на VI-му Молодіжному форумі “Радиоэлектроника и молодежь в ХХI столетии”, м. Харків 2002 р. та на секції “Прикладная радиоэлектроника в медицине и экологии” 1-го Міжнародного радіоелектронного форуму “Прикладная радиоэлектроника. Состояние и перспективы развития”, м. Харків, 2002 р.

Публікації. Основні положення дисертації опубліковані в 10 працях, з них: у колективній монографії (розділ 1), 4-х статтях у наукових збірниках, у 5-х тезах доповідей та працях міжнародних конференцій.

Структура дисертаційної роботи. Робота складається з вступу, 5 розділів, висновків, списку використаних джерел з 78 найменувань і 6-х додатків. Загальний обсяг роботи становить 140 сторінок, 12 рисунків, 6 таблиць, з додатками на 40 сторінках включно.

Основний зміст роботи

Вступ містить обгрунтування актуальності теми дисертаційної роботи, формулювання мети і задач досліджень, наукової новизни, практичної цінності отриманих результатів. Надані відомості про особистий внесок автора, апробації та публікації результатів і структура дисертації.

У першому розділі наводиться аналіз результатів попередніх теоретичних і практичних досліджень з проблем екологічної безпеки.

Встановлено, що загальний стан екологічної безпеки в Україні зокрема в Харківському регіоні є досить складним. Зазначається, що для регіонального управління екобезпекою необхідно організувати міждисциплінарні дослідження середовища, враховуючи широкий спектр космофізичних, метео-екологічних, атмоантропогенних та інших проявів небезпеки. Слід підкреслити, що теоретичні напрацювання Інституту кібернетики НАНУ та практичні можливості урядової інформаційно-аналітичної системи в катастрофічних ситуаціях не повною мірою охоплюють небезпечні кризові явища та екстремальні умови в природі (збудження магнітного поля Землі, гравітаційні ритми, аномалії УФБ-випромінювання Сонця, метеорологічні явища тощо.), під час яких стресорні стани фізіологічних систем людини заздалегідь не можуть сприйматися на рівні суб’єктивних больових відчуттів.

В дисертаційній роботі розроблена концепція побудови регіональної системи екологічної безпеки, яка грунтується на даних моніторингу та прогнозуванні важливих для здоров’я людей ЕС в ІАС раннього попередження адміністративних органів, керівників підприємств з підвищеним ризиком праці та окремих користувачів. Запропоновані концептуальні підходи базуються на уявленнях про інтегровану безпеку (Дорогунцов С.І., Ральчук О.М. та ін.).

Екологічна безпека в межах регіону розглядається як складова національної безпеки (Косовцов В.О., Качинський А.Б. та ін.) та повинна входити до складу єдиної регіональної системи екстремальних ситуацій як окремий її сектор.

Подальший розвиток системи управління екологічною безпекою є вкрай необхідним, а це потребує розробки нових технічних засобів моніторінгу та підготовки фахівців, здатних впроваджувати інтелектуальні, експертно-аналітичні та телекомунікаційні засоби для формування широкопрофільної безпеки у конкретному регіоні.

Виходячи з аналізу вищезгаданих задач, автором сформульована значущість специфічних проблем екологічної безпеки та накреслені основні шляхи досліджень у напрямку її підвищення.

У другому розділі викладено розроблені в результаті дисертаційних досліджень основи аналізу формування екологічних небезпек, які спроможні викликати стресорні стани в організмі людини в умовах дії аномалій чинників зовнішнього середовища.

Оскільки рівень безпеки визначається оцінюваністю проявів небезпек, всеобічно аналізуються умови формування екологічних факторів, які так чи інакше залежать від сонячної активності.

Збудження на Сонці формують зміни корпускулярного потоку, який впливає на геофізичні поля незначної інтенсивності (появу інфразвуків, електричних явищ, збуджень магнітного поля Землі, радіаційних шарів тощо).

Визначено, що впливи мікродоз фізичних агентів на біосистеми останнім часом оцінюються як потенційні небезпеки, тому пошук кореляції між ними є вкрай необхідним для роботи інформаційно-аналітичної системи, призначеної для прогнозування, профілактики, попередження та управління безпекою загалом. Таким чином, екологічна небезпека розглядається як динамічна складова всіх факторів регіону, щоб забезпечити виявлення сумаційної їх дії.

У порівнянні з традиційними уявленнями визначена більш широка база геліоекологічних чинників, пов’язаних їз небезпечним впливом на людину. До них відносяться багаторічні варіації активності Сонця, що впливають на магнітне поле Землі. Протягом року спостерігається 27 - денна повторюванність у МП і виявляються варіації міжпланетного магнітного поля (ММП) у різних секторах земної орбіти. Крім періодичних, спостерігаються спонтанні збудження активності. Магнітне поле Землі є одним з головних екзогенних факторів небезпечного впливу.

У дисертації встановлено, що спектр сталих флуктуацій має флікерний характер, до якого здоровий організм адаптований. Такий спектр діючого МП створює умови слабкого та середнього стресу впродовж багатьох років життя людини, призводить до адаптаційного тренування функціональних систем і водночас є системоорганізуючим фактором – синхронізатором внутрішніх ритмів.

Іррегулярні пульсації МП з їх високою швидкістю зростання (так звані магнітні бурі) викликають в організмі значний стрес. Визначено, що початок відгуку організму і початок виникнення магнітної бурі не завжди співпадають, відрізняючись на 2 дні. Прояв дії магнітної бурі для здорових і хворих людей - однаковий. Спочатку спостерігається фаза гіперфункції організму, а потім - депресія. Проте основні ресурси хворого організму спрямовані на усунення зворотнього синхронізму (збудженъ флікерності), і тоді настає глибока депресія. Тяжкість реакції організму залежить не від типу захворювання, а від ступеня пов’язаності органів між собою.

Виявлено залежність добових змін ступеня проникнення мембран клітин від зміни нахилу вектора магнітного МП. Порушення функції клітин призводить до кризи всіх функціональних параметрів організму.

Визначено, що під час магнітних бур в умовах зниженого атмосферного тиску виникають інфаркти, а при підвищеному – інсульти, що запропоновано в алгоритмах оцінки ризику. Метеонавти складають 20% від тих, хто реагує на магнітні бурі.

Встановлено, що реакція організму на пульсації МП може з’явитися раніше за прояви фронту самої бурі, і, таким чином, сигналом небезпеки можуть стати зміни в середовищі, які їм передують і виявляються у кореляціях із землетрусами, ураганами, підвищеною концентрацією небезпечного радона, підсиленням акустичних шумів у атмосфері, виникненні електромагнітних хвиль (ЕМХ) дуже низьких частот тощо.

Задовго до появи аномалій МП на поверхні Землі реєструються радіовипромінювання на частотах 2800 МГц і 200 МГц, які дозволяють оцінити тенденції змін протягом сонячних циклів.

Проведено формування моделей чисельності госпіталізації людей щодо різного характеру небезпечних станів у психічно хворих під дією геомагнітних збуджень. Модель має вигляд поліному третього ступеня залежності захворюваності від величини планетарних К-індексів, зафіксованих в період повного циклу сонячної активності. Радіометричні та магнітометричні дані зафіксовані на деякій відстані від Харківського регіону. Відзначено, що фази зростання та спаду сонячної активності, а також рівень магнітної збудженості зі змінами потоку радіовипромінювання не співпадають, тому рекомендовано організувати моніторинг радіовипромінювання безпосередньо в Харківському регіоні.

Визначено, що в мінімумі сонячної активності спостерігається більше рецидивів психічних захворювань під час магнітних бур оскільки на підвищеному рівні фону геомагнітної активності (флікерного характеру) відбувається адаптація (тренування ресурсів організму) ще до початку дії іррегулярних флуктуацій, а в мінімумі така адаптація знижена, особливо у весняні періоди.

В дослідженнях сонячно-земних зв’язків запропоновано до впровадження просту модельну інтегральну систему контролю небезпек – космогеліогеофізичних факторів у вигляді результатів моніторингу інтенсивності випромінювань радіоактивних сцинтиляторів (РС). Така методика дозволяє встановлювати варіації РС, які залежать від впливу потоку сонячних нейтронів.

Встановлений зв’язок РС з аномалією компонентів вектора МП Землі рекомендовано для прогнозування небезпечних станів та їх загострення у хворих. Ці показники вирогідніше відображають вплив компонент вектора МП на біооб’єкти, ніж Кр(Ак) магнітних індексів.

При вирішенні задач безпечної дії випромінювання край високих частот (КВЧ) антропогенного походження показано, що атмосферні гази, такі як Н2О и О2, резонансно поглинають КВЧ, що надходить від Сонця. Тому поблизу цих частот дія КВЧ є більш впливовою ще до гранично-допустимого рівня щільності потоку і впливає на динаміку систем цілісного організму.

Встановлено, що небезпечна дія УФБ-диапазону сонячного випромінювання обумовлена порушенням імунітету в організмі, коли змінюється біоречовина чи функція хоча б однієї з популяцій макрофагів, до яких відносяться клітини Лангерганса.

Визначено, що дія УФБ упродовж 3-4-х годин викликає втричі більші порушення концентрації клітин Лангерганса у молодих людей і не змінює її у людей похилого віку. Ці дані дозволили кількісно оцінити ризики від дії УФБ і запропонувати алгоритми прогнозування в ІАС небезпечних станів.

Таким чином, результати дослідження, викладені у другому розділі дисертації, узагальнюють та розширюють наукові уявлення щодо специфіки фізіологічного впливу космогеліогеофізичних факторів (КГФ) природного середовища на людину, важливіших при формуванні регіональної екологічної небезпеки, та застосовуються для обгрунтування теоретичних і практичних засад управління безпекою.

У третьому розділі викладено результати дисертаційного дослідження сумарної дії техногенних і метеорологічних факторів середовища під час оцінювання і формування екологічної небезпеки.

Визначено, що в проблемі “Сонце-клімат-людина” головним є біоритмологічний підхід. Біологічні коливання близькі до основних геліогеофізичних циклів і лежать в основі всіх динамічних процесів.

Узагальнено дію зовнішніх аномальних метеофакторів (атмосферний тиск та опади, температура, зміни вітру, вологість, зміни концентрації кисню, рівень забрудненості повітря, особливо при інверсних умовах і при одночасних збудженнях МП Землі) на організм людини. Встановлено, що на дію метеорологічних факторів організм реагує зміною чутливості шкіряних рецепторів, а також функцій різних регуляторних систем, і таким чином формується небезпека у порушенні адаптації та опору організму. Динамічний ефект термічного дискомфорту в атмосфері формується при підсиленні атмосферної циркуляції. Водночас із довгоперіодичними геліокліматичними процесами існують геліометеорологічні зміни, пов’язані з обертанням Сонця навколо своєї осі. Природні синоптичні періоди (6-8 діб) обумовлюються вторгненням сонячної плазми, яка розігріває верхню атмосферу Землі, що згодом передається до її поверхні.

Доведено, що активізація природних і техногенних процесів збігається з реперними роками (максимумів) варіацій температури повітря. На реперні роки припадає 82% зароджень аномальних атмосферних процесів. Для підвищення безпеки від дії зовнішніх польових впливів на біотехносферу та соціально-економічні процеси рекомендовано впровадити медико-екологічне моніторування та інтелектуальні експертні системи управління регіоном. Визначено, що у таких мегаполісах, як Харків, в умовах суттєвого росту кількості автотранспортних засобів і збільшення викидів летючих органічних сполук (ЛОС), вихлопних газів (NOх; SO2; CO), твердих часток, поліциклічних ароматичних вуглеводів тощо, крім безпосереднього їх негативного впливу на здоров’я людей, які знаходяться у “епіцентрах” небезпеки, з’являється також токсичний приземний озон. Він виникає в умовах фотохімічних перетворень NOх та ЛОС під дією УФ випромінювання Сонця. Порогова величина допустимої дози О3 для людини складає 100 мкГ/м3 за 8 годин денної дії упродовж всього року. Фактори екологічної безпеки оцінюються за допустимою добовою нормою (ДДН) у мкГ/кг (ваги людини) та гранично допустимою концентрацією (ГДК) у мкГ/м3. Якщо для речовини (О3) існують порогові значення токсичності, тоді приймається концепція накопичення ризику за період всього життя. Допустимий ризик складає 10-6 (одне захворювання на мільйон людей).

Екологічні дослідження встановили залежність між концентрацією озону та загостренням респіраторних захворювань дорослих, якщо його дія триває 8 годин при зростанні концентрації на 10 мкГ/м3. У Харківському регіоні рекомендовано організувати моніторинг викидів на кордонах регіону, оскільки концентрація озону асоціюється із перенесенням фотохімічних забруднювачів.

У роботі визначені основні технічні характеристики апаратних засобів моніторингу озону та їх структури. Серед датчиків контролю О3 найбільш перспективними є сенсори на основі органічних напівпровідників та органічних барвників-сцинциляторів. Структурні схеми засобів контролю О3 одержані на базі аналізу та структурного синтезу цифрових радіоелектронних засобів, узгоджених з форматами сигналів ІНТЕРНЕТ і сотової мережі.

Запропоновано структурну схему організації контролю інверсних станів температури методами дистанційного вимірювання ультракороткохвильових (УКХ) флуктуацій сигналів, які багатопроменевим способом розповсюджуються над територією, де складаються інверсні умови в атмосфері. В роботі наведена умовна карта, на якій показано розташування передавача та приймачів, що дозволяють реєструвати інверсії. Рекомендовано в найбільш небезпечних місцях додатково встановлювати щогли з температурними датчиками, а дані вимірів транслювати в інформаційно-аналітичний центр (ІАЦ).

Безпосередні температурні вимірювання організуються для визначення інформаційної надійності системи дистанційного вимірювання інверсних станів. Інформація про те, коли встановлюються небезпечні умови накопичення газів, передається для формування управлінських рішень про зміну транспортних потоків і технологічних режимів роботи тих підприємств, викиди яких становлять вагому частку там, де екологічний стан є найбільш несприятливим - в умовах інверсії.

Таким чином, у розділі наведені результати досліджень, що складають наукову базу оцінювання впливу метерологічних факторів на небезпечні умови, що формують основу для розвитку та впровадження алгоритмічних, апаратних засобів управління та прогнозування екологічного стану в інтересах екологічної безпеки регіону.

У четвертому розділі наведені результати теоретичних та експериментальних досліджень небезпечних природно-техногенних аномалій, які впливають на зменшення концентрації стратосферного озону. Такі умови можуть виникати через підвищення концентрації стратосферного аерозолю або появу хлорфторвміщуючих речовин антропогенного походження. Встановлено, що зменшення концентрації озону в стовпі призводить до змін термодинамічних умов у стратосфері, що впливає на термічний баланс і глобальні зміни клімату. Зростання потоку УФБ-випроміненя на поверхні Землі викликає небезпечні порушення в імунітеті біосистем. Україна підписала Монреальський протокол і Віденську конвенцію, згідно з якими забов’язалася контролювати стратосферний озон і створювати безпечні екологічні умови у разі викидів фреонів для зменшення впливу УФБ на живі об’єкти. Озонові аномалії, що з’являються над Євроазійським континентом, мають розмір близько 1000 км і наближаються до 45 північної широти, тобто сягають широт України.

У дисертаційній роботі теоретично досліджено особливості методу диференційного поглинання під час лазерного дистанційного зондування висотного розподілу озону (ВРО).

Оптичні властивості озону такі, що коефіцієнти поглинання у діапазоні 300-340 нм можуть бути використані для лідарного зондування часток повітря до рівня висот 50-60 км, де концентрація озону вже незначна, а сигнал релєєвського розсіювання ще достатній для визначення концентрації озону із похибкою 10-15%. Таким чином, для реалізації методу було створено імпульсний лазер з довжиною хвилі у згаданому діапазоні. Для використання диференційної технології водночас проведене зондування атмосфери на більш довгих хвилях, коли поглинання їх у діапазоні висот 0-60 км є незначним і може бути теоретично оцінено, спираючись на дані стандартної атмосфери.

За беспосередньої участі автора були проведені теоретичні та експериментальні дослідження зі створення УФ ексімерного ХеСІ-лазера, який використовувався під час дистанційного зондування стратосферного озону.

На рис. 1. наведена функціональна схема локаційної станції оптичного діапазону (лідар), який розроблено та впроваджено у моніторинг озону вперше в Україні та СНГ. На схемі ХеСІ-лазер (1) за допомогою поворотного дзеркала (12) випромінює вертикально енергію в імпульсі тривалістю 30 нс. Відбиті атмосферою сигнали, розсіювані частками повітря, приймаються телескопом (13), діаметр якого становить 0,7 м, фільтруються інтерференційним фільтром Ф зі смугою пропускання 10 нм, і за допомогою УФ фотоелектронного помножувача ФЕП-136 (4) перетворюються на потік окремих фотоелектронів, випадкових у прострорі та часі. В подальшому потік фотоелектронних імпульсів підсилюється та формується у блоках (5, 6) і потрапляє на багатоканальну систему (10) накопичення. Синтезатор (9) формує імпульси запуску системи модуляції (3) та апаратури статистичної обробки сигналів (1). Система функціонує за умови перетинання обтюратором (8) входу ФЕП, коли випромінюється сигнал зондування. Високі потенційні можливості лідара та якісні експериментальні результати були одержані завдяки тому, що автору вдалося досягти високої потужності та стабільності енергетичних параметрів створеного ним ХеСІ-лазера.

Застосування двохвильового зондування та даних стандартної атмосфери дозволило виділити вплив аерозольної складової на результати вимірювання озону.

Дослідження залежності концентрації озону nO3 від висоти R проводилося за оригінальною методикою із застосуванням модифікованого рівняння лазерної локації просторової цілі, якою є атмосфера.

N(R)=W0AKврл(R)ДRR-2exp{-2-2-2}, (1)

де N(R) – енергія прийнятого сигналу, відбитого атмосферою; W0 – енергія в імпульсі ексімерного лазера 0,1 Дж; A – площа приймального телескопа; K – ефективність приймально-передавальної системи; (R) - повний об’ємний коефіцієнт розсіювання атмосферним повітрям на висоті R; а, m, nO3O3 – коефіцієнти відповідно: аерозольного, молекулярного та озонового поглинання; ДR – висотний інтервал зондування (дозвільна здатність зондування за висотою); довжина хвилі ХеСІ-лазера складає 308 нм.

Рис.1. Функціональна схема локаційної станції оптичного діапазону (лідар)

За умови зондування озону на одній хвилі (=308 нм) із використанням даних стандартної атмосфери модифіковано модель зміни концентрації nО3, яка визначається із співвідношення:

, (2)

де T(R) – залежність температури від висоти, взятої зі стандартної атмосфери; K2m, K2a – функції, відповідно, молекулярного та аерозольного поглинання, розраховані з даних стандартної атмосфери.

На рис. 2. наведені дані ВРО та висотна зміна його концентрації у стовпі, одержані лідаром у середніх широтах на українській лідарній станції на узбережжі Чорного моря. Для виключення впливу аерозолю запропонована методика одночасного зондування щільності повітря у стратосфері на хвилі 586 нм. Одержані дані досліджень збігаються з даними закордонних вимірювань на тих самих широтах (Франція, Англія тощо).

У Харківському регіоні створено аналогічний комплекс озонолідарних досліджень, який дозволяє у нічний час моніторувати небезпечні стани в озоносфері регіону та над Україною вцілому з метою виконання міжнародних зобов’язань за Монреальським протоколом.

Щоб підвищити екологічну безпеку в регіоні, треба гарантувати оцінювання стану озоносфери цілодобово. Для таких випадків лазерний метод диференційного поглинання було доповнено методикою вимірювання динаміки УФБ беспосередньо за реєстрацією випромінювання Сонця на хвилях 300 нм і 326 нм. У дисертаційній роботі аналізується функціональна схема створеного двоканального уфіметра, який програмно сканує за диском Сонця. За допомогою бленд і фільтрів у смузі 10 нм сформовано кут поля зору 3,5. Достовірність методу було гарантовано результатами експериментальних досліджень спектральних характеристик ФЕП, фільтрів і всього тракту кожного з каналів при метрологічно гарантованих характеристиках спектральних ламп у різних температурних умовах середовища, де експлутується уфіметр. При цьому використовувалася також форма спектра випромінювання Сонця S(), який доходить до поверхні Землі при висоті Сонця 60.

Чутливість уфіметра і точність виміру порівнювалися під час дослідження нескануючим стандартним озонометром М-124.

Методом структурного синтезу визначена схема КВЧ цілодобового всепогодного озонометру, що функціонує в діапазоні 142 ГГц. Кореляційні дані, одержані запропонованим уфіметром і лідаром, складають базу даних ІАС, яка буде накопичуватися та уточнюватися із супутникових досліджень над Харківським регіоном. Безпечні рівні появу аномалій УФБ над регіоном можуть бути гарантовані оцінкою з 90% вирогідністю виявлення при величині вирогідності хибної тривоги близько 10%.

Рис.2. Дані висотного розподілу озону та висотна

зміна його концентрації у стовпі

П’ятий розділ присвячений безпосередньо розробці ІАС.

Управління екологічною безпекою регіону в умовах небезпек природного походження – це складний багатофункціональний процес, який реалізується в ІАС.

В останні роки спостерігається тенденція зближення медико-екологічних проблем та екстремальних станів у межах однієї наукової та методологічної основи – медицини критичних станів (МКС), темпи розвитку яких не сумірні з темпами терапевтичної практики. В реальних умовах розвитку ЕС ефективність експертиз стримується через відсутність необхідної інформації. Телекомунікаційний доступ експерта до необхідної інформації в момент прийняття рішень підвищує ефективність прогнозу захворювань без залучення додаткових допоміжних спеціалістів і матеріальних ресурсів. Таким чином, інформація є єдиним ресурсом, який накопичується у вигляді знань сучасників і попередників. При управлінні екологічною безпекою в ЕС головним є оперативне реагування на несприятливі екологічні стани. За допомогою інтелектуальних систем інформація трансформується у реальному часі та відбувається моделювання ЕС. При всіх значних можливостях ІНТЕРНЕТ визначено, що економічно ефективніше впроваджувати регіональні комп’ютерні мережі, яким легше скористатися можливостями стратегічної інформаційної мережі у рамках Єдиного Інформаційного Простору (ЄІП). ЄІП, як середовище, забезпечує доступ зацікавлених організацій та окремих суб’єктів до медико-екологічної інформації, а також її збирання та розповсюдження для підтримки прийняття управлінських спеціалізованих рішень.

Запропонована регіональна мережа, в свою чергу, має мережі пакетної комутації, які співпадають із міжнародним протоколом Х 25, що дозволяє розвинути інфраструктуру регіональних зв’язків між екологічними, метеорологічними, медичними та адміністративними органами управління без великих затрат.

У роботі визначено, що значне зниження ризиків у всіх сферах життєдіяльності громадян, в тому числі при забезпеченні екобезпеки, пов’язане з адміністративними заходами та впровадженням нових економічних механізмів. Забезпечення безпеки залежить від рівня зниження ризику. Раціональнішим є розподіл витрат, коли обраний ступінь заданого рівня безпеки залежить від витрат при небезпеці, а також від витрат на зменшення ризику. Для забезпечення заданого рівня безпеки необхідно задатися величиною інвестицій, щоб забезпечити безпеку життєдіяльності і потім визначити зону ризику.

За таких умов експертний висновок про час виникнення ЕС є творчим процесом, де ключові ролі залишаються за особою, яка приймає рішення (ОПР). У ОПР на рівні підсвідомості формується особиста система переваг щодо критеріїв в оцінюванні ступеня ризику, обмежень параметрів ЕС для конкретної категорії хворих або здорових людей. Така складна система управління будується у формі інтелектуальної інтегрованої системи підтримки прийняття рішень (ІІСППР), яка складається з двох рівнів: рівня, де реалізуються традіційні методи управління, та вищого ієрархічного рівня, де вона утворює динамічну експертну систему (ДЕС). ІІСППР має ряд підсистем, ієрархія яких при управлінні організована так, що найнижчий рівень має найбільш швидкий контур ІАС, а верхній – найповільніший, де відображається база знань, яка грунтується на досягненнях відповідної галузі (екології, медицини, геофізики, метеорології тощо).

Визначено, що при управлінні в ЕС приймають окрему стратегію виведення на знання (ВНЗ), яка враховує переваги прямого і зворотнього висновків. Використовуючи такий алгоритм, цю процедуру реалізовано до прогнозування моменту досягнення мети, тобто до прийняття рішення, а саме - прогнозуванню періоду ЕС, та оцінено ризик на прикладі психічних хворих різних груп захворювань. Запропоновано у формалізованому вигляді правила прийняття рішень щодо розвитку ЕС під час виникнення збуджень на Сонці та під час моніторування КГФ аномалій МП.

загальні Висновки

Дисертація є завершеною науково-дослідною роботою. В ній наведено вирішення задач стосовно формування екологічних небезпек в екстремальних умовах дії космофізичних, метеорологічних і природно-техногенних факторів і розвитку на цій основі теоретичних засад і розробки практичних заходів щодо обгрунтування інформаційно-аналітичної системи моніторингу, прогнозу та попередження про аномальні стани при забезпеченні екологічної безпеки регіону.

1. Досліджено закономірності формування еконебезпеки при аномаліях магнітного поля Землі. Експериментально встановлено флікерний закон спектра варіацій магнітного поля Землі, на фоні якого більш небезпечними (летальними для біосистем) виявляються аномалії в період мінімуму сонячної активності.

2. Дістали подальшого розвитку наукові засади побудови концепції регіональної системи управління природною складовою екологічної безпеки, яка відрізняється тим, що в основу моніторингу та прогнозування покладені відомості про умови формування аномалій космогеліогеофізичних та атмоантропогенних небезпек, які зумовлюють екстремальні ситуації в навколишньому середовищі. Прогноз кризових ситуацій враховує аномалії метеофакторів (тиску, інверсних ситуацій, виникнення токсичного озону), гравітаційної динаміки тощо. Інтегративні оцінки прогнозу пропонується здійснювати сенсорами оптико-телевізійного біотестування та інтенсивності підрахунку фотоімпульсів еталонів радіоактивності.

3. Надійність та ефективність функціонування системи моніторінгу забезпечується завдяки таким удосконаленням методів та засобів:

- підвищення достовірності прогнозування часу виникнення найбільш кризових станів від магнітних збуджень, що визначається за оптичними даними, моніторингу сонячних радіовипромінювань, інтегративних біотестувань та даних радіоактивних сенсорів;

- впровадження комплексних спостережень стану озонового шару в нічних умовах лідарним зондуванням висотного розподілу його концентрації, а в денних умовах - засобами вимірювання УФ випромінювання та за всепогодних умов – засобами КВЧ-спектроскопії;

- створення моделі зміни концентрації nО3 при зондуванні озону на одній хвилі (=308 нм) з використанням даних стандартної атмосфери ;

- запропоновано схеми сенсорів приземного озону антропогенного походження, робота яких скомплексована з роботою уфіметра та засобами контролю інверсних станів, що підвищують ефективність існуючої мережі спостережень за забрудненням довкілля.

4. Апробація удосконалених методів і засобів, впроваджених у лабораторних і натурних лідарних та пасивних оптико-електронних системах експлуатації, підтвердила правильність та ефективність наукових і технічних рішень, їх працездатність в умовах моніторингу.

5. Розроблено та реалізовано системний та науково-обгрунтований підходи до аналізу формування екологічної небезпеки за екстремальних умов природно-техногенного навантаження, їх прогнозування і попередження за допомогою інформаційно-аналітичної системи, що складає окремий сегмент регіональної системи надзвичайних ситуацій.

6. Практична цінність роботи полягає у тому, що:

- створено ексімерний лазер підвищеної потужності та озонолідар, що дозволяє національними засобами організувати підсупутникове визначення стану озонового шару у відповідності до міжнародних зобов'язань України по виявленню впливу озоноруйнівних речовин;

- створено та випробувано двоканальний скануємий уфіметр для комплексного аналізу озону та сонячного УФ-випромінення

7. Оцінки ефективності впровадження отриманих результатів вказують на їх соціальну значущість внаслідок запобігання реальним і можливим ускладненням захворювань та летальним наслідкам, зменшення кількості викликів швидкої допомоги, зменшення аварій під час експлуатації транспортних засобів і на підприємствах із критичними технологіями в період кризових екологічних ситуацій.

8. Результати теоретичних і практичних досліджень, розроблені методики, моделі та засоби використовуються у навчальному процесі при викладанні курсів кафедри радіоелектронних пристроїв: “Апаратура контролю забруднень” та “Синергетика".

Анотація

Лагутін В.М. Екологічна безпека регіону: методи та засоби її забезпечення в умовах виникнення екстремальних ситуацій у навколишньому середовищі. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 21.06.01 – екологічна безпека. Український науково-дослідний інститут екологічних проблем, Харків, 2004.

Розроблено наукові основи побудови концепції регіональної системи управління екологічною безпекою, яка відрізняється тим, що під час моніторингу та прогнозування використовуються відомості про умови формування аномалій космогеліогеофізичних та атмоантропогенних небезпек, які обумовлюють екстремальні ситуації в навколишньому середовищі. Аналізуються аномалії метеофакторів (тиску, інверсних ситуацій, виникнення токсичного озону), гравітаційної динаміки. Інтегративні оцінки прогнозу пропонується здійснювати сенсорами оптико-телевізійного біотестування та інтенсивності підрахунку фотоімпульсів еталонів радіоактивності. Розглянуто закономірності формування еконебезпеки при аномаліях магнітного поля Землі. Експериментально встановлено флікерний закон спектру варіацій магнітного поля Землі, на фоні якого більш небезпечними (летальними для біосистем), виявляються аномалії в період мінімуму сонячної активності. Впроваджено комплексний підхід у вивченні варіацій стратосферного озону та небезпечних аномалій ультрафіолетового випромінювання Сонця. На основі оригінальної розробки ексімерного лазера вдосконалено метод і лідар диференційного поглинання в системі підсупутникового забезпечення котролю озону, що дозволило дослідити висотний розподіл його концентрації, що важливо для виконання міжнародних зобов’язань України в частині визначення впливу озоноруйнівних викидів.

Ключові слова: моніторинг, прогноз, регіон, екологія, небезпека, навколишнє середовище, фактор, безпека.

Тема автореферата диссертации: Екологічна безпека техноприродних геосистем (наукові та методичні основи) 2005 года.

Источник: Автореф. дис... д-ра техн. наук: 21.06.01 / Г.І. Рудько; Нац. акад. природоохорон. та курорт. буд-ва. — Сімф., 2005. — 35 с. — укp.

Аннотация: Виконано наукове узагальнення методології екологічної безпеки техноприродних геосистем (ТПГ) для різних типів екологічного середовища. Обгрунтовано екологічну ємність геологічного середовища у межах ТПГ та виконано оцінку екологічних функцій геологічного середовища. Розроблено наукові засади екологічної безпеки геологічного та суміжних середовищ у межах ТПГ регіонального рівня. Розроблено систему екологічної безпеки ТПГ з критичним екологічним станом. Визначено чинники екологічної безпеки геологічного та суміжних середовищ й обгрунтовано стратегічні та практичні заходи щодо прийняття технічних рішень стосовно ліквідації небезпечних ситуацій у межах різних типів геологічного середовища. Запропоновано методику розрахунку екологічної безпеки та визначено оптимізаційні заходи у межах окремих гірничопромислових і нафтогазових комплексів, платформних і перехідних типів геологічного середовища. Встановлено причини масового захворювання населення у межах вугільних і сірчаних гірничопромислових комплексів і розроблено оптимізаційні заходи щодо запобігання негативному впливу на організм людини небезпечних геологічних процесів.

Текст работы:

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ ПРИРОДООХОРОННОГО

ТА КУРОРТНОГО БУДІВНИЦТВА

Рудько Георгій Ілліч

УДК 502.7 + 55 (477.8)

ЕКОЛОГІЧНА БЕЗПЕКА ТЕХНОПРИРОДНИХ ГЕОСИСТЕМ

( наукові та методичні основи )

21.06.01 Екологічна безпека

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

доктора технічних наук

Сімферополь - 2005Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Державній комісії України по запасах корисних копалин

Науковий консультант: доктор геолого-мінералогічних наук, професор

Адаменко Олег Максимович,

Івано-Франківський державний технічний університет нафти і газу, заві-дувач кафедри екології; науково-дослідний інститут техногенно-екологічної безпеки та природних ресурсів, директор (м. Івано-Франківськ)

Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор, віце-президент Українсько-нафтогазової академії

ЯремІЙчук Роман Семенович,

факультет нафтогазових технологій Національної академії природоохоронного і курортного будівництва і Національного технічного університету нафти і газу, декан (м. Сімферополь);

доктор технічних наук, професор

Черваньов Ігор Григорович,

кафедра географічного моніторингу та охорони довкілля Харківського Національного університету ім. Каразіна, завідувач кафедри (м. Харків);

доктор технічних наук, професор

Мальований Мирослав Степанович,

кафедра екології та охорони навколишнього середовища Національного університету "Львівська політехніка", завідувач кафедри (м. Львів)

Провідна установа: Національний гірничий університет (м.Дніпропетровськ)

Захист дисертації відбудеться 24.06.2005 р. о 11 год. на засіданні спеціалізованої вченої ради СРД 52.079.03 в Національній академії природоохоронного і курортного будівництва, за адресою: 95000 м. Сімферополь, вул. Київська, 181

З дисертацією можна ознайомитись у науково-технічній бібліотеці Національної академії приро-доохоронного і курортного будівництва, за адресою: 95000 м. Сімферополь, вул. Київська, 181

Автореферат розісланий 20.05.2005 р.

Учений секретар

спеціалізованої вченої ради,

кандидат технічних наук, доцент О.І.ПашенцевЗагальна характеристика роботи

Актуальність теми. В техногені, тобто в період коли діяльність людини є вирішальним фактором в процесі трансформації геологічного і суміжних середовищ, на чільне місце виходять методологічні засади екологічної безпеки в межах системи „людина – геологічне середовище”. Загальна тенденція розвитку цивілізації тільки загострює проблему боротьби за ресурсний потенціал геологічного і суміжних середовищ.

Виходячи з вищевикладеного об’єктом наукового дослідження є геологічне та суміжні середовища в межах техноприродних геосистем (ТПГ) з точки зору чинників, які характеризують ресурсний потенціал території з метою розробки технічних рішень для впровадження оптиміза­ційних заходів.

Як об’єкт дослідження геологічне середовище в межах ТПГ розглядається з позицій наступних основних ресурсних функцій.

1. Ресурсної, як мінеральної основи біосфери (ландшафтного комплексу літосферного простору). Кожен ландшафтний комплекс має свою міру вартості, яка змінюється в залежності від ресурсних, економічних та екологічних чинників.

2. Ресурсної, як корисних копалин для забезпечення сировинно-енергетичних проблем суспільства. Геологічне середовище є основним постачальником енергетичних ресурсів. Кожен тип корисних копалин має відповідну цінову вартість, включаючи чинники екологічної безпеки, яка характеризує рентабельність розробки родовища.

3. Ресурсної, як літосферного простору для будівництва інженерних споруд і комунікацій. З використанням геологічного простору, як ресурсу пов’язана значна кількість аварій і катастроф, обумовлених природними та техноприродними геологічними процесами.

Будь-який тип літосферного простору має свою вартість, яка характеризується відношенням ринкової вартості геологічного середовища до затрат на безпечне функціонування техноприродної геосистеми. В Україні проблема екологічної безпеки техноприродних геосистем має надзви­чайно велике значення, оскільки функціонування ТПГ в межах колишнього СРСР було орієнтовано на екстенсивне виробництво із відповідною його технологією. В перехідний період економіки, в незалежній Україні, наукова основа екологічної безпеки ТПГ розроблена вкрай недостатньо, що і обумовило мету роботи.

Предметом наукового дослідження є екологічна безпека техноприродних геосистем, яка досягається шляхом реалізації методологічних принципів, технологічних засобів та технічних рішень в межах цих систем, з позицій керованого контролю геологічними процесами: геодинамічними, ландшафтно-геохімічними, гідрогеологічними, радіологічними та геофізичними.

Екологічна безпека техноприродної геосистеми – це такий її стан в межах розрахункового періоду, який забезпечує функціонування системи в режимі, що виключає порушення гомеостазису. Такими властивостями характеризується будь-яка з геологічних систем: людина-геологічне середовище (техногенний об’єкт - геологічне середовище), які розглядалися нами як техноприродні геосистеми різного об’єму, функціонального призначення та оптимального періоду функціонування.

Якщо стан техноприродної системи параметризувати до головних її чинників, то вона набуде такого вигляду:

(1)

де, Кб – коефіцієнт екологічної безпеки; W Рес – вартість ресурсного потенціалу, в рамках відповідного часу (t); V – об’єм геологічного простору, який є просторовою складовою частиною геосистеми; P – природна організація геологічного середовища (тип геологічного середо­вища); T – техногенний вплив на геологічне середовище; ГП – геологічні процеси в межах геосистеми та її стан в умовах оптимального функціонування; КС – чинники критичного стану геосистеми; V (P) – об’єм геологічного середовища, який знаходиться в межах природної організації геосистеми; V (Т) – об’єм геологічного середовища, який знаходиться в межах впливу техногенної складової геосистеми; Рес. – ресурс­ний потенціал геологічного і суміжних середовищ.

У територіальному відношенні екологічна безпека геологічного середовища (ГС) може бути розрахована в межах техноприродних геосистем територіально-адміністративних комплексів: (країна, область, район); функціонально-виробничих комплексів (гірничопромислові, нафтогазові, гідротехнічні, енергетичні та інші), промислово-міські агломерації (ПМА), і т. п.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами та темами:

Робота носить науково-узагальнюючий характер і є науковим узагальненням робіт, пов’язаних з тематиками Геологічної служби України, де автор був науковим керівником, відповідальним виконавцем та досліджував теми: "Аналіз і узагальнення матеріалів еколого-геологічних досліджень з метою адаптації методики робіт стосовно умов території діяльності державного геологічного підприємства "Західукргеологія" (тема У-97-87/6); "Підготовка вихідних матеріалів для розробки автоматизованих баз даних хімічного складу підземних вод" (тема 39-91-41/26); "Складання гідрогеодинамічних карт масштабу 1:200 000 по території Львівської, Тернопільської, Івано-Франківської та Чернівецької областей" (тема 39-87-65/82); "Розробка автоматизованих баз даних по забрудненню підземних вод" (У-94-42/27); "Розробка автоматизованих баз даних по геохімії ґрунтів і порід" (У-94-74/16); "Оптимізація мережі та методики спостережень за режимом підземних вод в межах території діяльності ДГП "Західукргеологія" шляхом дешифрування космоаерознімків" (тема У-94-72/11); "Створення баз даних карстонебезпечних та зсувонебезпечних зон України" (тема 1213.15-97); "Оцінка екологічного стану геологічного середовища Червоноградського гірничодобувного району і умов водопостачання населенню"; "Оцінка екологічного стану довкілля Стинавського нафтового родовища та розробка рекомендацій щодо природоохоронних заходів"; "Картування зсувонебезпечних територій та складання великомасштабних картосхем зсувних процесів у Львівській області з виділенням найбільш небезпечних ділянок”. Автор виконував наукові тематики Міністерства освіти і науки України, в тому числі в Івано-Франківському національному технічному університеті нафти і газу: "Розробка наукових основ екологічної оцінки та впровадження нетрадиційних джерел енергії в Карпатському регіоні" (тема Д-47/1); "Наукові і методичні основи прогнозу геодинамічних процесів безконтактним методом природного імпульсивного електромагнітного поля Землі (ПІЕМПЗ) на об'єкти нафтогазового комплексу" (тема Д-47/2). У Львівському національному університеті ім. І. Франка: „ Наукові і методичні основи регіонального екологічного моніторингу геологічного і суміжних середовищ Львівської області”; „Наукові і методичні основи екологічної безпеки геологічного і суміжних середовищ”. За тематикою інституту геологічних наук НАН України дисертант був науковим керівником і відповідальним виконавцем тематик: „Розробка системи протипаводкового захисту на території Закарпатської області”; „Захист автомобільних доріг України від зсувів і селів”; „Активізація небезпечних геологічних явищ у Закарпатті як наслідок екстремальних паводків”, а також Міністерства з питань надзвичайних ситуацій та у справах захисту населення від наслідків Чорнобильської катастрофи тема: „Розробка комплексної цільової програми протизсувних заходів на території України”, та інші.

Мета роботи і задачі дослідження: методологія вирішення важливої наукової проблеми шляхом розробки та наукового обґрунтування екологічної безпеки техноприродних геосистем в межах відповідних типів геологічного середовища для вирішення оптимізаційних завдань технічного та технологічного напрямків.

Обґрунтувати наукові та методичні основи екологічної безпеки техноприродних геосистем в межах геологічного та суміжних середовищ.

Розробити методологію оцінки екологічної ємності геологічного середовища для різних його типів в межах техноприродних геосистем.

Розробити методологію оцінки екологічної безпеки регіональних техноприродних геосистем.

Науково обґрунтувати екологічну безпеку техноприродних геосистем “людина –геологічне середовище” в умовах екологічних аварій і катастроф.

Науково обґрунтувати та практично реалізувати детерміновані моделі стану системи “людина – геологічне середовище” з точки зору оцінки здоров’я населення при взаємодії з техногенно порушеним геологічним середовищем.

На захист виносяться наступні основні положення:

Екологічна безпека геологічного і суміжних середовищ в межах техноприродних геосистем обумовлена типом ГС, механізмом та інтенсивністю розвитку природних і техноприродних геологічних процесів (геодинамічних, ландшафтно-геохімічних, гідрогеологічних, радіоеко­логічних, геофізичних), які визначають екологічну ємність та стійкість геологічного середовища до техногенних навантажень.

Екологічна безпека геологічного і суміжних середовищ техноприродних геосистем регіонального рівня полягає в науковому обґрунтуванні та реалізації технічних рішень розглянутих в роботі на прикладах гідроресурсів та небезпечних геодинамічних процесах в межах Кар­патського регіону України.

Екологічна безпека людини в межах техноприродних геосистем гірничопромислового і нафтогазового комплексу визначається інтенсивністю трансформації стану геологічного середовища в якому відповідні техноприродні процеси обумовлюють спеціалізацію масового захворювання. Це потребує обґрунтування і реалізації техніко-технологічних оптимізаційних рішень по ліквідації негативних факторів впливу на здоров’я людини та довкілля.

Наукова новизна роботи. Наукова новизна отриманих результатів полягає в тому, що в дисертації вперше:

Виконане наукове узагальнення по розробці методології екологічної безпеки техноприродних геосистем (ТПГ) для різних типів геологічного середовища.

Науково обґрунтована екологічна ємність геологічного середовища в межах ТПГ та виконана оцінка екологічних функцій геологічного середовища.

Розроблені наукові основи екологічної безпеки геологічного і суміжних середовищ в межах техноприродних геосистем регіонального рівня.

Науково обґрунтована система екологічної безпеки ТПГ з критичним екологічним станом.

Визначені чинники екологічної безпеки геологічного і суміжних середовищ, як інструмент контролю здоров’я населення та розроблені стратегічні і практичні заходи щодо прийняття технічних рішень по ліквідації небезпечних ситуацій в межах різних типів ГС.

Розроблені наукові основи розрахунку екологічної безпеки та визначення оптимізаційних заходів в межах окремих гірничопромислових та нафтогазових комплексів, платформних і перехідних типів геологічного середовища.

Визначені механізми масового захворювання населення в межах вугільних та сірчаних гірничопромислових комплексів та запропоновані оптимізаційні заходи по виключенню негативного впливу на організм людини небезпечних геологічних процесів.

У дисертаційній роботі отримані наступні результати:

Обґрунтована методологія екологічної безпеки для різних типів геологічного і суміжних середовищ в межах ТПГ.

Розроблені наукові основи оцінки природних і техноприродних ризиків стану ТПГ для обґрунтування оптимізаційних рішень.

Розрахована екологічна специфіка техноприродних геосистем в межах геологічного середовища для різних його типів, обґрунтоване та розкрите поняття “екологічна ємність геологічного середовища”, розглянуті динамічні чинники трансформації геологічного середовища у просторі та часі, механізм і дію його екологічних функцій для розробки і прийняття технічних рішень.

Розроблений науковий підхід до керованого контролю при розвитку екологічних кризових явищ у зв’язку з природними та техногенними процесами, що обумовлюють екологічні аварії та катастрофи. Визначені наукові і технологічні засади виходу із кризового стану.

Складені детерміновані моделі екологічних функцій геологічного середовища в межах техноприродних геосистем різного масштабу, стадії розвитку та цільового призначення з метою реалізації стратегії, тактики, технології та методів технічної оптимізації ТПГ.

Достовірність отриманих автором результатів та висновків підтверджується при реалізації розроблених заходів на практиці.

Практична значимість роботи:

- за результатами виконаних досліджень дисертантом в співавторстві вперше для України та країн СНД видано підручники для вузів "Екологічна геологія", "Екологічне картування", "Екологічний моніторинг геологічного середовища" та ін. Всі перераховані вище підручники мають монографічний характер;

- результати проведених наукових розробок використано для обґрунтування методики державного екологічного картування та концепції екологічної безпеки геологічного середовища. З практичного погляду методологію дисертанта використано під час ліквідації наслідків катастро­фічної повені та розвитку зсувів, селів і інших небезпечних геологічних процесів у Закарпатті та Передкарпатті у 1998-1999 p.p.

детерміновані моделі захворюваності населення в зв'язку з впливом екологічних функцій геологічного середовища використано як лікарями, так і органами районних адміністрацій Червоноградського та Яворівського районів та ін., а також для розробки управлінських рішень по ліквідації критичного екологічного стану;

результати комплексних досліджень екологічного стану геологічного і суміжних середовищ Долинського адміністративного району Івано-Франківської області стали основою схеми районного планування та екологічної безпеки;

- результати комплексного дослідження умов екологічно безпечного використання гідроресурсів Карпатського регіону взято за практичну основу відновлення малої гідроенергетики;

- результати крупномасштабного картографування зсувонебезпечних територій використано на рівні обласного управління комунального господарства у Львівській області;

- результати крупномасштабних робіт по оцінці наслідків землетрусу у Вірменії, дозволили практично реалізувати моделі екологічної безпеки сейсмонебезпечних територій техноприродних геосистем м.м. Гюмрі, Діліжан, Спітак та ін.;

- результати практичних робіт в республіці Таджикистан дозволили реалізувати моделі природних небезпек по розвитку сейсмогенних зсувів в межах басейнів p.p. Сурхоб і Вахш, та визначити ступінь екологічної безпеки в межах техноприродних геосистем Нурекської та Рогунської ГЕС;

- результати дисертаційної роботи використано під час викладання дисциплін на геологічному факультеті Львівського національного університету ім. І.Франка ("Моніторинг геологічного середовища", "Охорона та раціональне використання надр", "Техногенно-екологічна безпека та районування геологічного середовища території України", "Моделювання стану навколишнього геологічного середовища", "Розрахунок ризику розвитку геологічних процесів") та на інженерно-екологічному факультеті Івано-Франківського державного технічного університету нафти і газу ("Геолого-екологічне картографування", "Моделювання та прогнозування стану довкілля", "Екологічна геологія", "Екологічна геоморфологія").

Дисертант розробив курс лекцій по основам інженерної та екологічної геології в Київському національному транспортному університеті, та видав по цьому курсу підручник "Основи загальної інженерної та екологічної геології" (в співавторстві з Гамеляком І.П.). Дисертантом розроблено курс лекцій по техногенно-екологічній безпеці і моделюванню та прогнозуванню стану довкілля в Державному екологічному інституті Міністерства екології та охорони навколишнього природного середовища, та виданий підручник "Екологічна безпека і охорона довкілля" (за редакцією проф. Бондаря О.І. та проф. Рудька Г.І.).

В рамках навчальних програм Київського національного університету ім. Т.Шевченка дисертантом розроблені курси лекцій "Гідрогеохімія", "Екологічна гідрогеологія", "Науковий експеримент та методологія його планування".

Основні положення дисертаційної роботи взяті за основу методики екологічної оцінки родовищ корисних копалин Державною комісією України по запасах корисних копалин при їх затвердженні.

Фактичний матеріал, покладений в основу дисертаційної роботи – це самостійно отримані результати наукових узагальнень, методичних розробок, польових досліджень автора в межах різних техноприродних геосистем і типів геологічного середовища колишнього СРСР (Східноєвропейська платформа, Карпатська, Кримська, Кавказька та Памірська гірсько-складчасті області, Алтай, Казахстан та інші), великого об’єму лабораторних досліджень, обробки фактичного матеріалу за допомогою геоінформаційних технологій та фактографічних і картографічних автоматизованих баз даних.

Особистий внесок здобувача. Формування ідеї, мети та задач досліджень, а також розробка теоретичних положень здійснені здобувачем особисто. Експериментальні та прикладні дослідження, їх впровадження проводилися за безпосередньою участю та науковим керівництвом дисертанта. Автору належить ідея, планування та виконання польових експериментальних та лабораторних досліджень, обґрунтування висновків. Практичні рішення щодо управління екологічною безпекою розроблені здобувачем особисто.

Апробація роботи. Матеріали дисертаційної роботи доповідались більш ніж на 30 міжнародних та всеукраїнських наукових симпозіумах, семінарах, конференціях. Основні з них: міжнародна науково-практична конференція “Інженерно-геологічне забезпечення надрокористування та охорони навколишнього природного середовища”, Перм, Росія, 1997 рік; міжнародна наукова конференція “Екологічна геологія та раціональне надрокористування. Становлення наукового напрямку та освіти”, Санкт-Петербург, Росія, 1997 рік; міжнародна наукова конференція “Еволюція інженерно-геологічних умов Землі в епоху техногенезу”, Москва, Росія, 1997 рік; "Проблеми техноприродних аварій та катастроф у зв’язку з розвитком небезпечних геологічних процесів (прогноз, керований контроль, моніторинг, інженерний захист процесонебезпечних територій та інше)", Київ, Україна, 1997 рік; міжнародна конференція “Нормативно-правові аспекти оцінки і прогнозу екологічного стану довкілля адміністративних областей та районів України”, Алушта, Крим, 1997 рік; міжнародна наукова конференція “Аналіз та оцінка природних ризиків у будівництві”, Москва, Росія, 1997 рік; міжнародна науково-технічна конференція “Кризовий та передкризовий стан довкілля як результат техногенного впливу на геологічне середовище і геоморфосферу”, Львів, Україна, 1998 рік. Матеріали дисертаційної роботи неодноразово доповідалися на робочих нарадах Державної геологічної служби України, в обласних адміністраціях Львівської, Івано-Франківської та Чернівецької областей, в Міністерстві з питань надзвичайних ситуацій та захисту населення від наслідків Чорнобильської катастрофи, в Західному центрі обробки аерокосмічної інформації та екологічного моніторингу та інших установах в період 1999-2004 р.р.

Результати виконаних досліджень доповідались в Угорщині (Державний геологічний інститут), Польщі (Жешувська політехніка, Краківська гірнича академія), в республіці Білорусь та республіці Молдова.

Публікації. Результати дисертації опубліковано у чотирнадцяти монографіях (одна одноосібна), п’яти брошурах (одна одноосібна), 35 статтях у наукових виданнях (8 одноосібних), 21 тезах доповідей (14 одноосібних). Всього по темі дисертації опубліковано 80 робіт.

Структура та об’єм роботи. Дисертація об’ємом 466 стор., 289 стор. тексту, список літературних джерел, який складає 316 назв, 111 рисунків, 7 таблиць, 15 додатків.

На протязі всього періоду виконання досліджень по дисертаційній роботі автору сприяло толерантне відношення колег по роботі та провідних спеціалістів країни. Особливу подяку автор виражає своєму науковому консультанту, доктору геолого-мінералогічних наук, професору Адаменку О.М.

Основний зміст роботи

У вступі обґрунтовується актуальність теми, сформовані мета й задачі дослідження, наведена наукова новизна і практична значимість, а також результати апробації і реалізації основних положень роботи.

Робота складається з трьох частин. Частина перша присвячена науковим основам техногенно-екологічної безпеки геологічного середовища.

Загальний стан екологічної безпеки в Україні є складним. Широке різноманіття чинників природного і антропогенного характеру спричиняють в подальшому ускладнення її стану. Це в значній мірі впливає на довкілля та призводить до погіршення умов життєдіяльності людей. Наведені обставини обумовлюють нагальну потребу комплексного вивчення та розв'язання проблеми екологічної безпеки техноприродних геосистем.

Основи загальної концепції екологічної безпеки викладені у роботах М.Ф.Реймерса, В.І.Данілова-Данільяна, К.Ф.Фролова, В.О.Бокова, А.О.Бикова, Р.М.Кларка, М.Н.Мойсеєва та інших вчених. В останній час поглиблюються та деталізуються знання з різних наукових напрямків: техніко-економічного (Б.М.Данилишин, О.М.Трофимчук, А.Г.Шапар, Є.О.Яковлєв, В.Р.Лозанський, І.А.Шеренков, А.В.Гриценко, І.П.Крайнов, В.М.Шестопалов, М.С.Мальований, А.Б.Горстко та інші), природничого (Г.О.Білявський, І.Г.Черваньов, В.І.Осипов, О.Л.Рагозін, С.К.Шойгу, Є.С.Дзекцер, А.Б.Качинський, Є.О.Яковлєв, О.М.Адаменко, В.Я.Шевчук, В.М.Шестопалов, І.Пригожин, В.А.Котляревський, А.В.Забегаєва, А.В.Лущик, Я.М.Семчук). Екологічна безпека держави розглядається як складова національної безпеки (А.Б.Качинський, В.О.Косовцев та інші). Слід відмітити системно-динамічну концепцію, яка базується на уявленні про інтегровану безпеку (С.І.Дорогунцов, О.М.Ральчук).

В першому розділі "Фундаментальні властивості геологічного середовища та геосистеми" розглянуті фундаментальні властивості геологічного середовища; науково обґрунтовані техноприродні геосистеми, досліджені їхні властивості та виконана типізація; розкрита процедура конструювання та визначені головні властивості техноприродних геосистем; детально розглянуті техноприродні геосистеми геологічної спеціалізації; визначений екологічний аспект взаємодії людини, інженерних споруд і геологічного середовища; в науковому плані досліджені гірничопромислові комплекси, як техноприродні геосистеми.

Наукові основи екологічної безпеки ТПГ базуються на наступних положеннях.

Якщо формалізувати екологічну ємність геологічного середовища в межах ТПГ до рівня алгоритму, то вона може бути описана відношенням:

, (2)

де, Е – ємність геологічного середовища; [V] – об’єм геологічного середовища (ГС); [LS] – літолого-стратиграфічні комплекси геологічного середовища; [t] – тектонічна організація геологічного середовища; [ΣP] – природні умови і фактори стану геологічного середовища; [ΣT] – техно­генні умови і фактори стану геологічного середовища; [Heod] – геодинамічні процеси; [Heox] – геохімічні процеси; [Hidro] – гідрогеологічні процеси; [Rad] – радіоекологічні процеси; [Heof] – геофізичні процеси; RP – рівновага системи.

Екологічна ємність геологічного середовища в межах ТПГ визначає його стійкість до впливу природних і антропогенних чинників. Стійкість геологічного середовища може бути формалізована до наступного алгоритму:

(3)

де, СГС - стійкість геологічного середовища; [ПУП] - природні умови геологічних процесів; [ТУП] - техногенні умови геологічних процесів; [ПСГС] - природна стійкість геологічного середовища; [ТЗСГС] – техногенно зумовлена стійкість геологічного середовища. Екологічна безпека ГС в межах ТПГ визначається такими групами чинників: ризик техногенних аварій та катастроф; ризик впливу на організм забрудненого повітря; ризик впливу на організм забрудненої води; ризик матеріальних втрат при розвитку небезпечних геологічних процесів; ризик негативного впливу на організм ландшафтно-геохімічних, геофізичних та радіоекологічних процесів.

Розрахунок екологічної безпеки ГС в межах ТПГ зведено до матричної основи, яка реалізується наступними процедурами:

Результат оцінки ризику екологічного стану ГС в межах ТПГ полягає в розробці моделі управління екологічною безпекою ТПГ:

СУ = Ф ∪ В ∪ П ∪ О, (5)

де, СУ – система управління; Ф – функція управління; В – часовий етап управління; П – частина керованого літосферного простору в межах ТПГ; О – організаційний рівень, ∪ – знак співставлення.

В другому розділі "Функціонування гірничопромислових та нафтогазових комплексів як техноприродних геосистем" висвітлена функціональна структура техноприродних геосистем, складені алгоритми техноприродних геосистем гірничопромислових та нафтогазових комплексів на стадії конструювання і оптимального функціонування та гірничопромислових комплексів (ГПК) як техноприродних геосистем на стадії ліквідації.

Під ГПК, як техноприродною геосистемою, приймали динамічну сукупність техногенних об’єктів та процесів, спрямованих на видобуток твердих корисних копалин, нафти і газу із надр та їх переробку, які постійно впливають на довкілля і знаходяться під дією його техногенних змін.

Техноприродну геосистему можна описати співвідношенням:

S = {X, Q}, (6)

де, X = {x1, x2, …, xn} множина елементів хі системи S. Через Q позначена множина закономірностей змін елементів хі, їх взаємодія між собою і з навколишнім середовищем, тобто вона представляє собою сукупність залежностей, які зв’язують елементи xi системи S. Можна умовно розділити техноприродну геосистему S на природну Z і техногенну W підсистеми із своїми підсистемами, елементами та зв’язками:

S = ZQW. (7)

ТПГ проходить в своєму розвитку закономірні етапи накопичення антропогенних змін в межах геологічного і суміжних середовищ. Між техногенним об’єктом та довкіллям відбувається взаємодія протилежних процесів: потоку техногенного впливу та реактивних функцій захисту (як міри природного самовідновлення ГС). По умовах накопичення антропогенних змін в системі, в результаті техногенезу відбувається зниження замкнутих функцій природної організації ГС, до межі гомеостазису за результатами чого в деякий момент часу наступає екстремальна ситуація – порушення екологічної рівноваги в локальному або регіональному масштабі. Взаємна протилежність в монотонній зміні функцій дозволяє співставляти їх з відповідними монотонними функціями: екологічної безпеки – Р(t) та екологічної небезпеки – F(t) = 1 - P(t).

Реальна ТПГ при функціонуванні базується на процесах енерго – масообміну, які слід розглядати з точки зору формуючого техногенного потоку Щ різнохарактерних впливів на природні об’єкти, так і протидіючого екологічно реактивного потоку R зі сторони таких об’єктів (A, В, С, Д...) , які обумовлюють в кінцевому результаті (як результат взаємодії протилежних потоків) рівень антропогенної зміни е властивостей природних об’єктів, по своїй сукупності їх одиничних параметрів . Таким чином, енерго-масообмін виступає в цьому випадку як фізичне середовище, через яке проходить неперервна діалектична взаємодія всіх трьох категорій стану геосистеми Щ, R, е. Крім того, енерго-масообмін як з'єднувач цих категорій елементів, обумовлює можливість їх вираження в одній системі одиниць фізичних величин.

За результатами цих досліджень розроблена наукова база для технічних заходів на стадії оптимального функціонування та стадії ліквідації, для якої аксіоматичним є намагання відновити доексплуатаційні екологічні функції геологічного і суміжних середовищ в межах ТПГ. На прикладі гірничопромислових та нафтогазових комплексів Західного регіону України науково і методично обґрунтовані ці дії, які для ТПГ або вже частково реалізовані, або знаходяться на стадії реалізації.

В третьому розділі "Стан геологічного та суміжних середовищ в межах гірничих комплексів Західного регіону України" розглянуті регіональні проблеми мінерально-сировинної бази ТПГ Західних областей України (рис. 1). Визначено, що оптимальним управлінським рішенням, щодо відновлення екологічної рівноваги в межах таких регіональних ТПГ, як гірничопромислові провінції є відновлення в допустимих межах природної рівноваги.

В четвертому розділі "Геодинамічні функції геологічного середовища та його екологічна ємність (на прикладі Східноєвропейської платформи та областей альпійської складчастості Євразії)" розглянуті основні положення механізму формування та розвитку геодинамічних процесів в межах платформного та гірськоскладчастого типів геологічного і суміжних середовищ з позицій екологічної ємності техноприродних геосистем. Науково обґрунтовані, для кожного типу геологічного середовища відповідна екологічна ємність, яка і є пріоритетним інструментом регулювання техногенного навантаження. Стійкість геологічного середовища до техногенних порушень та екологічна ємність ГС в межах ТПГ є основним інструментом екологічних функцій літосферного простору.

Екологічна безпека зсувонебезпечних територій визначається середньою за рік величиною коефіцієнтів стійкості зсуву в поточний період часу (Т), які характеризують відношення сумарного опору зрушенню вздовж будь-якої потенційної поверхні ковзання до суми рушійних сил вздовж цієї поверхні

, (8)

де, Сі – опір зрушення на і-й ділянці; фі – дотикова напруження; Дlі – абсолютна деформація.

Рис. 1. Схема районування геологічного середовища Західного регіону України за ступенем техногенного впливу (відповідно до масштабу 1:500 000), (гірничопромислові та інші впливи).

Родовища корисних копалин: Горючі: 1 - нафта; 2 - газ; 3 - конденсат; 4 - вугілля кам’яне; 5 - вугілля буре; 6 - торф. Металічні: 7 - свинець; 8 - ртуть. Неметалічні: 9 - алуніт; 10 - барит; 11 - каолін; 12 - фосфорити; 13 - гіпс; 14 - озокерит. Солі: 15 - галіт; 16 – сильвін. Будівельні матеріали: 17 – гірські породи для буту і щебеню; 18 – каміння штучне; 19 – каміння бутове; 20 – піщано-галькові заповнювачі для бетону і залізобетону; 21 - піщано-гравійно-галькові матеріали для покривів шосейних і баластування залізничних доріг; 22 - пісок для бетону і залізобетону; 23 – пісок для будівельних розчинів; 24 – пісок для покривів шосейних і баластування залізничних доріг; 25 – вапняк, крейда, мергель для цементного виробництва; 26 - вапняк, крейда для виробництва вапна; 27 – вапняк, доломіт для доменного виробництва; 28 - вапняк, крейда, доломіт для хімічної, харчової та іншої промисловості; 29 – глина для виробництва вогнетривких виробів; 30 - глина для виробництва цегли і черепиці; 31 - глинисті породи для цементного виробництва; 32 – глинисті породи для паперової, нафтової, гумової та інших галузей промисловості; 33 – глинисті породи для виробництва керамзиту; 34 – пісок для скляного виробництва; 35 - пісок для силікатної цегли і вапняково-силікатних блоків; 36 - пісок для керамічної, цементної та абразивної промисловості; 37 – гідравлічні добавки (туфи); 38 – вулканічне скло для отримання спученого матеріалу (пеліт); 39 – мінеральні фарби. Джерела забруднення підземних вод: 40 – накопичувачі стічних вод (ставки, відстійники); 41 – накопичувачі твердих відходів; 42 – поля фільтрації; 43 – склади міндобрив; 44 – сховища паливо-мастильних матеріалів (склади (ПММ)); 45 – скид забруднених вод в річки. Контури техногенних провінцій: 46 – Львівсько-Волинського кам’яновугільного басейну; 47 – Передкарпатського сірконосного басейну; 48 – Передкарпатського соленосного басейну і Солотвинського родовища повареної солі; 49 – Західно-Української нафтогазоносної провінції; 50 – Закарпатського буро-вугільного басейну; 51 – в чисельнику – номер району, в знаменнику – техногенне навантаження в балах.

А – Східноєвропейська платформа, Б – Передкарпатський передовий прогин, В – Карпатська гірськоскладчаста область, Г – Закарпатський внутрішній прогин.

Для кожного генетичного типу зсуву розрахована середня швидкість незворотніх змін на прогнозний період часу Т:

ДКсер. = f (Т), (9)

Наступною процедурою є визначення залежності амплітуди А коливань коефіцієнту стійкості схилу від показників F відповідних факторів:

, (10)

За цим показником розраховують максимальну амплітуду Аmax за період часу Т.

Екологічна безпека геологічного середовища в межах сейсмонебезпечних ТПГ гірськоскладчастого типу визначається за функцією ризику Н (t), як доповнення функції безпеки S (t) до одиниці

Н (t) = 1- S(t), (11)

S (t) = Р {v (τ)∈ Щs, ф∈ [0, t]}, (12)

де, S (t) – вірогідність випадкової події, яка визначається тим, що в інтервалі [0, t] не виникає умов, які приводять до руйнування; v – вектор якості в теорії надійності; Щs – границя безпеки, яка визначає допустимі параметри граничного стану ТПГ.

Детально досліджено розвиток геодинамічних процесів та розраховано екологічну ємність геологічного середовища на прикладі Малого Кавказу та Паміру.

Для регіону Малого Кавказу (на прикладі 2223 зсувів різних типів, масштабів і активності, які займають площу 50985 га) питання екологічної безпеки ТПГ вирішуються в двох аспектах:

- регіональне сейсмічне районування з урахуванням максимальної сили сейсмічного поштовху (відповідно до масштабу 1:200 000).

- локальне мікросейсмічне районування території відповідно до масштабу 1:2 000 - 1:10000.

За результатами дослідження геодинамічних умов Паміру (на прикладі зони зчленування південного Тянь-Шаню та Паміру) розроблена методика оцінки інженерного ризику таких гірських областей, яка передбачає складання спеціалізованих еколого-геологічних карт масштабу 1:100 000, доповнених еколого-геологічними картами масштабу 1:25 000 і 1:10 000. Розробка комплексних схем інженерного захисту сейсмоактивних районів ґрунтується на інженерно-геологічній типізації та районуванні територій, розрахунковій оцінці стійкості схилів при різному сейсмічному впливі, врахуванні результатів прогнозу розвитку сейсмогенних зсувів.

В п’ятому розділі "Геодинаміка Карпатського регіону як чинник формування екологічних функцій геологічного середовища" розроблено принципово нову геодинамічну модель з точки зору формування екологічних функцій літосфери, їх змін в просторі та часі як в природному стані, так і під впливом техногенних факторів. Обґрунтовано комплексну зональність, яка проявляється міграцією вуглеводнів і води, і характеризує зміну напружено-деформованого стану порід у результаті розвитку Карпатської гірськоскладчастої області. Напрямок міграції – до платформи.

Встановлені основні зони, які контролюють міграційні процеси. При цьому в районах розвитку соляної моласи міграційні процеси флюїдів і газів обмежені завдяки потужному екранові соляних і глинистих порід. На ділянках, де такі екрани не існують, формується чітко виражена зональність "нафта – газ – вода – сірка". Запропонована модель характеризує особливості нагромадження стронцію та умови сірконосності території, що дало змогу трансформувати результати для розрахунку екологічної безпеки геологічного середовища в межах ТПГ.

В шостому розділі "Гідрохімічні умови стану геологічного середовища та технологія створення моделей гідрохімії підземних вод" викладені результати досліджень гідрохімічних параметрів стану геологічного середовища та чинники режиму й охорони підземної гідросфери на прикладі Західного регіону України.

Гідрохімічні умови підземної гідросфери геологічного середовища контролюються гідрохімічною зональністю та тектоносферними процесами. Розглянуто головні параметри гідрохімічної зональності для різних типів геологічного середовища (на прикладі Карпатського регіону України). За результатами виконаних досліджень складено базу даних з гідрохімії порід, а також серію гідрохімічних карт, які характеризують динаміку хімічного стану підземних вод. Проаналізовані гідрохімічні чинники підземної гідросфери з погляду оцінки результатів техногенного забруднення та впливу питної води на здоров’я населення.

В сьомому розділі "Гідродинамічні умови геологічного середовища. Оцінка ресурсів та забруднення підземної гідросфери (на прикладі Карпатського регіону). Екологічна безпека підземної гідросфери" розглянуті умови формування ґрунтових та підземних вод; виконана типізація території за умовами формування режиму підземних вод; рекомендації щодо розвитку режимної спостережної мережі та методики спостережень в умовах виділених спеціалізованих гідрогеорежимних районів; проведена екологічна оцінка забруднення підземної гідросфери, яка включає особливості техногенного впливу на підземну гідросферу в межах Передкарпатської соленосної провінції, в межах Передкарпатської нафтогазоносної провінції, звалищ відходів промислово-міських агломерацій, об’єктів агропромислового комплексу; виконаний екологічний контроль підземної гідросфери та управління ресурсами підземних вод за допомогою постійно діючої моделі; визначені медико-екологічні параметри підземної гідросфери – як чинник здоров’я населення.

Створені регіональні моделі режиму і хімізму підземних вод з метою їх регіональної екологічної оцінки при використанні для питного водопостачання. Для екологічно проблемних об’єктів створенні детерміновані моделі впливу відповідного хімічного типу води на організм людини.

В восьмому розділі "Ландшафтно-геохімічні умови стану геологічного середовища та технологія створення фактографічних і картографічних моделей геохімії ґрунтів і порід" обґрунтована технологія оцінки екологічної безпеки геохімічних процесів; виконано комплексне ландшафтне районування; реалізована прогнозна оцінка стану ландшафтів на основі визначення геохімічної спеціалізації ландшафту та його динаміки, досліджена екологічна геохімія ландшафту; проведено визначення геохімічних бар’єрів; обґрунтована методологія складання ландшафтно-геохімічних карт; визначені радіоекологічні умови геологічного середовища. При цьому інтенсивність міграції елементів в межах ландшафтної призми визначається шляхом порівняння їх кларків для площ (ландшафтів), де повторно проводилося опробування порід. Міграційна здатність елементів Р розрахована за формулою:

, (13)

де, Рх – кількість елемента х в природному середовищі В; Вх – кількість елемента х, що перейшла в рухомий стан за проміжок часу Δt.

Були визначені асоціації хімічних елементів в ґрунтах. Для кожної асоціації хімічних елементів вираховувалось значення сумарного показника забруднення Z c за формулою:

(14)

де, Сі – значення вмісту i-го елементу в точці опробування; Сфі – значення фонового вмісту i-го елементу в ґрунті по планшету; n – кількість елементів в парагенетичних асоціаціях.

За результатами перерахованих вище геохімічних досліджень розроблено методику складання геохімічних карт та картографічних і фактографічних баз даних з геохімії порід і ґрунтів. Реалізація інформаційної системи дає змогу отримати для будь-якого типу геологічного середовища фактографічну та картографічну інформацію по геохімічних процесах, по ступеню екологічної безпеки ТПГ ландшафтних геосистеми.

Досліджені радіоекологічні умови ТПГ геологічного середовища з деталізацією 41 природної та техноприродних аномалій, особливо в зонах Західного Чорнобильського сліду.

Друга частина дисертації: "Екологічна безпека геологічного і суміжних середовищ в межах техноприродних геосистем регіонального рівня".

В дев’ятому розділі "Екологічна безпека геологічного середовища та проблема оптимального використання гідроресурсів Карпатського регіону України" розглянуті наукові і методичні основи басейнової концепції раціонального природокористування (у контексті оптимального використання гідроресурсів та екологічної безпеки ТПГ геологічного і суміжних середовищ).

На основі басейнової концепції раціонального природокористування розглянуті технологічні аспекти оптимального використання гідроресурсів Карпатських рік та визначені перспективні ділянки для гідротехнічного будівництва.

Обґрунтовані вихідні принципи, розраховано басейнову ієрархію довкілля, визначено найінформативніші параметри гідроекологічної ситуації у Карпатському регіоні, визначені оптимальні технічні рішення для регіону з мінімально необхідним переліком розрахункових даних для моделювання передпроектних рекомендацій щодо розміщення гідроенергетичних споруд. Виділені перспективні ділянки для гідротехнічного будівництва (на прикладі малих ГЕС). Введено поняття еколого-геологічного та еколого-гідрологічного потенціалів з точки зору екологічної безпеки території щодо гідротехнічного будівництва малих ГЕС. Безгребельні міні- і мікро ГЕС (гірляндні, рукавні, консольні) є малоконцентрованими джерелами енергії, які не спричиняють у природному середовищі серйозних змін і тому вважаються екологічно безпечними установками.

Енергія ріки визначається кількістю води, яка в ній протікає і падінням, або нахилом ріки. Потенційні запаси гідравлічної потужності визначаються за формулою:

N = 9,81 ⋅ Q ⋅ Н, (15)

де, Q – середня багаторічна витрата води; Н – падіння між створами, м.

Потужність малої гідростанції визначається за формулою:

N = 9,81 ⋅ Q ⋅ H ⋅ n , (16)

де, n – відношення потужності, яка віддається гідростанцією до потужності потоку, який підведений до неї з ріки, тобто коефіцієнт корисної дії гідростанції.

Для попереднього визначення потужності малої ГЕС можна приймати її коефіцієнт корисної дії від 0,65 до 0,70.

Введено поняття еколого-геологічного та еколого-гідрологічного потенціалів з точки зору екологічної безпеки території щодо гідротехнічного будівництва малих ГЕС.

В десятому розділі "Екологічна безпека геологічного середовища у зв’язку з катастрофічним розвитком геологічних процесів Карпатського регіону України (на прикладі Закарпатської та Чернівецької областей)" розглянуті умови і фактори екологічної безпеки ТПГ розвитку зсувів у межах території Закарпатської області, локальні закономірності катастрофічного розвитку зсувів у межах Закарпатської області.

Для території, яка постраждала від катастрофічної активізації небезпечних геологічних процесів у 1998-1999 р.р. розроблені науково-методологічні засади оцінки стану зсувних геосистем на території Карпатського регіону, виконана загальна характеристика основних просторово-часових закономірностей розвитку зсувів, обґрунтована система моніторингу зсувонебезпечних територій на регіональному, місцевому та об'єктовому рівнях і виконано прогнозування зсувного процесу та визначені технічні рішення по інженерному захисту.

Визначені підходи щодо запобігання та реагування на катастрофічний розвиток зсувів.

Розроблена методика дозволяє реалізувати процедуру оцінки просторово-часових закономірностей розвитку небезпечних геологічних процесів (на прикладі зсувів) та її використання для створення інформаційно-аналітичних комплексів стану зсувонебезпечних територій.

В одинадцятому розділі "Катастрофічна активізація в с.Костинці Сторожинецького району Чернівецької області та першочергові заходи з ліквідації його наслідків" викладені наукові та методичні основи комплексної оцінки типового катастрофічного зсуву.

Механізм зсуву в с.Костинці типовий для механізму великої групи зсувів, які неодноразово мали місце в межах території Прут-Сиретського межиріччя (Червона Діброва, Верхні Станівці, Старі Бросківці та інші). Підготовчий період катастрофічної активізації зсуву відбувався принаймні протягом трьох років, які співпадають із надлишковим зволоженням, пік якого спостерігався 18 квітня 1999 р. Рівні ґрунтових вод у цей час піднялися на 1,5-3,5 м, що призвело до збільшення ваги порід перезволоженого схилу на 2,5-3,0 млн.т. Задовільне дренування підземних вод призвело до формування критичних параметрів зміщення зсувних мас при площі зсуву 2 км2 і попередньо визначеній потужності зсувних мас до 30-35 м у верхній частині та 10-15 м у нижній частині при середній швидкості руху 60-80 м/добу (на деяких ділянках переміщення склало 100-120 м/добу), що і обумовило руйнування всіх житлових споруд у межах його активної частини. Об’єм зсувних відкладів при катастрофічній активізації – 18-25 млн.т.

З метою визначення екологічної безпеки зсувної ТПГ розроблена технологія моделювання зсувного процесу. Основні показники моделі – це рельєф місцевості з точністю до 2 м, отриманий з карти масштабу 1:10 000, а також кількісна інформація та дані візуальних спостережень про величини зміщень та потужність зсувних відкладів. На підставі цієї інформації побудована трьохмірна модель, яка відтворює перебіг подій як серію поетапних змін реалістичного тривимірного зображення, а також у вигляді комп'ютерної анімації. Геологічне середовище розглядалось нами як двухмірна модель.

Вхідними даними для побудови рельєфу є горизонталі топографічної карти та аерофотознімки (рис. 2). Методологія полягає у перетворенні растрового зображення горизонтальних (чорних на білому фоні, як правило, двокольорове зображення) у зображення, що містить 256 градацій сірого кольору (grayscale image), де кожний відтінок відповідає певній висоті. Зображення горизонталей також заміщуються (приклад на рис. 3). Реалістичне зображення створюється як послідовна деформація трьохмірної призми, побудованої на основі рельєфу і інженерно-геологічних елементів техноприродної системи.

В комплексі з рельєфом, для відтворення механізму зсуву використана морфометрична карта зсувної ділянки, на яку нанесені основні зони деформацій, стінки зриву різних порядків, тріщини і т.п. Для відтворення вертикальних деформацій використовується подібна схема, але у вигляді горизонталей наносяться зміни висот - додатні (підняття) і від'ємні (пониження) окремо (рис. 4).

Для проведення описаних трансформацій (перетворення рельєфу по висотам в трьохмірну систему, яка відтворює перебіг деформацій) розроблено спеціальне програмне забезпечення.

а) б)

Рис. 2. Модель рельєфу зсувної ділянки в районі с. Костинці. Переривчастою лінією показано зону прояву зсувних процесів

а) на поверхню накладено топокарту масштабу 1:25 000;

б) на модель накладено аерофотознімок масштабу 1:40 000.

а) б) в)

Рис. 3. Приклад відтворення рельєфу: а) вхідне зображення горизонталей; б) отримана шкала висот у вигляді відтінків; в) результат побудови

а) б)

Рис. 4. Схеми деформацій: а) підняття; б) опущення

Результати поетапного накладення деформацій для прикладу наведені на рис. 5; на рис. 6 показано відтворення рельєфу зсувної ділянки у с. Костинці до та після катастрофічного зсуву 18-20 квітня 1999 р. На рис. 7 – принципова схема геологічних умов зсувної техноприродної системи.

а) б) в)

Рис. 5. Накладення деформацій: а) додатніх; б) від'ємних; в) додатніх і від'ємних

а) б)

Рис. 6. Модель рельєфу зсувної ділянки: а) до зсуву; б) після зсуву

Рис. 7. Принципова схема структурно-пластичного зсуву у с.Констинці (Чернівецька область, Сторожинецький район, Прут-Сиретське межиріччя). Руйнівна активізація в квітні 1999 р., зруйновано 137 житлових будинків

Запропонована методика дозволяє реалізувати динамічне моделювання зсувного процесу з метою розробки управлінських рішень.

В дванадцятому розділі "Методичні основи екологічної безпеки техноприродних геосистем від зсувонебезпечних територій" розглянуті методологічні основи інженерного захисту техноприродних геосистем від зсувів.

Методологія інженерного захисту базується на основі детального вивченням опорних ділянок. На цих ділянках визначаються умови і фактори розвитку небезпечних геологічних процесів на основі чого і розраховуються заходи інженерного захисту.

Основні засади реалізації захисних заходів базуються на обґрунтованості стратегічних підходів з метою стабілізації зсувного процесу та виключення деформацій і руйнування інженерних споруд та комунікацій.

Розглянуті дві групи протизсувних заходів – превентивні та активні.

В рамках превентивних заходів найбільш оптимальним є перенесення об'єкту будівництва на територію, яка знаходиться під впливом потенційного або існуючого зсуву.

Якщо перенесення ділянки будівництва неможливе, розраховуються варіанти інженерного захисту, згідно наступних дій превентивного характеру:

заборона підрізки зсувних схилів і проведення робіт по створенню виїмок на них;

заборона будівництва на схилах інженерних споруд, ставків, водоймищ та інших об’єктів із значним водоспоживанням без виконання конструкторських заходів, які б повністю виключали втрату води в зсувні маси;

обмеження швидкості руху залізничних потягів в зоні, яка примикає до зсувної ділянки;

охорона та відтворення дерево-чагарникової й трав’янистої рослинності;

заборона неконтрольованого поливу земельних ділянок і встановлення водопровідних колонок і постійного водопроводу без облаштування каналізації;

недопущення на зсувні схили зливної, талої, стічної й іншої води;

залісення зсувних територій.

Основні види активних протизсувних заходів наведені в таблиці 1.

Таблиця 1

Продовження таблиці 1

Частина третя "Екологічна безпека техноприродних геосистем за критичних еколого-геологічних умов, у разі аварій і катастроф".

В тринадцятому розділі "Екологічна безпека геологічного середовища, як інструмент контролю здоров’я людини (на прикладі Карпатського регіону України)" викладені наступні результати наукових досліджень.

Характеристика умов взаємодії людини як біологічної системи з геологічним середовищем досліджувалась по таких основних напрямках:

геофізична сфера, яка є результатом глобальних, регіональних та локальних трансформацій, що визначають для будь-якої території;

- формування електромагнітних полів, радіаційної обстановки і т. ін., під дією яких людина може знаходитися постійно;

- ландшафтна сфера, що є індикатором впливу певних хімічних елементів на стан здоров'я населення, в тому числі стосовно функціонування системи "ґрунт - рослина - організм людини", "ґрунт - рослина - тварина - організм людини" та ін.;

підземна й поверхнева гідросфера, яка є джерелом впливу на організм;

місцеві продукти харчування та питну воду;

здоров'я людини є функцією таких факторів: соціально-економічних (Фс), генетичних (Фг), екологічних (ФЕ) та рівня медичного обслуговування (Фм):

З = f(Фc, Фг, ФЕ, Фм) (17)

Вважаючи (для місцевих умов) Фс, Фм - const, спрощуємо формулу до вигляду:

З = f(Фг ; ФЕ), (18)

де, Фе = Фх^Фв^Фгеоф; Фх - фактор впливу харчування; Фв - фактор впливу питної води; Фгеоф - фактор впливу геофізичних умов.

Мікроелементи, як найбільш біоактивна й мінлива частина раціону, є визначальним фактором при формуванні структури захворюваності.

Модель створена для якісної та напівкількісної оцінки ризику виникнення захворювань, пов'язаних з геохімічними та гідрохімічними умовами проживання населення в межах різних типів ГС.

Визначено, що природна геофізсфера – це феномен, який обумовлює формування і розвиток неоднорідності фізичних сфер Землі. Згідно з цим, в зонах тектонічних порушень спостерігається розвиток електромагнітного випромінювання, яке має суттєвий вплив на здоров'я населення.

Інший аспект, що впливає на здоров'я населення, - це газові еманації, які виділяються в межах тектонічно напружених зон і є надзвичайно небезпечними. Результатами досліджень підтверджується, що геопатогенні зони в значній мірі можуть бути обумовлені вищевикладеними умовами, які характеризують механоелектричне випромінювання та газові еманації.

Формування та розвиток екологічних властивостей літосферного простору відбувається за умов впливу наступних чинників:

У Карпатській складчастій області в ґрунтових водах підвищена концентрація V, Sr, Mn, Ва, збільшується рухливість Мn і Cu, середня мінералізація ґрунтових вод становить 254,6 мг/л. Під час зимової межені рівень води в Карпатських ріках підтримується за рахунок ґрунтових вод, які в цей період не розчиняються атмосферними опадами; при цьому їх мінералізація зростає у два-три рази, а разом із нею підвищуються концентрації мікроелементів. Це пов'язано зі збільшенням часу фільтрації рідини та збільшенням питомого внеску підземних вод у загальний стік і може призвести до проявів сезонного мікроелементозу на ґрунті, збільшення надходження в організм мікроелементів: Sr, Mn, Cu на фоні відсутності F, J. Для ґрунтових вод Передкарпатської провінції характерний підвищений вміст Сr, Mo i Cu. Середня мінералізація ґрунтових вод становить 456,2 мг/л. Концентрація Mn перевищує середнє значення у 8-20 разів.

Щодо формалізації чотиривимірної динамічної моделі пропонується система: літогенна основа - ґрунт - фітоценоз, в рамках якої і відбувається відповідна взаємодія з геологічним середовищем в межах реального фізичного часу.

Літосферний простір виступає як чинник збереження і трансформації підземних вод різного хімічного складу. Концептуально розглянуто основні регіональні аспекти впливу підземної та поверхневої гідросфери на здоров'я населення в системі "вода – організм людини".

У чотирнадцятому розділі “Екологічний стан геологічного середовища, як чинник здоров’я населення Червоноградського гірничопромислового району” аналізується одна з найбільш проблемних в екологічному відношенні ситуація, яка склалася в межах геологічного середовища цього гірничопромислового району.

До основних проблем екологічної безпеки району відносяться: осідання території, зміни геохімічних полів та забруднення ґрунтів, утворення техногенних ландшафтів, забруднення ґрунтових та підземних вод, забруднення поверхневих вод, забруднення повітря. Зафіксовано масове ендемічне захворювання дітей на флюороз та гіпоплазію зубів у межах мм.Соснівка, Червоноград, Сокаль, смт.Гірник та дорослого населення на остеопороз.

Отримані наступні результати:

визначені та детально вивчені всі види техногенного навантаження на ГС Червоноградського ГПР. Техногенний вплив на геологічне середовище здійснюється в двох напрямках: розробка вугільних родовищ району та гідромеліоративні заходи з осушення земель під сільське госпо­дарство;

визначені основні закономірності природно та техногенно обумовленого розподілу хімічних елементів у ґрунтах, проведене районування за типами ґрунтів та встановлений просторовий розподіл хімічних елементів. Основні аномалії забруднення ґрунтів тісно пов’язані з конкретними джерелами забруднення техногенного походження;

встановлені основні просторово-часові параметри гідрохімічної зональності підземних вод та проаналізовані закономірності їх вертикальної диференціації. Виявлено, що у вертикальному розрізі геологічного середовища хімізм підземних вод є чітко диференційованим;

проведений ретроспективний аналіз захворюваності людей при впливі на організм різних природних і техногенних чинників. Створена геолого-біохімічна модель захворюваності дітей на гіпоплазію та флюороз, а дорослого населення - на остеопороз. Модель базується на визначенні впливу на організм людини фтору, стронцію, кальцію та натрію в реальних існуючих співвідношеннях. Головною причиною захворювання визнано споживання води, яка має надлишок фтору, високий вміст стронцію та Na++K+ і низький вміст Са2+.

розроблені технічні оптимізаційні заходи щодо унеможливлення захворювання дитячого населення на гіпоплазію і флюороз, а дорослого - на остеопороз. Вони полягають в зміні технології водозабезпечення (зміна конструкції свердловин).

В п’ятнадцятому розділі "Екологічний стан геологічного середовища Яворівського гірничопромислового району та технологія оптимізаційних рішень" приведені результати еколого-геологічної характеристики району та детально охарактеризовані Язівське та Немирівське родовища самородної сірки з точки зору екологічної безпеки.

Головну увагу приділено широко розповсюдженим процесам формування техногенного ландшафту, практично не придатного для життя. Відображені геохімічні наслідки впливу сірковидобувних робіт на довкілля. Приведені основні види та масштаби шкідливих викидів у атмосферу та відходів із стічними водами. Виділені головні елементи-забруднювачі. Окремо розглянуте забруднення ґрунтів стронцієм та його вплив на здоров’я людини. Так, за результатами дослідження геохімічних параметрів виявлене значне перевищення в ґрунтах концентрації Ва2+ та Sr2+ гранично допустимих концентрацій (ГДК). Ва2+ знаходиться в кількості, що в 16,6 разів перевищує ГДК, а Sr2+ - в 17,7 разів. Ці аномалії мають природне походження і пов’язані з підвищеним вмістом Ва2+ та Sr2+ в баденських відкладах. За результатами моніторингу питних вод гірничопромислового району відмічено вкрай низький вміст фтору у питній воді кількість якого складає від 0,08 до 0,1 мг/л.

Виходячи з середньорозрахункового ГДК на фтор -1,5 мг/л та враховуючи реально існуючу ситуацію з практичною відсутністю фтору у питній воді можна зробити наступні висновки. При розрахунковому варіанті наявності фтору у воді в границях ГДК в організм людини повинно поступати до 4,5 мг/л фтору за добу. За місяць ця доза становить 135 мг, а за 10 років 1,35 кг.

Як результат описаної вище ситуації і відмічається дисбаланс з кількістю фтору та стронцію в організмі як основна причина каріозного ураження зубів у дітей. Це в повній мірі підтверджується результатами клінічних досліджень.

Логічно та математично обґрунтовані інженерні заходи по ліквідації наслідків кар’єрного видобутку сірки та процедура управління екологічним станом геологічного середовища Яворівського гірничопромислового району з метою його оптимізації.

Оптимізаційні заходи полягають в повному затопленні Яворівського кар’єру, що зараз і відбувається, та з максимальним відновленням ландшафту шляхом його трансформації з техногенного в рекреаційний.

В шістнадцятому розділі "Екологічна безпека техноприродних геосистем нафтогазового комплексу з високим ризиком екологічних аварій (на прикладі Стинавського нафтового родовища)" розглянута методика екологічного аудиту з розрахунком екологічного навантаження і екологічної безпеки в межах досліджуваної ТПГ. Встановлено, що екологічна небезпека інших лінійних комунікацій здебільшого зводиться до механічного руйнування природних ландшафтів і забруднення ґрунтів уздовж автомагістралей та залізниці.

Розташування сіл у межах ЗСО водозабору створює критичну небезпеку, оскільки вони є джерелами забруднення поверхневих і підземних вод: у селах Нижня Стинава, Любінці, Розгірче санітарні вимоги в зонах охорони водозабору не дотримуються. Розрахований екологічний ризик та обґрунтовані оптимізаційні інженерні заходи, які полягають в ліквідації забруднень.

ВИСНОВКИ

Обґрунтовані наукові та методичні основи екологічної безпеки геологічного і суміжних середовищ в межах техноприродних геосистем. Розроблені математичні алгоритми оцінки екологічної ємності, екологічної стійкості та інших чинників, що характеризують геологічне і суміжні середовища, як ресурс для народногосподарського використання з точки зору екологічної безпеки.

Теоретично обґрунтовані техноприродні геосистеми та здійснена їх математична формалізація. На прикладі гірничопромислових комплексів виконана оцінка особливостей конструювання, функціонування та ліквідації техноприродних геосистем. На прикладах геологічного середовища різних типів розглянуті екологічні функції літосфери: ресурсна, яка визначає роль мінеральних, органічних та мінерально-органічних ресурсів літосфери для життя та розвитку біоти як в якості біоценозів, так і соціальної структури (суспільства); геодинамічна, яка визначає вплив динаміки літосфери в результаті її природного та техногенного розвитку на умови існування біоценозів, в тому числі і суспільства; геофізико-геохімічна, яка визначає забруднення території, в першу чергу ґрунтів і літосферного простору та визначає медико-санітарні умови існування біоти; гідрогеологічна (гідродинамічно-гідрохімічна), яка визначає умови водозабезпечення біоценозів та людини, і радіоекологічна.

2. Обґрунтоване поняття “тип геологічного середовища” та його функціональні аспекти з точки зору екологічної безпеки в рамках техноприродних геосистем. Для кожного типу геологічного середовища визначені основні парагенезиси небезпечних геологічних процесів. На прикладах геодинамічних моделей окремо розглянуті закономірності та параметри розвитку геодинамічних процесів для платформенного типу геологічного середовища, які контролюються басейновими геосистемами та можуть бути описані алгоритмом морфометричних чинників, а також параметри розвитку геодинамічних процесів для гірськоскладчастого типу геологічного середовища, які характеризуються складними механізмами розвитку геодинамічних процесів ендогенного та екзогенного генезису, та генетичним взаємозв’язком екзогенних процесів з ендогенними. Експертна оцінка закономірностей розвитку цих процесів дозволила виконати інженерно-геодинамічне районування території Вірменії для оцінки екологічної безпеки з прогнозом зсувних процесів, а для Паміру - визначити концепцію екологічної безпеки в разі розвитку сейсмогенних зсувів. На основі виконаних досліджень охарактеризовані підходи до аналізу геодинаміки областей альпійської системи складчатості.

3. Порівняльна характеристика різних типів геологічного середовища та аналіз його екологічних функцій дозволив науково обґрунтувати поняття “екологічна ємність геологічного середовища”. Екологічна ємність геологічного середовища визначається інтегральними показниками, які характеризують геодинамічні, геохімічні, гідродинамічні, радіоекологічні та геофізичні процеси, що проходять в межах досліджуваних техноприродних геосистем в природно-історичному, та техно­генно-зміненому режимах, створюючи відповідні екологічні умови функціонування системи “людина-геологічне середовище”.

4. На основі геодинамічної моделі Карпатського регіону, охарактеризована зональність міграції флюїдів, вод, газу. Встановлені закономірності зміни геохімічних та гідрохімічних параметрів, які обумовлюють екологічну безпеку геологічного середовища в зоні контакту платформи з прогином.

5. Виконані дослідження по комплексній оцінці гідрохімічних умов стану геологічного середовища дозволили встановити відповідність кожного типу геологічного середовища гідрохімічним комплексам підземних вод зі своєю вертикальною та горизонтальною зональністю, які є чинниками екологічної безпеки ГС. На прикладі Карпатського регіону досліджені гідродинамічні умови геологічного середовища з оцінкою їх ресурсів та параметрів забруднення підзем­ної гідросфери. Виконане районування території Карпатського регіону за умовами формування режиму підземних вод, розраховані фактори формування режиму підземних вод та їх вплив на екологічну безпеку техноприродних геосистем.

6. Виконана комплексна оцінка забруднення підземної гідросфери в межах техноприродних геосистем. Досліджена спеціалізація забруднення підземних вод та охарактеризовані медико-екологічні параметри підземної гідросфери як вагомого чинника здоров’я населення.

7. Визначені ландшафтно-геохімічні умови геологічного середовища в межах ТПГ та розроблена технологія створення фактографічних та картографічних моделей геохімії ґрунтів і порід. Розрахована екологічна безпека ландшафтів. Розроблена методика комплексного ландшафтного районування. Виконаний прогноз стану ландшафтів, визначені геохімічні бар’єри та складені ландшафтно-геохімічні карти ТПГ.

8. Досліджені радіоекологічні умови геологічного середовища (на прикладі Карпатського регіону України) з точки зору природного і техногенно-обумовленого радіоактивного забруднення території.

9. Розроблені наукові основи екологічної безпеки геологічного і суміжних середовищ в межах регіональних техноприродних геосистем.

Розрахована екологічна безпека геологічного і суміжних середовищ в межах ТПГ з метою оптимального використання гідроресурсів Карпатського регіону України.

Визначені чинники екологічної безпеки геологічного і суміжних територій у зв’язку з необхідністю ліквідації наслідків катастрофічного розвитку небезпечних геологічних процесів в межах техноприродних геосистем Карпатського регіону України в 1998-1999 р.р. (на прикладах За­карпатської та Чернівецької областей). Визначені пріоритетні методичні основи прогнозування і інженерного захисту геосистем від зсувів та розроблені динамічні моделі окремих типових об’єктів.

10. Розроблені методичні основи інженерного захисту техноприродних геосистем від зсувів. Розраховані активні та пасивні методи захисту для різних геологічних і народногосподарських умов ТПГ.

11. Обґрунтовані та розроблені комплексні еколого-біохімічні детерміновані моделі геологічного середовища Карпатського регіону у зв’язку з його техногенною трансформацією. Виконана оцінка впливу на здоров’я населення. Складовими елементами моделі є показники геодинамічних, геохімічних, гідрохімічних, гідродинамічних, геофізичних геологічних процесів. Розроблені управлінські рішення по усуненню причин захворювання населення.

12. Науково обґрунтовані управлінські рішення та розрахований алгоритм комплексної оцінки екологічних показників повернення системи в екологічно безпечний стан після завершення розробки родовища корисних копалин (на прикладі Львівсько-Волинського кам’яновугільного басейну та Яворівського сірчаного родовища) та розкриті причини масового захворювання населення. Визначена система оптимізаційних технічних рішень, яка полягає в розробці заходів по розрахунковому відновленню природного стану ТПГ (на рівні гірничопромислових комплексів), та зміни технології водозабезпечення населення шляхом зміни глибини водозабірних свердловин для Черновоградського ГПК. Науково обґрунтований екологічно-безпечний підхід шляхом реалізації екологічного аудиту геологічного середовища для родовищ корисних копалин, які розташовані в межах санітарних зон родовищ підземних вод (на прикладі Стинавського нафтового родовища). Приведений в дисертації методологічний та практичний досвід може бути використаний для аналогічних або близьких геологічних об’єктів (наприклад для Битківського нафтового родовища, розташованого в зоні Надвірнянського водозабору).

13. В дисертації викладені науково-методологічні основи екологічної безпеки техноприродних геосистем як нового наукового напрямку. Це дозволяє підвести наукову і методичну базу для Державного екологічного картування України, в процесі якого екологічна ємність геологічного і суміжних середовищ буде параметризована і нормована в рамках ТПГ.

Особистий внесок здобувача у роботах, опублікованих в співавторстві полягає в наступному: [1, 3, 6, 8, 9, 10, 11, 12] ідея робіт, основний зміст, методологія та методика екологічної безпеки; [2, 5, 13, 14] – окремі розділи, які стосуються наукових і методичних основ екологічної безпеки; [16-21, 23-40, 43-45, 47-58] – методика та результати розв’язання наукових і практичних задач екологічної безпеки техноприродних геосистем; [59, 65] – наукові і методичні основи екологічної безпеки.

Анотація

Рудько Г.І. Екологічна безпека техноприродних геосистем (наукові та методичні основи). – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 21.06.01 – Екологічна безпека. Національна академія природоохоронного та курортного будівництва, Сімферополь, 2005.

Розроблена методологія важливої проблеми шляхом наукового обґрунтування екологічної безпеки техноприродних геосистем в межах відповідних типів геологічного середовища для вирішення оптимізаційних завдань технічного та технологічного напрямків. Наукові основи екологіч­ної безпеки досягаються шляхом реалізації методологічних принципів, технологічних засобів та технічних рішень в їх межах, з позицій керованого контролю геологічними процесами: геодинамічними, ландшафтно-геохімічними, гідрогеологічними, радіологічними та геофізичними. На основі розроблених теоретичних засад вирішені технічні та технологічні задачі по визначенню екологічної безпеки техноприродних геосистем для геодина­мічних процесів платформного і гірсько-складчастого типів геологічного середовища (ендогенні та екзогенні процеси). Розглянуті наукові і практичні аспекти впливу міграційних процесів флюїдів, газу і води на екологічні чинники техноприродних геосистем. Встановлено конкретні регіональні закономірності гідрохімічних, гідродинамічних, ландшафтно-геохімічних та радіоекологічних процесів – як чинників екологічної безпеки. Визначені регіональні аспекти екологічної безпеки за умовами використання гідроресурсів Карпатських рік. Науково-узагальнені результати досліджень зсувних та сельових геосистем Карпатського регіону, та розроблена імітаційна динамічна модель на прикладі типово катастрофічного зсуву для прийняття управлінських рішень. Науково і методично обґрунтовані технічні заходи інженерного захисту техноприродних геосистем від зсувів. Науково обґрунтовані біогеохімічні та біогідрохімічні моделі впливу на організм людини їжі та води для різних типів техноприродних геосистем геологічного середовища Карпатського регіону. На прикладах вугледобувного та сіркодобувного регіонів науково обґрунтовані механізми масового захворювання населення та визначені основні оптимізаційні заходи подолання кризового стану.

Ключові слова: екологічна безпека, техноприродні геосистеми, управління, геологічне середовище, регіон, зсуви, біогеохімічні моделі.

ЕКОЛОГІЧНА БЕЗПЕКА УКРАЇНИ

Природа — завжди мінлива хмара:

ніколи не лишаючись тією ж самою,

вона завжди лишається сама собою

Р. Емерсон

Вступ

Україна є однією з найбільших за територією, чисельністю населення та економічним потенціалом держав Європи. Станом на 2005 рік населення України становило 48 мільйонів осіб. На території України зосереджені величезні природні багатства, втім відсутність концептуальних підходів до забезпечення як національної безпеки в цілому, так і екологічної безпеки зокрема негативно позначились на рівні збереження та примноження природних ресурсів і багатств нашої країни.

Негативні наслідки аварії на Чорнобильській ABC, катастрофічне забруднення повітря, води та грунту, надмірна концентрація промисловості у певних регіонах, нераціональне природокористування, демографічна криза — навіть і цей, далеко не повний перелік негативних чинників, створили реальну загрозу національній безпеці України в екологічній сфері.

Україна, що за часи соціальних потрясінь 30-40-х років втратила майже 15 мли людей, нині наближається до нової демографічної кризи. Останніми роками в Україні зростають відносні та абсолютні показники смертності населення. Серед розвинених країн світу Україна посідає 2-е місце за рівнем смертності всього населення і 17-е — дитячої. Звертають на себе увагу зміни в структурі хвороб за останні десятиріччя. Поряд зі значним зниженням рівня захворюваності такими недугами, як поліомієліт, дифтерит, малярія спостерігається зростання випадків захворювань, спричинених вживанням неякісної питної води та продуктів харчування, забрудненим повітрям (гепатит, легеневі, онкологічні хвороби).

Відтак проблема забезпечення національної безпеки в екологічній сфері набула в нашій державі безпрецедентної гостроти. Для її розв'язання необхідно розробити наукові засади екологічної безпеки України, методологію забезпечення її реалізації. Саме це і зумовило розгляд нами проблем забезпечення екологічної безпеки і включення до базового курсу лекцій з Національної безпеки України, котрий читається у вищих навчальних закладах України, а також до цього навчального посібника.

Поняття і зміст екологічної безпеки

Понятійно-категоріальний апарат екологічної безпеки

Питання щодо упорядкування термінології в такій області діяльності людей, як забезпечення безпеки населення і природного середовища в ході економічного і соціального розвитку суспільства вважаються одними з найважливіших, але обговорюються вони лише останнім часом. A.Б. Качинський справедливо зазначає, що й досі у цій сфері наукової діяльності відсутня загальновизнана система термінів, понять та визначень. Саме на формування такої системи і спрямована теорія національної безпеки, основи якої ми розглядали у першому розділі.

Екологічна безпека є органічним складовим компонентом національної безпеки. її зміст полягає у тому, щоб забезпечити прогресивний розвиток життєво важливих інтересів людини, суспільства, довкілля та держави через здійснення управління реальними або потенційними загрозами та небезпеками, які є наслідком функціонування антропогенних, природних та техногенних систем.

Таким чином визначення поняття екологічної безпеки має наступний вигляд.

Екологічна безпека — складова національної безпеки, процес управління системою національної безпеки, за якого державними і недержавними інституціями забезпечується екологічна рівновага і гарантується захист середовища проживання населення країни і біосфери в цілому, атмосфери, гідросфери, літосфери і космосфери, видового складу тваринного і рослинного світу, природних ресурсів, збереження здоров'я і життєдіяльності людей і виключаються віддалені наслідки цього впливу для теперішнього і прийдешніх поколінь.

Екологічна безпека може бути розглянута в глобальних, регіональних, локальних і умовно точкових межах, у тому числі в межах держав і будь-яких їхніх підрозділів. Фактично вона характеризує геосистеми (екосистеми) різного ієрархічного рангу — від біогеоценозів (arpo-, урбоценозів) до біосфери загалом.

Об'єктами екологічної безпеки є все, що має життєво важливе значення для суб'єктів безпеки: духовні потреби, цінності та інтереси особи, суспільства і держави, природні ресурси та довкілля як матеріальної основи державного та суспільного розвитку.

Суб'єктами екологічної безпеки є індивідуум, суспільство, біосфера, держава.

Оскільки пропонована нами концепція розгляду понять у органічній їх єдності передбачає дослідження не одного поняття, а категорійно-понятійних рядів, проаналізуємо визначення понять, пов'язаних з поняттям "екологічна безпека". Одразу ж зауважимо, що визначення даних понять було запозичено нами у А.Б. Качинсь-кого — одного з фундаторів і сучасних розробників теорії екологічної безпеки.

Безпека в природокористуванні — процес управління загрозами та небезпеками, за якого забезпечується мінімальний вплив несприятливих умов природи та технологічних процесів її опанування на здоров'я людей. Безпека в природокористуванні розглядається в межах усіх форм галузевого природокористування та в області прямого й опосередкованого впливу на людину (глобально, регіонально і локально).

Екологічна політика — це науковий напрямок, що вивчає взаємозв'язки між процесами техногенної зміни природного середовища і політичними процесами в житті суспільства як в регіональному, так і в глобальному вимірі. Екологічна політика являє собою теоретичну систему політичних, економічних, юридичних та інших заходів, спрямованих на врегулювання стану навколишнього середовища і раціонального використання природних ресурсів на будь-якій території або світу загалом (глобальна політика).

Навколишнє середовище — це комплекс усіх об'єктів, явищ і процесів, зовнішніх стосовно даного організму, популяції або сукупності організмів. Взаємодія всередині комплексу здійснюється через круговорот речовин. Таким чином, навколишнє середовище включає речовини і організми біоти, з якими взаємодіє даний організм, а також популяція і сукупність організмів. Навколишнє середовище характеризується передусім за все концентраціями хімічних сполук, які споживають живі організми. З навколишнім середовищем взаємодіє зовнішнє середовище, тобто те середовище, в якому живі організми не функціонують. Проте, регулюючи потоки речовин в навколишньому середовищі, біота впливає і на концентрації біогенів у навколишньому середовищі.

Природне середовище — мало змінена дією антропогенного чинника сукупність природних умов існування людського суспільства, тваринних, рослинних та інших організмів, які, проте, постійно зазнають прямого чи опосередкованого впливу людства, з яким пов'язана господарською діяльністю.

Природне середовище є джерелом найважливіших природних ресурсів, таких, як біопродуктивні ґрунти, вода, мінерали, носії тепла (нафта, газ, вугілля, уран, торф), які забезпечують існування та розвиток біосфери.

Поняття "навколишнє середовище" і "природне середовище* не збігаються за обсягом. Навколишнє середовище включає соціальне середовище, а з поняття "природне середовище" вилучається частина біосфери, яка корінним чином перетворена людиною на об'єкти господарської діяльності (будинки, дороги, механізми, рілля та інші господарські угіддя, промислові відходи, зелені насадження тощо), тобто належать до техносфери.

Біосфера — нижня частина атмосфери, вся гідросфера і верхня частина літосфери Землі, які заселені живими організмами, "область існування живої речовини" {ВЛ. Вернадський); оболонка Землі, в якій сукупна діяльність живих організмів виявляє себе як геохімічний фактор планетарного масштабу. Біосфера — найбільша (глобальна) екосистема Землі — область системної взаємодії живої та неживої речовини на планеті.

Техносфера — частина біосфери, докорінно перетворена людьми за допомогою прямого або опосередкованого впливу технічних і техногенних об'єктів (будинки, дороги, механізми, підприємства тощо) з метою найповнішої відповідності соціально-економічним (але не екологічним) потребам людства.

Загроза — це природне чи техногенне явище з прогнозованими, але неконтрольованими небажаними подіями, що можуть у певний момент часу в межах даної території завдати шкоди здоров'ю людей, спричинити матеріальні збитки, руйнувати довкілля.

Таким чином, термін "загроза" відображає можливість виникнення деяких умов технічного, природного, соціально-політичного або воєнного характеру, при наявності яких можуть наступити несприятливі події та процеси (наприклад, техногенні катастрофи на промислових підприємствах або стихійні лиха, економічні або соціальні кризи тощо).

Джерело загроз — розмаїття внутрішніх і зовнішніх суперечностей суспільного розвитку в країні і на міжнародній арені та різних сферах людської життєдіяльності як постійно еволюціонуючий процес. Це одночасно й головний висхідний критерій для виділення із усієї суми суспільних відносин і притаманних їм суперечностей саме тих, які формують систему суспільних відносин в сфері безпеки.

Аварія — небезпечна подія техногенного, природного чи антропогенного характеру, яка спричинила загибель людей чи створює на об'єкті або території загрозу життю та здоров'ю людей і призводить до руйнування будівель, споруд, обладнання і транспортних засобів, порушення виробничого або транспортного процесу чи завдає шкоди довкіллю.

Катастрофа — велика за масштабами аварія чи інша подія, що призводить до тяжких, трагічних наслідків.

Стихійне лихо — небезпечні природні процеси та явища, які за своїми масштабами відхиляються від вузького діапазону нормального функціонування навколишнього середовища, створених людиною пристроїв, споруд, технологій та самої людини; руйнівне природне і/або природно-антропогенне явище або процес, що може спричинити або спричинив загрозу життю та здоров'ю людей, руйнування або знищення матеріальних цінностей та окремих елементів природного середовища. Це можуть бути як короткотривалі процеси, наприклад, тайфуни, смерчі, зсуви, лавини, землетруси, виверження вулканів, цунамі тощо, так і довготривалі — засухи, масове розмноження шкідників, повені, снігові замети. Поняття набуває соціально-економічного змісту, оскільки стихійні лиха виникають переважно у місцях активної господарської діяльності людини. У міру зростання населення і розвитку господарства зростає як частота їх появи, так і обсяг збитків, завданих стихійними лихами, і кількість жертв.

Стихійні лиха можуть призвести до необхідності надання окремим територіям термінової загальнодержавної допомоги та оголошення Президентом України надзвичайного стану.

Уражаючі фактори загроз — складова будь-якого небезпечного процесу або явища, наявність якої спричинена джерелом загрози; характеризується фізичними, хімічними і біологічними параметрами. Уражаючі фактори поділяються на 4 види: природні, техногенні, соціально-політичні та воєнні.

Критичне (порогове) екологічне навантаження — мінімальна концентрація антропогенного фактора в навколишньому середовищі, що спричиняє статистично достовірні зміни в показниках структурно-функціональної організації популяції і/або біоценозу" котрі перевищують межі адаптивних можливостей біосистеми, що історично сформувалися в конкретних умовах довкілля і змінювалися з часом.

Ризик — величина векторна і є кількісною мірою загрози, що включає такі кількісні показники як: величину збитку від небезпечного чинника; імовірність (частоту) появи даного небезпечного чинника. Ризик визначається як добуток імовірності негативної події на величину (імовірність величини) можливого збитку від неї.

Ризик у природокористуванні — імовірність несприятливих для екологічних ресурсів наслідків будь-яких (навмисних або випадкових, поступових і катастрофічних) антропогенних змін природних об'єктів і факторів.

Прийнятний ризик — рівень індивідуального ризику, виправданий з економічної, соціальної й екологічної точки зору, а також є прийнятним для управлінського адміністративного органу. Поняття прийнятного ризику є основою методології, яка дозволяє встановити рівень небезпеки — який є надмірним, а який є прийнятним, а також встановити межі для кількісного виміру рівня безпеки.

Індивідуальний ризик характеризує розподіл ризику в просторі (по території можливого знаходження індивідуума), а соціальний ризик — масштаб катастрофічності небезпеки.

Управління ризиком — процес прийняття рішень і здійснення заходів, спрямованих на забезпечення мінімально можливого ризику, розроблення та обґрунтування оптимальних програм діяльності, спрямованих на ефективну реалізацію рішень в області забезпечення безпеки. Головний елемент такої діяльності — процес оптимального розподілу обмежених ресурсів для зниження різних видів ризику з метою досягнення такого рівня безпеки населення і навколишнього середовища, який тільки можна досягти з точки зору економічних і соціальних факторів.

Збиток — фактичні або можливі економічні й соціальні втрати (відхилення здоров'я людини від середньостатистичного значення, тобто його хвороба або навіть смерть; порушення процесу нормальної господарської діяльності; втрата того чи іншого виду власності і т.д.) і/або. погіршення природного середовища внаслідок змін в оточуючому людину середовищі, що виникають в результаті якихось подій, явищ, дій.

Охорона навколишнього середовища — це комплекс міжнародних, регіональних, державних і локальних заходів, включаючи адміністративні, політичні, технологічні, соціальні, юридичні і суспільні, спрямовані на збереження в необхідному об'ємі природної біоти на землі, що забезпечує стійкість навколишнього середовища.

Моніторинг навколишнього середовища — система спостережень оцінки і контролю за станом навколишнього середовища, яка забезпечує її оцінку вихідного стану і своєчасне виявлення тенденцій змін у цьому середовищі.

Якість життя — сукупність природних і соціальних умов, що забезпечують (не забезпечують) комплекс здоров'я людини — особистого та громадського. Якість життя характеризує відповідність середовища проживання людини її потребам, що інтегрально відображають середню тривалість життя, міру здоров'я людей і рівень їхньої захворюваності (фізичної та психологічної), стандартизованого для даної групи населення.

Як зазначає A.Б. Качинський, важливо вказати на два нові поняття введені ООН, які отримали останнім часом в JU офіційних документах широке використання: "Індекс суспільного розвитку" (Human Development Index, HDI) і "Індекс прав людини* (Human Freedom Index, HFl). ООН розглядає ці два поняття як найважливіші інтегральні показники ("індикатори"), що характеризують якість життя в процесі розвитку суспільства.

Здоров'я (людини) — стан повного фізичного, духовного, біологічного та психічного благополуччя, за якого функції всіх органів і системи організму людини урівноважені з навколишнім середовищем, відсутні будь-які захворювання або хворобливий стан і фізичні дефекти (за визначенням ВООЗ) .

Згідно з визначенням терміну "безпека" як стану захищеності людини та навколишнього середовища метою процесу забезпечення безпеки є досягнення максимально сприятливих показників здоров'я людини і високої якості навколишнього середовища. Таким чином, здоров'я — один з найважливіших нормативних показників стану безпеки.

Очікувана тривалість життя — кількість років, які в середньому проживе представник даного покоління за припущення, що смертність представників даного покоління при переході його із однієї вікової групи до іншої буде дорівнювати сучасному рівню смертності в цих вікових групах.