Анотація до роботи:

Звягінцева Г.В. Обґрунтування методів оцінки та прогнозування ризику впливів шкідливих речовин при забрудненні атмосфери промислових міст. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 21.06.01 – екологічна безпека. – Донецький національний університет, Донецьк, 2006.

Дисертацію присвячено важливій науково-прикладній задачі в галузі екологічної безпеки, яка полягає в обґрунтуванні методів оцінки техногенного ризику при забрудненні атмосфери промислових міст.

Проведено ідентифікацію небезпек, виконано аналіз різних видів впливів. Проаналізовані існуючі моделі і загальна методологія процедур оцінки ризику. Здійснено теоретичний аналіз функцій розподілу ризиків та виконано аналіз можливих показників, що кількісно характеризують небезпеку забруднення атмосферного повітря, встановлені статистичні закономірності забруднення атмосфери.

Кількісна оцінка параметрів залежності “доза-ефект” проведена шляхом виконання статистичних експериментів і розробки моделей розрахунку ризиків для основних пріоритетних шкідливих речовин. Розроблено методи оцінки та прогнозування ризику впливів шкідливих речовин з використанням технології візуального моделювання. На основі розробленої комп'ютерної моделі і даних суб'єктів моніторингу виконана оцінка територіальних ризиків забруднення атмосфери міст Донецьк, Макіївка і Маріуполь. Розроблено комплекс засобів науково-технічного забезпечення систем екологічного моніторингу.

У дисертації наведено теоретичне узагальнення і нове вирішення науково-прикладної задачі в галузі екологічної безпеки, яка полягає в обґрунтуванні методів оцінки техногенного ризику при забрудненні атмосфери промислових міст.

Найбільш важливі наукові і практичні результати, що здобуті в роботі, полягають у наступному.

1. Розроблено методи оцінки та прогнозування ризику впливів шкідливих речовин при забрудненні атмосфери промислових міст. Для цього запропоновано аналітичний підхід для вивчення зв'язків у системі “ризик-небезпека”. Встановлено, що при вихідному допущенні адитивності небезпек при забрудненні атмосферного повітря кількісний показник небезпеки пропорційний негентропії системи і характеризується пробіт-функцією логарифмічного вигляду, яка залежить від концентрації шкідливої речовини, віднесеної до рівня безпечного впливу.

2. Отримано нелінійні диференціальні рівняння, що дозволяють встановити розподіл ризиків у вигляді функцій, які залежать від коефіцієнтів небезпек. Показано, що при забрудненні атмосферного повітря для слабких впливів ризик характеризується лінійною залежністю, а для сильних впливів функція ризику має вигляд розподілу Вейбулла щодо коефіцієнту небезпеки. Запропоновані двостадійні моделі оцінки ризиків для різних видів інгаляційних впливів при забрудненні атмосферного повітря шкідливими речовинами. Моделі розроблені для оцінки хронічної, гострої короткочасної і рефлекторної дії при забрудненні атмосфери і дозволяють врахувати невизначеність оцінок ризику за допомогою методів стохастичного моделювання. Інформаційною базою для оцінки ризиків є дані суб’єктів екологічного моніторингу.

3. Експериментально встановлені особливості процесів забруднення атмосфери промислових міст і доведено, що випадкова функція розподілу небезпечних середньодобових концентрацій шкідливих речовин на постах контролю підпорядковується логарифмічно-нормальному законові, а ймовірність виникнення небезпечних подій лінійно пов'язана з середньорічною концентрацією шкідливої речовини.

4. Виконано узагальнення статистичних даних при впливах шкідливих речовин, що забруднюють атмосферне повітря. У результаті проведення статистичного експерименту встановлені параметри узагальненої залежності “доза-ефект” для оксиду вуглецю, діоксиду азоту, аміаку, сірководню, формальдегіду і діоксиду сірки при впливі зазначених шкідливих речовин від порогових концентрацій хронічної дії до смертельних концентрацій і часу дії від 1 години до 70 років. Результати експериментальних досліджень підтверджують теоретично встановлений вигляд залежності для функції ризику, що при забрудненні атмосфери характеризується розподілом Вейбулла. На основі аналізу статистичних даних захворюваності і смертності для Донецької області запропоновані індикатори ризику інгаляційних впливів пріоритетних шкідливих речовин і приведені кількісні оцінки відповідних фонових ризиків.

5. Виконано оцінку територіальних ризиків забруднення атмосфери для міст Донецьк, Макіївка, Маріуполь. Оцінка ризику проведена на основі використання різних рівнів безпечного впливу – як референтних концентрацій так і гранично допустимих концентрацій. Встановлено, що для зазначених промислових міст Донецької області територіальні ризики при хронічній дії шкідливих речовин, що оцінені з використанням референтних концентрацій, складають 1,510^-3 5,010^-3 і відповідно при оцінках ризику з використанням гранично допустимих концентрацій – 4,010^-2 6,010^-2. Ці дані є основою для завдання критичних значень впливів при забрудненні атмосфери промислових міст з позицій оцінки соціально прийнятних рівнів ризику за різними методичними підходами.

6. Для визначення екологічної небезпеки забруднення атмосфери на основі застосування методології оцінки ризику розроблено комплекс засобів науково-технічного забезпечення систем екологічного моніторингу і, зокрема, методичне, інформаційне, математичне і програмне забезпечення, орієнтоване на застосування суб'єктами моніторингу.

7. Наукові і практичні результати роботи апробовані при аналізі забруднення атмосфери міст Донецької області і впроваджені в проектних і контролюючих організаціях, робота яких пов'язана з екологічною і промисловою безпекою.

Публікації автора:

1. Звягинцева А.В. Количественная модель оценки риска воздействия при загрязнении атмосферного воздуха вредными веществами // Cб. научных трудов Национального горного университета. – Днепропетровск: РВК НГУ. – 2005. – № 22. – С. 217 – 222.

2. Звягинцева А.В. Стохастическое прогнозирование распределений полей загрязняющих веществ в атмосфере над промышленным городом на основе построения объектных моделей // Наукові праці Донецького національного технічного університету. Серія: Інформатика, кібернетика та обчислювальна техніка. Вип. 93. – Донецьк: ДонНТУ. – 2005. – С. 99 – 105.

3. Аверин Г.В., Звягинцева А.В. Оценка рисков при воздействии химических веществ, загрязняющих атмосферный воздух // Проблемы экологии. – 2004. – № 1 – 2. – С. 9 – 14.

4. Аверин Г.В., Звягинцева А.В. Математические модели опасности и риска в теории техногенной безопасности // Вісник Донецького університету. Сер. природн. наук. – 2005. – № 2. – C. 296 – 302.

5. Аверин Г.В., Звягинцева А.В. Функциональный анализ связей в системе “риск-опасность” и использование термодинамического подхода в теории безопасности // Математичне моделювання. – 2005. – № 2(14). – С. 74 – 78.

6. Кишкань Р.В., Аверин Г.В., Звягинцева А.В., Аверин Д.Г. Стан і контроль повітряного басейну Донецька // Безпека життєдіяльності. – 2005. – № 12. – С. 4 – 8.

7. Звягинцева А.В. Обобщение экспериментальных и статистических данных при воздействии химических веществ, загрязняющих атмосферный воздух // Вісник Донецького університету. Сер. природн. наук. – 2006. – № 1. – C. 362 – 368.

8. Аверин Г.В., Звягинцева А.В. Математические модели риска в экологической безопасности // Сб. трудов конф. “Моделирование-2006”. К. – 2006. – С. 95 – 98.

9. Аверин Г.В., Звягинцева А.В. Оценка риска загрязнения атмосферного воздуха вредными веществами на основе использования моделей “Доза-эффект” // Материалы VIII Международного симпозиума молодых ученых, аспирантов и студентов “Техника экологически чистых производств в ХХI веке: проблемы и перспективы”. – М.: МГУИЭ. – 2004. – С. 213 – 216.

10. Аверін Г.В., Звягінцева Г.В. До питання нормування екологічних ризиків // Збірка тез доповідей наук.-практ. конф. “Актуальні питання гігієни та екологічної безпеки України”. – К.: ІГМЕ АМН України. – 2005. – С. 15 – 16.

11. А.В. Звягинцева. Объектно-ориентированные модели для анализа процессов загрязнения атмосферного воздуха промышленных городов // Труды II-ой научно-практ. конф. “Экологические проблемы индустриальных мегаполисов”. – М.: МГУИЭ. – 2005. – С. 95 – 96.

12. Г.В. Аверин, А.В. Звягинцева, М.Ю. Сухоруков. База данных вредных выбросов промышленных предприятий Донецко-Макеевского региона // Збірка тез доповідей VII Міжнар. наук.-практ. конф. студентів, аспірантів та молодих вчених “Екологія. Людина. Суспільство”. – К. – 2004. – С. 75.

13. Аверин Г.В., Звягинцева А.В. О подходах к комплексной экологической оценке шахт // Сб. тр. симпозиума “Межрегиональные проблемы экологической безопасности МПЭБ-2003”. – Сумы: Довкілля. – 2003. – C. 384 – 389.

Особистий внесок здобувача: [3] – виконано аналіз екосистемних показників якості атмосферного повітря і наведено порівняльну оцінку критеріїв впливів при забрудненні атмосфери промислових міст Донецької області, [4] – узагальнені особливості і закономірності небезпечних процесів у техносфері, сформульована математична модель залежності ризику від кількісного показника небезпеки при забрудненні атмосфери шкідливими речовинами, [5] – показано, що використання термодинамічного підходу в теорії безпеки дозволяє встановити закономірності, що характеризують небезпечні процеси при забрудненні атмосфери [6] – проаналізовано стан забруднення атмосфери м. Донецьк та визначено тенденції, що характеризують рівень забруднення атмосферного повітря, [8] – запропоновані математичні моделі для оцінки небезпечних процесів забруднення атмосферного повітря шкідливими речовинами та узагальнені експериментальні дані, що характеризують небезпечні події забруднення атмосфери промислових міст, [9] – запропоновано метод визначення параметрів залежності “доза-ефект” для оцінки ризику впливів на населення шкідливих речовин, які забруднюють атмосферу, [10] – виконано огляд існуючих методів оцінки умовних меж різних зон ризику при впливі шкідливих речовин на людин, [12] – запропонована структура баз даних шкідливих викидів промислових підприємств, [13] – наведено огляд методичних підходів, що використовуються при аналізі небезпечних впливів у процесі комплексної екологічної оцінки шахт.