Управління екологічною безпекою на регіональному рівні (теоретичні та практичні аспекти)

Размещено на http://www.allbest.ru/

УКРАЇНСЬКИЙ НАУКОВО-ДОСЛІДНИЙ ІНСТИТУТ ЕКОЛОГІЧНИХ ПРОБЛЕМ

УДК 504.05

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук

УПРАВЛІННЯ ЕКОЛОГІЧНОЮ БЕЗПЕКОЮ НА РЕГІОНАЛЬНОМУ РІВНІ (ТЕОРЕТИЧНІ ТА ПРАКТИЧНІ АСПЕКТИ)

Спеціальність 21.06. 01 - екологічна безпека

Шмандій Володимир Михайлович

Харків - 2003

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Харківському національному університеті імені В.Н. Каразіна Міністерства освіти і науки України

Науковий консультант доктор географічних наук, професор Некос Володимир Юхимович, Харківський національний університет імені В. Н. Каразіна, завідувач кафедри геоекології та конструктивної географії

Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор Мальований Мирослав Степанович, Національний університет “Львівська політехніка”, завідувач кафедри екології та охорони навколишнього середовища доктор технічних наук, професор,

заслужений діяч науки та техніки України Шеренков Ігор Аркадійович, Харківський державний університет будівництва та архітектури, завідувач кафедри безпеки життєдіяльності та інженерної екології

доктор технічних наук, професор Крайнов Ігор Павлович, Міжвідомчий екологічний центр, Національної академії наук України та Міністерства охорони навколишнього природного середовища України, м.Харків, директор

Провідна установа: Національний гірничий університет, кафедра екології, Міністерство освіти і науки України, м. Дніпропетровськ.

Захист відбудеться “ 22 “ січня 2004 року о 14 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 у бібліотеці Українського науково-дослідного інституту екологічних проблем за адресою: 61166, м. Харків, вул. Бакуліна, 6.

Автореферат розісланий “ 19 “ грудня 2003р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради Жуковський Т.Ф.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Екологічні проблеми сьогодення спричиняють небезпеку існування людини на всіх рівнях: від регіону до держави і світу в цілому. Для України ці проблеми постають особливо гостро, оскільки має місце значна концентрація небезпечних виробництв, суттєва трансформація ландшафтів, не ефективне використання природних ресурсів (у тому числі невідтворюване їх знищення), недостатня забезпеченість виробничих та контролюючих структур фахівцями у галузі екологічної безпеки.

Останнім часом інтенсифікувалися дослідження з проблем екологічної безпеки. В першу чергу належить виділити наукові розробки, що покладені в основу вирішення цих проблем, таких провідних фахівців як Білявський Г.О., Биченок М.М., Гриценко А.В., Данілішин Б.М., Данілов-Данільян В.І., Дорогунцов С.І., Кларк Р.М., Качинський А.Б., Кузін О.К., Мойсеєв М.Н., Нікітін А.Т., Реймерс М.Ф., Рудько Г.І., Трофімчук О.М., Фролов К.В., Шапар А.Г., Шестопалов В.М., Яковлєв Є.О., Яцик А.В. та інших. Концептуальні питання екологічної безпеки розглядаються як складові національної безпеки.

Аналіз попередніх досліджень дозволяє констатувати недостатню вивченість та узагальненість умов формування екологічної небезпеки, а також проблем управління безпекою, особливо на регіональному рівні. В наявних наукових роботах часто не розглядається широкий спектр складових екологічної небезпеки. Зазначені обставини потребують науково обґрунтованого системного підходу до розв'язання регіональних проблем екологічної безпеки.

У зв'язку з цим в дисертаційній роботі вирішується актуальна науково-практична проблема встановлення закономірностей формування екологічної небезпеки на регіональному рівні, розвитку на цій основі теоретичних засад та розробки системи практичних заходів щодо управління регіональною екологічною безпекою. Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертація виконана у відповідності до “Основних напрямків державної політики України у галузі охорони довкілля, використання природних ресурсів та забезпечення екологічної безпеки”, визначених Постановою Верховної Ради України від 27.02.1997 р. Питання розвитку та поглиблення теоретичних уявлень стосовно екологічної безпеки, розробки та впровадження практичних заходів щодо управління нею в техногенно навантажених регіонах тісно пов'язані з науковою проблематикою Північно-Східного Центру Академії наук УРСР (координаційний план досліджень у галузі охорони довкілля на 1983-85р.р., здобувач був науковим керівником і виконавцем робіт по Кременчуцькому та Полтавському промисловим регіонам), Харківського національного університету імені В.Н. Каразіна (держбюджетна тема № 12-17-00 “Дослідження регіональних особливостей розповсюдження забруднювачів у компонентах та комплексах довкілля за допомогою дистанційних та контактних методів”, № 0100U003265 держреєстрації, здобувач - безпосередній виконавець піднапрямку досліджень з регіональної техногенної безпеки), Кременчуцького державного політехнічного університету (тема № 39/01-Екол “Дослідження напрямків зменшення техногенного навантаження на навколишнє середовище в промисловому регіоні”, № 0103U008306 держреєстрації; тема № 63В/02-Екол “Дослідження соціально-екологічної ситуації в регіоні з інтенсивним техногенним навантаженням на навколишнє середовище”, № 0102U002617 держреєстрації, де здобувач був науковим керівником та безпосереднім виконавцем). Вирішення практичних регіональних проблем екологічної безпеки в територіально-виробничому комплексі Середнього Придніпров'я має безпосередній зв'язок з багатьма госпдоговірними темами, виконаними під керівництвом та за участю здобувача. Насамперед, це роботи щодо оцінки стану техногенної небезпеки та дослідження впливу на довкілля конкретних техногенних об'єктів (номера держреєстрації тем: 0196U018323, 0196U004493, 0196U025079, 0197U004226, 0197U012919, 0103U008304, 0103U008305, 0103U008310) . Мета і задачі досліджень. Метою роботи є розширення та удосконалення наукових основ управління регіональною екологічною безпекою та практична реалізація теоретичних розробок в умовах техногенно навантаженого регіону для стабілізації і покращення умов життєдіяльності населення та стану довкілля.

Для досягнення вказаної мети були поставлені та вирішені наступні задачі:

1) встановлення загальних закономірностей формування екологічної небезпеки на регіональному рівні та особливостей її техногенної складової;

2) визначення ролі регіоналізації небезпеки у формуванні стратегії й тактики управління екологічною безпекою;

3) встановлення закономірностей управління регіональною екологічною безпекою та адаптування їх до вирішення проблем техногенної безпеки;

4) розробка основних заходів забезпечення екологічної безпеки при техногенних землетрусах на основі встановлення особливостей впливу їх джерел на споруди різного призначення;

5) проведення моніторингу формування та проявів екологічної небезпеки у конкретному техногенно навантаженому регіоні, визначення його профілізації зі встановленням регіональних домінант небезпеки;

6) розробка та реалізація комплексної ієрархічної системи практичних заходів з управління екологічною безпекою у регіоні з наявною багатопрофільною техногенною небезпекою;

7) розробка та впровадження технічних рішень по ослабленню техногенного впливу на людину і довкілля та засобів їх реалізації;

8) визначення шляхів та розробка технічних заходів щодо забезпечення ефективності та надійності регіонального управління техногенною безпекою.

Об'єктом дослідження є регіональна екологічна безпека.

Предмет дослідження - шляхи та підходи до управління екологічною безпекою регіону з широкопрофільним техногенним навантаженням; умови та напрямки застосування теоретичних розробок для вирішення конкретних питань досягнення прийнятного стану регіональної екологічної небезпеки. Методологія та методи дослідження. Методологічна основа теоретичних досліджень ґрунтується на застосуванні основних положень філософії (передусім категорії відбиття), а також на використанні системного аналізу та моделювання, розробці теоретичних положень та понятійно-термінологічного апарату, засадах наукового пізнання у галузі екологічної безпеки, логічному аналізі літературних джерел та існуючих нормативних документів з обраного наукового напрямку. Причому враховувалося, що будь-яка категорія має силу завдяки саме своїй всезагальності, але вона розкриває тільки один визначний бік дійсності, тому не допускалося гіперболізації її значення і вона не перетворювалася в суперкатегорію. Відповідно до специфіки досліджень у роботі використовуються наступні методи: математичної статистики - для перевірки теоретичних положень на адекватність; планування експериментів та натурних спостережень - для дослідження проявів техногенної небезпеки, розробки практичних заходів та технічних засобів з управління безпекою; аерогідродинаміки - для опису процесів просторового поширення різних видів небезпеки; аналізу та узагальнення науково-технічної інформації - для обґрунтування отриманих результатів. Обґрунтованість та достовірність наукових положень, висновків і рекомендацій підтверджується системним підходом до вирішення екологічних наукових та практичних проблем; використанням апробованих методик і обґрунтованим обсягом лабораторних та натурних досліджень, що забезпечують відносну похибку вимірів 15-20%; застосуванням стандартних засобів вимірювань; задовільною збіжністю теоретичних положень та експериментальних результатів.

На основі виконаних досліджень сформульовані наступні наукові положення, що висовуються на захист.

1. Загальні закономірності формування екологічної небезпеки на рівні окремо взятого регіону та регіональні особливості техногенної складової. Їх теоретичне обґрунтування. Регіоналізація небезпеки - головна ланка у визначенні стратегії та тактики управління екологічною безпекою.

2. Техногенні землетруси - джерела виявленого різновиду екологічної небезпеки і домінанта її формування в конкретному регіоні. Наукове обґрунтування заходів щодо управління екологічною безпекою у регіонах з наявним сейсмічним навантаженням техногенного походження.

3. Теоретичне обґрунтування та практична реалізація шляхів управління широко профільною екологічною безпекою регіонального рівня. Технічне забезпечення комплексної системи такого управління.

Наукова новизна одержаних результатів полягає в наступному:

- набули подальшого розвитку наукові основи екологічної безпеки - вперше запропоновано теоретико-практичну методологію управління саме регіональною екологічною безпекою на базі науково обґрунтованого аналізу умов функціонування небезпеки;

- виявлено головні категорії (регіоналізація, позиційність, різноякісність, різнопорядковість, сусідство і т.і.), що обумовлюють специфічні регіональні закономірності-тенденції формування екологічної небезпеки; деталізовано ієрархічну класифікацію екологічної небезпеки з виділенням ролі видів та підвидів техногенного класу антропогенного типу небезпеки;

- доведено, що системно-структурна парадигма просторової структуризації екологічної небезпеки базується на основних принципах регіоналізації, які визначають територіальну відокремленість та концентрацію чинників, елементів і об'єктів небезпеки у їх специфічному поєднанні;

- встановлено конкретні закономірності формування регіональної екологічної небезпеки, виявлено особливості її техногенної складової, що створює умови для комплексного аналізу станів небезпеки та прогнозування їх зміни;

- вперше обґрунтовано, що техногенні землетруси, як джерела нововиявленого різновиду екологічної небезпеки, можуть бути однією з регіональних її домінант; розроблено основні положення щодо управління екологічною безпекою при сейсмічному навантаженні техногенного походження, які забезпечують обмеження (ліквідацію) несприятливої позиційності небезпеки;

- визначено нові підходи до формування стратегії управління екологічною безпекою на регіональному рівні, які ґрунтуються на встановлених закономірностях цього процесу та використанні результатів суцільного регіонального моніторингу станів небезпеки; доведено, що управління може ефективно здійснюватися через підсистеми;

- сформульовано основні принципи побудови регіональної системи техніко-технологічного управління екологічною безпекою; така система на відміну від запропонованих іншими дослідниками способів має ієрархічну структуру та включає комплекс технічних рішень щодо запобігання (обмеження) негативного впливу на людину та довкілля; розроблено конкретизовану систему управління екологічною безпекою на прикладі унікального за структуризацією небезпеки регіону;

Практичне значення одержаних результатів полягає у тому, що наукові положення використані як методична основа при розробці рекомендацій, пропозицій, технічних рішень та засобів для реалізації комплексної ієрархічної регіональної системи управління екологічною безпекою. Зокрема, виконані теоретичні дослідження застосовані при:

- проведенні регіонального моніторингу станів екологічної небезпеки, який дозволив встановити специфічні особливості її формування і розвитку, що призвели до несприятливого сусідства небезпек різного генезису та небезпечної позиційності її джерел;

- розробці та прийнятті управлінських рішень щодо подолання несприятливої просторової структуризації екологічної небезпеки та зниження обсягів споживання природних ресурсів. Впровадження технічних рішень (викладених, зокрема, в патентах України 18071А, 21304А, 20730А, 25357А) стосується сумісної переробки відходів різних господарських комплексів, створення техногенної сировинної бази, реалізації розроблених схем використання біодеструкторів та одержаних з відходів сорбентів;

- розробці рекомендацій щодо обмеження сусідства небезпек різного генезису. Зокрема, зниження рівня шумового забруднення здійснюється шляхом впровадження удосконалених технічних засобів шумопоглинання та застосування комп'ютерної програми розрахунку просторового поширення акустичних хвиль;

- виробленні пропозицій щодо зниження ймовірності ускладнення екологічних ситуацій різного масштабу при дій техногенних землетрусів. Вони реалізуються за рахунок розроблених технічних заходів стосовно ослаблення небезпечної позиційності джерел техногенної сейсмічності відносно споруд різного призначення;

- забезпеченні надійності та ефективності управління екологічною безпекою шляхом застосування відповідних технічних засобів та практичних рішень щодо підвищення достовірності визначення показників стану довкілля, досягнення стабільності регіональної водоочистки, посилення ролі соціогенних чинників.

Наукові та практичні положення дисертаційної роботи можуть бути використані у різних техногенно навантажених регіонах.

Реалізація результатів роботи здійснена у регіоні з наявною широко профільною техногенною небезпекою (територіально-виробничому комплексі Середнього Придніпров'я) шляхом застосування елементів управління екологічною безпекою, що підтверджується відповідними актами впровадження (АТ “Кременчуцький сталеливарний завод”, концерн “Крюківський вагонобудівний завод”, Кременчуцький льотний коледж цивільної авіації, Кременчуцький міськвиконком). Економічний ефект складає 235 тис. гривен. Соціально-економічний ефект полягає у забезпеченні нормальних умов життєдіяльності населення та зменшенні рівня забруднення довкілля. Крім того, отримані результати втілені у відповідних елементах Державного стандарту вищої освіти за напрямком “Екологія” для різних професійно-освітніх рівнів, а також використовуються в навчальному процесі за спеціалізацією “Управління екологічною безпекою” та при виконанні дисертаційних досліджень аспірантами та пошукачами. Особистий внесок здобувача. Дисертаційна робота є результатом двадцятирічних досліджень автора. Формування ідеї, мети та задач досліджень, а також розробка теоретичних положень здійснені здобувачем особисто (результати викладено виключно в одноосібних публікаціях). Експериментальні та прикладні дослідження, їх впровадження проводилися за безпосередньою участю та науковим керівництвом дисертанта. Автору належить також ідея та планування експериментів, обґрунтування висновків. Практичні рішення щодо управління екологічною безпекою здобувачем розроблені особисто.

Апробація результатів дисертації. Основні результати та положення дисертаційної роботи оприлюднено, обговорено та схвалено на 47 конференціях, в тому числі: 16 міжнародних (Санкт- Петербург, 1998, 1999; Севастополь, 1997, 1998, 1999, 2002; Харків, 2001, 2002; Львів, 2002; Одеса, 1999-2001; Ялта, 2000; Кременчук, 1996, 2002), українсько-американській (Київ,1994), українсько- польській (Львів, 1996), 10 Всесоюзних (Москва, 1985; Батумі, 1990; Київ, 1987; Севастополь, 1985-1990; Кременчук,1994), 5 Всеукраїнських, республіканських, національних (Івано-Франківськ, 1992; Запоріжжя, 1990, 1992; Дніпродзержинськ, 1996; Харків, 2001), 14 регіональних (Краснодар, 1994; Москва, 1986; Севастополь, 1984, 1985, 1988; Одеса, 1999; Суми, 2001; Коктебель, 2001; Кременчук, 1996-1998, 2002). У рішеннях науково-практичних конференцій “Екологічні проблеми розвитку підприємств регіону” (Ялта, 2000) та “Екологічна безпека техногенно перевантажених регіонів та раціональне використання надр” (Коктебель, 2001) відмічено актуальність та наукову новизну досліджень автора. Дисертаційна робота у повному обсязі доповідалась на науково-технічних семінарах у Харківському національному університеті ім. В.Н. Каразіна (2003р.), Національному гірничому університеті (м. Дніпропетровськ, 2003), Українському науково-дослідному інституті екологічних проблем (м. Харків, 2003), де її схвалено та рекомендовано до захисту.

Публікації. Результати дисертації опубліковано у двох монографіях (одна одноосібна), трьох брошурах (у співавторстві), 24 статтях у фахових наукових виданнях з технічних наук (9 одноосібних), 25 статтях у інших наукових виданнях (4 одноосібні), 11 тезах доповідей (2 одноосібні), 4 патентах на винаходи (у співавторстві). Всього по темі дисертації опубліковано 68 робіт.

Структура та обсяг роботи. Дисертація складається з вступу, 5 розділів, висновків, списку використаних джерел з 341 найменування на 30 сторінках, 5 додатків на 15 сторінках. Повний обсяг - 356 сторінок, з них основний текст - 292 сторінки. Робота містить 38 рисунків та 27 таблиць (з них 19 на окремих сторінках).

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтована актуальність теми дисертаційної роботи. Сформульовані мета, ідея та задачі досліджень, наукова новизна отриманих результатів. Наводяться основні наукові положення, що виносяться на захист, дані про публікації, апробацію і впровадження результатів досліджень, наукове та практичне значення роботи.

У першому розділі наводяться результати аналізу попередніх теоретичних та практичних досліджень з проблем екологічної безпеки.

Встановлено, що загальний стан екологічної безпеки в Україні є досить складним. Існує широке різноманіття чинників (як природного, так і антропогенного характеру), які спричиняють в подальшому ускладнення її стану у просторово-часовому аспекті. Це в значній мірі впливає на довкілля та призводить до погіршення умов життєдіяльності живих організмів і, в першу чергу, людей. Наведені обставини обумовлюють нагальну потребу комплексного вивчення та розв'язання проблем, пов'язаних з екологічною безпекою.

Первинні основи загальної концепції екологічної безпеки закладені у роботах Н.Ф. Реймерса, С.А. Боголюбова, 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 інтенсифікувалися теоретичні та практичні дослідження з зазначеної проблеми. Поглиблюються, конкретизуються та деталізуються знання з різних наукових напрямків, в тому числі, з техніко-економічного (Б.М.Данілішин, О.М.Трофімчук, 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, Г.І.Рудько, В.Ю.Некос та інші). Екологічна безпека в рамках держави розглядається як складова національної безпеки (А.Б.Качинський, В.О.Косовцев та інші).

Слід підкреслити, що достатньо фундаментально розроблено теоретичні та практичні засади управління екологічною безпекою саме при катастрофічних ситуаціях (І.А.Рябінін, М.М.Биченок, А.В.Яцик, А.В.Лущик та інші). Зокрема, розвивається логіко-ймовірнісна концепція, де прикладом наукового вирішення проблеми є розробки Інституту кібернетики НАНУ, а практична реалізація її здійснена в урядовій інформаційно-аналітичній системі надзвичайних ситуацій. Інша картина спостерігається щодо досліджень з формування екологічної небезпеки та управління безпекою в умовах постійно присутнього техногенного навантаження, яке не носить виражений екстремальний характер. Особливо це стосується регіонального аспекту проблеми. В наукових роботах вітчизняних та зарубіжних авторів (наприклад, В.І.Ізмалков, А.О.Биков, В.В.Мурзін, R.V.Rycroft, J.L.Diets, K.R.Swith, А.Т.Нікітін, С.А.Степанов, І.В.Маслєннікова) розглядаються різні концепції, принципи та моделі забезпечення екологічної безпеки. Зокрема, розроблено системно-динамічну концепцію (С.І. Дорогунцов, О.М. Ральчук), яка базується на уявленні про інтегровану безпеку.

Згадані вчені та інші науковці заклали фундамент для подальшого вирішення проблем екологічної безпеки. Разом з тим, аналіз стану вивчення різних аспектів обраного наукового напряму свідчить про: термінологічну невизначеність; загальний та декларативний характер більшості запропонованих методів забезпечення безпеки; не одержав належного розвитку комплексний підхід, який враховував би широкий спектр складових небезпеки; домінують не технічні, а економічні методи регулювання станів безпеки; практичне застосування розроблених концепцій та моделей обмежене інформаційною недетермінованістю; недостатньо розвинута теоретична база для аналізу формування небезпеки; не встановлено закономірності управління екологічною безпекою на рівні регіонів і т.і. Екологічна безпека, безумовно, вимагає більш глибокої розробки методологічних аспектів і її теорії, опрацювання наукових основ управління нею на базі всебічного дослідження процесів та умов формування небезпеки, потребує уточнення та деталізації понятійно-термінологічного апарату і т.і. Враховуючи надзвичайно широкий спектр явищ, процесів і об'єктів, що вкладаються в поняття “екологічна безпека”, основну увагу автор концентрує на одній з її складових - техногенній безпеці.

Аналіз існуючих проблем екологічної безпеки та досліджень з розробки і впровадження технічних рішень щодо зменшення шкідливого впливу на людину та довкілля дозволяє констатувати наступне. Суттєву регіональну небезпеку спричиняють відходи виробництва та споживання. Недостатньо розвиваються дослідження з їх переробки та утилізації в окремих господарських комплексах. В умовах незначних обсягів використання відходів ситуація з їх накопиченням продовжує ускладнюватися. У більшості випадків полігони розміщення відходів (звалища) не задовольняють встановленим вимогам, внаслідок чого забруднюються ґрунти, поверхневі та підземні води. Також формується техногенна небезпека, пов'язана з трансформацією ландшафтів. Особливу небезпеку для людини і довкілля спричиняють стійкі органічні забруднювачі (СОЗ). Основними джерелами їх надходження в природне середовище є місця складування застарілих і заборонених для використання пестицидів, підприємства по виробництву хлорорганічних продуктів, а також сміттєспалювальні заводи та інші об'єкти, де утворюються диоксини.

Екологічна ситуація, що пов'язана з сучасним станом водних ресурсів, достатньо складна, оскільки за останні 10-15 років якість підземних та поверхневих вод суттєво погіршилась. Регіональні прояви цього виду небезпеки зафіксовані, зокрема, у водосховищах Дніпровського каскаду влітку останніх років. Разом з тим, цілеспрямоване вивчення цих проблем тільки розпочинається.

Вагомими чинниками формування екологічної небезпеки є різні види шкідливого фізичного впливу. Недостатньо ефективно розвиваються дослідження, зокрема, стосовно ослаблення рівня шумового забруднення, а також розробка та впровадження технічних засобів шумопоглинання.

Відсутність належної екологічної експертизи при розміщенні техногенних об'єктів, нестаток фахівців у галузі екологічної безпеки та інші чинники призвели до формування широкопрофільної небезпеки в окремих регіонах. Отже, існує нагальна потреба подальшого розвитку досліджень з управління регіональною екологічною безпекою, розробці технічних засобів його реалізації.

Результати проведеного аналізу дали можливість сформулювати значимість наукової проблеми та основні напрямки досліджень.

У другому розділі викладено розроблені у результаті дисертаційних досліджень теоретичні основи формування регіональної екологічної небезпеки.

Екологічна безпека автором розглядається як динамічна складова регіональної системи, що забезпечує її гармонійний розвиток в умовах захищеності від реальних та потенційних антропогенних та природних впливів. Рівень безпеки в основному визначається ймовірністю проявів небезпеки. Це потребує всебічного вивчення умов формування екологічної небезпеки.

Регіональна екологічна небезпека являє собою складну ієрархічну структуру, яка у спрощеному вигляді представлена на рис. 1.

екологічний небезпека техногенний регіональний



Рисунок 1- Структура екологічної небезпеки

Техногенна складова екологічної небезпеки характеризує вплив на людину та довкілля, пов'язаний з технічними засобами та технологіями господарської діяльності, і включає види, які визначаються хімічними, фізичними, біологічними, ландшафтотрансформуючими чинниками, та відповідні підвиди.

З позицій системного підходу до управління екологічною безпекою регіон розглядається як сукупність взаємопов'язаних та взаємовпливаючих підсистем - природної та соціально-економічної. Природна підсистема створює фонову основу формування небезпеки та є середовищем її просторового поширення. Соціально-економічна підсистема поряд з іншими її складовими вміщує джерела техногенної небезпеки (об'єкти господарських комплексів, комунікації тощо). Останні відповідним чином впливають на людину, природне середовище та технічні системи. Саме соціально-економічна підсистема підлягає управлінню.

Основні закономірності формування регіональної екологічної небезпеки встановлено на основі аналізу і узагальнення результатів попередніх досліджень та власних наробок автора. Доведено, що вони визначаються наступними основополагаючими категоріями (властивостями):

- регіоналізацією (кожний регіон відрізняється тільки йому притаманними пріоритетами та ієрархією структур екологічної небезпеки, що обумовлюють специфіку її аналізу та можливого розвитку);

- просторовою та часовою структуризацією - сукупністю екологічно небезпечних об'єктів будь-якого генезису, які внаслідок взаємодії та взаємного впливу створюють небезпечні для життєдіяльності біоти ситуації, спричиняють загрозу функціонування технічних споруд, об'єктів;

- позиційністю джерел небезпеки (враховується не тільки просторове розміщення джерел небезпеки відносно різноманітних об'єктів, але й характеристики середовища, у якому небезпека поширюється);

- різноякісністю та різнопорядковістю джерел небезпеки (наприклад, гранітний кар'єр чи кар'єр з добування глини поряд з небезпечним об'єктом);

- сусідством - взаєморозташуванням та комбінацією різних складових небезпеки;

- профілізацією регіонів відносно до умов формування екологічної небезпеки.

Встановлено, що найбільш значимою властивістю, що обумовлює специфіку управління екологічною безпекою, є регіоналізація. Вона полягає у визначенні територій (регіонів) з характерною концентрацією та домінантністю певних типів та класів небезпеки в їх межах. Ознаками регіоналізації є наявність різних складових екологічної небезпеки, специфічне їх поєднання і т.і. Серед основних принципів регіоналізації слід визначити: територіальну цілісність регіону, зосередженість характерних джерел небезпеки та переважну локалізацію її проявів в межах регіону, спільність процесів формування небезпеки і т.і.

Системно-структурна парадигма просторової структуризації екологічної небезпеки базується на диференціації регіонів за ступенем концентрації небезпек різного генезису. На підставі проведеного аналізу встановлено, що окремі регіони не вписуються в рамки існуючої в країні адміністративно-територіальної системи управління безпекою. Це вимагає її удосконалення. Серед встановлених закономірностей формування екологічної небезпеки відзначимо наступні:

- ступінь небезпеки в значній мірі визначається несприятливою позиційністю її джерел відносно об'єктів та споруд різного призначення;

- сусідство небезпек різного генезису може бути небезпечним, нейтральним, сприятливим. Небезпечне сусідство спроможне суттєво підсилювати негативний вплив на людину та довкілля;

- профілізація регіонів визначається присутністю домінуючих за інтенсивністю можливого впливу екологічно небезпечних видів господарської діяльності;

- динаміка функціонування небезпеки передбачає наступні етапи: зародження, розвиток, ослаблення, зникнення. Останні два етапи відповідають конструктивному розвитку регіонів, який потребує ефективного управління.

Важливою специфікою наведених закономірностей є те, що у складному поєднанні в межах індустріально навантажених регіонів вони визначають домінування техногенного класу екологічної небезпеки.

В результаті дисертаційного дослідження розроблено модель формування техногенної небезпеки регіонального рівня (рис. 2).



Рисунок 2 - Формування техногенної небезпеки у регіоні

Базисною стадією формування небезпеки (рис.2) є процеси господарської діяльності, за якої утворюються побічні (відносно до цільової продукції) види речовини та енергії. Обсяги надходження останніх у довкілля суттєво залежать від якості сировинних ресурсів та забезпечення технологічних процесів маловідходним обладнанням. Техногенні джерела ініціюють збудження у природній підсистемі, які під дією природних та природно-антропогенних чинників поширюються в ній і змінюють її стан, що призводить до екологічного дисбалансу соціально-економічної підсистеми, і, у підсумку, формується техногенна небезпека системи. Соціогенні чинники (недостатня кваліфікація фахівців, невміння оптимально поводитись з відходами та інше) спроможні підвищити її рівень. Зовнішній відносно до регіону вплив враховується у фонових характеристиках станів небезпеки. Поширення техногенної небезпеки за межі визначеного регіону спроможне призвести до її посилення у суміжних регіонах.

У якості основної характеристики екологічної небезпеки в дисертаційному дослідженні розглядається її рівень, який визначається інтенсивністю можливих проявів небезпеки, що негативно впливають на людину і довкілля (як природне, так і техногенне середовище). Виділено наступні діапазони небезпеки (рис. 3): зневажливої (R<R₁), низької (R₁R₂), прийнятної (R₂R₃), неприйнятної (R₃R₄), катастрофічної (R>R₄).

Рисунок 3 - Щільність розподілення проявів екологічної небезпеки f_н у залежності від рівня небезпеки R (R₁ - природний фон; R₂, R₃, R₄ - відповідно нижні граничні рівні прийнятної, неприйнятної, катастрофічної небезпеки; R₀ - середній для регіону рівень екологічної небезпеки (математичне очікування)

У дисертаційному дослідженні основна увага акцентується на діапазоні неприйнятної небезпеки, оскільки він характеризується значно більшою кількістю випадків проявів екологічної небезпеки у порівнянні з діапазоном катастрофічності (рис. 3). Крім того, катастрофічним ситуаціям в науковій літературі приділена значна увага, в Україні функціонує спеціалізований орган державного управління - Міністерство по надзвичайним ситуаціям.

Регіональна техногенна небезпека створюється сукупністю локальних її джерел - технологічних об'єктів (підприємства, споруди і т.і.), які формують просторові зони неприйнятної небезпеки. Для вирішення задач управління екологічною безпекою дисертант вважає доцільним аналізувати шкідливий вплив не тільки за межами об'єкту у вказаних зонах, але й на території самого об'єкту (рис. 4).



Рисунок 4 - Диференціація шкідливого впливу локального об'єкту формування техногенної небезпеки на елементи соціально-економічної і природної підсистем регіону

Для оцінки станів регіональної екологічної небезпеки з антропоцентричних позицій застосовано модель, що ґрунтується на принципі суперпозиції видів та підвидів небезпеки з урахуванням міжвидового та внутрішньовидового їх “сусідства”. Правомірність такого підходу базується на теорії стресів, згідно якої більшість чинників впливу на людину вважаються стресорами для її організму і викликають неспецифічну реакцію на дію збуджувачів різного походження.

Стани екологічної небезпеки, що формуються різними технологічними об'єктами у регіоні, можуть помітно відрізнятися. Для оперативної порівняльної експертної оцінки цих станів введено індекс техногенної небезпеки об'єкту:

Т = К_т К_р (К_{r i}К_іМ_іа + К_в L_iM_ic + K_vK_z N_iM_io), (1)

де К_т, К_р - коефіцієнти, які враховують відповідно господарську диференціацію територій та кількість населення, що зазнає вплив проявів небезпеки;

_і, К_r - параметри, що характеризують джерела викидів та рельєф місцевості;

К_в - басейновий коефіцієнт (враховує особливості скидів у водоймища);

К_v, K_z - характеристики позиційності місць розміщення відходів;

K_i, L_i, N_i - показники, які враховують вплив на населення і довкілля одиниці маси i-ої шкідливої речовини, присутньої у викидах, скидах, відходах;

M_ia, M_ic, M_io - маси шкідливих речовин, що надходять в довкілля за визначений період часу з викидами, скидами, в складі відходів, відповідно;

n, m, - кількість інгредієнтів, що міститься у викидах, скидах, відходах.

Діапазон прийнятності небезпеки для конкретного регіону на даному етапі визначаються широким спектром чинників і, перш за все, його профілізацією, специфічними умовами формування небезпеки, обмеженістю ресурсів на реалізацію управління безпекою і т.і.

Наслідки проявів техногенної небезпеки визначаються наступним чином:

I_У = k_NI_N + k_SI_S + k_LI_L + k₀I₀ ,(2)

де І_У - сумарний індекс проявів техногенної небезпеки у регіоні;

I_N - індекс захворюваності населення в результаті техногенного впливу;

I_S - індекс деградації екосистеми під впливом техногенних чинників;

I_L - індекс трансформації ландшафтів;

І₀ - індекс, що враховує пошкодження технологічних об'єктів;

k_N, k_S, k_L, k₀ - нормовані вагові коефіцієнти відповідних індексів, k_i = 1.

Формалізовано задача управління екологічною безпекою полягає у знаходженні такої стратегії, при якій > min, де t - час.

Визнано доцільним аналізувати ті процеси господарської діяльності, які спроможні спричиняти ускладнення екологічних ситуацій і котрі раніше не розглядалися як джерела формування екологічної небезпеки, а відповідно не враховувалися в управлінні безпекою. Особливу увагу звернено на існування в окремих регіонах досить значної кількості діючих кар'єрів та інтенсивний рух великовантажного наземного транспорту, які спричиняють багаточисельні коливання земної поверхні. У зв'язку з цим виникла потреба деталізувати існуючу класифікацію землетрусів з введенням поняття “техногенні землетруси”. Такі землетруси виникають внаслідок вищезгаданих та інших процесів господарської діяльності, в яких генеруються механічні коливання, що поширюються у геологічному середовищі. Виділено стаціонарні (наприклад, вибухи різного походження) та пересувні (рух багатовантажного транспорту) джерела техногенної сейсмічності. Крім цього, за місцем знаходження “епіцентрів” техногенні землетруси поділено на наземні, приповерхневі, глибинні; за просторовими розмірами зони поширення сейсмічних хвиль - на широкомасштабні та локальні. Виявлено, що у різних регіонах вони можуть суттєво відрізнятися періодичністю виникнення.

Серед можливих механізмів впливу техногенних землетрусів на споруди акцентовано увагу на наступному. При ініціюванні техногенних джерел сейсмічності генеруються хвилі, які автор пропонує називати сейсмотехнохвилями. Вони є складною комбінацією різних типів механічних хвиль, що відрізняються особливостями поширення та характером сейсмічної дії. Запропоноване автором зонування території, яка зазнає впливу техногенних землетрусів, (виділення зон, де переважно існують окремі види сейсмохвиль) значно спрощує проведення експериментальних досліджень. Встановлено, що найбільш розповсюдженими та достатньо потужними джерелами техногенних землетрусів є вибухи промислового призначення (здебільшого кар'єрні розробки). Завдяки притаманним їм особливостям (висока частота виникнення, розташування їх джерел у густонаселених територіях з відповідно розвинутою мережею комунікацій та споруд різного призначення) існує ймовірність накопичення (кумуляції) в сейсмопідвержених об'єктах механічних напруг, здатних спричинити пошкодження та руйнування. Теоретичне передбачення виникнення та розвитку кумуляційних ефектів при багаторазовій (квазипостійній) дії техногенних землетрусів являє собою занадто складну задачу, що обумовлено різноманітністю умов формування напружених станів в елементах конструкцій різних споруд. Практичне вирішення вказаної задачі ґрунтується на використанні розробленої системи моніторингових досліджень з встановлення безпечних умов експлуатації споруд, яка передбачає: виявлення типу зони сейсмічної дії в місці знаходження об'єкту; визначення параметрів сейсмотехнохвиль; вивчення конструктивних особливостей споруд, встановлення місць переважної локалізації механічних напруг; виявлення існуючих дефектів, встановлення залежності їх розвитку від швидкостей зміщення ґрунту та періодичності землетрусів; визначення параметрів джерел землетрусів, при яких напруги можуть релаксувати.

Прогнозування ускладнення екологічних ситуацій та виникнення катастроф, що спричиняються техногенними землетрусами, здійснюється на основі класифікації сейсмопідвержених об'єктів у залежності від їх специфіки та характеру можливих пошкоджень на локально-, регіонально- та надрегіонально небезпечні. Кожний термінологічний елемент понятійно-термінологічного апарату обраного наукового напрямку отримав відповідну дефініцію. Таким чином, результати досліджень автора узагальнюють та розширюють наукові уявлення щодо структури та формування регіональної екологічної небезпеки і слугують базисом для розвитку та удосконалення теоретичних і практичних засад управління екологічною безпекою у регіоні.

У третьому розділі викладено розроблені в результаті дисертаційного дослідження теоретичні аспекти управління екологічною безпекою на регіональному рівні. Основне положення стратегії управління, яка розвивається автором, визначається ієрархічністю структури екологічної небезпеки, динамічним взаємозв'язком небезпеки та безпеки і формулюється наступним чином: управління повинне здійснюватися на основі використання закономірностей формування небезпеки і через підсистеми, які відповідають її складовим.

Загальні принципи стратегії управління екологічною безпекою полягають у наступному:

- недопущення ускладнення екологічної ситуації на основі реалізації системи контролю за техногенною діяльністю (видача дозволів і ліцензій, екологічний аудит проблемних підприємств і т.і.);

- виявлення передкризових станів технологічних об'єктів, розробка заходів з попередження аварій та катастроф;

- розробка і реалізація короткострокової та довгострокової програми зниження екологічної небезпеки до прийнятних рівнів.

За результатами дисертаційного дослідження встановлено конкретні регіональні закономірності управління екологічною безпекою:

- управління може бути результативним тільки при забезпеченні прийнятної просторової та часової структуризації небезпеки;

- оптимізація позиційності суттєво послаблює наслідки проявів небезпеки; - мінімізація несприятливого “сусідства” небезпек різного генезису зменшує ступінь сумаційної дії на людину та довкілля;

- реалізація управлінських рішень та підвищення рівня безпеки можуть бути розмежовані як у просторі, так і у часі.

Управління позиційністю та “сусідством” спроможне змінити профілізацію регіонів. Визнано доцільним використовувати різні режими управління: незмінний, дискретний, сезонний - залежно від умов формування та проявів небезпеки; “м'який” чи “жорсткий” - відповідно до гостроти ситуацій. Управління екологічною безпекою - це складний багатофункціональний процес, який схематично у спрощеному вигляді представлено на рис. 5 сукупністю послідовних стадій. Важливою стадією, яка в значній мірі визначає ефективність управління, є моніторинг станів небезпеки.



Рисунок 5 - Функціональна блок-схема управління екологічною безпекою регіону (І - нормативно-правова, економічна та науково-технічна інформація)

Розроблені загальні положення щодо управління екологічною безпекою в умовах техногенного сейсмічного навантаження включають технічні рішення щодо: оптимізації позиційності джерел небезпеки відносно споруд різного призначення (у тому числі створення умов для затухання сейсмотехнохвиль у геологічному середовищі), обґрунтованого встановлення параметрів техногенних землетрусів, ліквідації їх джерел.

На основі наведених закономірностей виявлено особливості управління техногенною складовою екологічної безпеки:

- конкретизовану систему управління можливо розробити лише на регіональному рівні;

- першочергово реалізуються технічні рішення та практичні заходи відносно домінуючих видів та

підвидів небезпеки, що обумовлено обмеженістю в реальних умовах матеріальних, технічних та інших ресурсів;

- у регіонах, які включають частки різних адміністративних територій, доцільно забезпечити суцільний моніторинг станів небезпеки.

Таким чином, наведені теоретичні розробки щодо управління регіональною екологічною безпекою визначають основні напрямки удосконалення стратегії регулювання небезпек різного генезису і складають наукову базу для розвитку тактики управління безпекою та розробки системи практичних заходів, а також технічних рішень щодо оптимізації стану системи “природа - економіка - людина” в умовах конкретного регіону.

У четвертому розділі наведені результати моніторингу формування, розвитку та проявів екологічної небезпеки в техногенно навантаженому регіоні - територіально-виробничому комплексі Середнього Придніпров'я, який вибрано у якості полігону експериментальних та прикладних досліджень. Такий вибір обумовлений наступними обставинами:

- розташуванням його на межі чотирьох зон з рангами регіоналізації, які відрізняються, що встановлено на основі дослідження територіальної структуризації екологічної небезпеки в Україні. Це потребує нових підходів до аналізу станів небезпеки;

- просторова та часова структуризація небезпеки специфічна і визначається природними особливостями, суттєвою трансформацією ландшафтів, наявністю великих штучно створених об'єктів гідросфери, розміщенням потужних різнопрофільних господарських комплексів. Зазначені чинники обумовлюють несприятливе “сусідство” значної кількості видів та підвидів небезпеки;

- регіональною специфічною домінантою екологічної небезпеки є техногенні землетруси, що обумовлено високою концентрацією їх джерел та несприятливою позиційністю відносно споруд різного призначення.

Закономірності формування та особливості динаміки функціонування екологічної небезпеки слугують базисом для прогнозування її проявів та управління безпекою. Так, встановлено, що розташований поряд з греблею Кременчуцького водосховища гранітний кар'єр небезпечно впливає на її стан (часто виникаючі техногенні землетруси сприяють накопиченню напруг у тілі греблі), що може призвести до катастрофи наднаціонального масштабу.

Профілізація регіону відносно екологічної небезпеки визначена на основі виявлення конкретної ролі та взаємного впливу як природної, так і соціально-економічної підсистем. Встановлено, що внаслідок антропогенного впливу на геологічні, гідрогеологічні, кліматичні, метеорологічні умови трансформується стан природної підсистеми. Кристалічний фундамент залягає на незначній глибині, що, зокрема, сприяє активній передачі напруг сейсмічного походження. Гідрогеологічні особливості, метеорологічні характеристики регіону, розвинута гідрографічна мережа обумовлюють поширення забруднень на значній території, підсилюючи дистанційний характер проявів небезпеки.

Соціально-економічна підсистема являє собою активне середовище формування техногенної небезпеки. При аналізі територіальної структуризації останньої регіон розглядається як складна урбанізована система, що включає три соціально-промислові райони (промрайони). До складу кожного з них входить від 3 до 5 зон (технозон) з розрізненими умовами формування небезпеки. Також виділено основні господарські комплекси (машинобудування та металообробки, нафтопереробки, гірничовидобувний, будівельної індустрії, транспортний, теплоенергетичний), техногенні обєкти кожного з яких мають подібні умови формування небезпеки, що дозволяє в певній мірі уніфікувати технічні рішення щодо управління екологічною безпекою для сукупності таких об'єктів.

Системний аналіз наслідків проявів екологічної небезпеки на території регіону дав наступні результати. Так, відносно до виду небезпеки, що формується хімічними чинниками, виявлено:

- суттєве погіршення якості підземних вод, зокрема, в північній та південній технозонах Кременчуцького промрайону, внаслідок чого вони непридатні для водозабезпечення населення. Встановлено, що чинником цього є міграція шкідливих речовин по водоносних горизонтах, куди вони потрапляють з місць розміщення відходів та при аварійних проливах нафти і продуктів її переробки, а також шляхом фільтраційних втрат зі ставка-випарника та нафтошламонакопичувачів. Зони забруднення розширюється, що обумовлює просторове поширення небезпеки;

- різке сезонне погіршення хіміко-бактеріологічних та органолептичних показників природних вод та масову загибель іхтіофауни в Кременчуцькому та Дніпродзержинському водосховищах. Визначено основні чинники цих явищ: трансформація донних відкладень техногенного походження при екстремальних метеорологічних умовах та масовий розвиток ціанобактерій.

Основні прояви екологічної небезпеки, що викликана фізичними чинниками, полягають у:

- порушенні стану греблі Кременчуцького водосховища, забрудненні поверхневих водойм внаслідок прориву захисної дамби на хвостосховищі Полтавського гірничо-збагачувального комбінату, пошкодженні житлових та виробничих приміщень, що в повній мірі обумовлено впливом техногенних землетрусів. Інструментально зареєстровано значні величини (до 7 см/с) швидкості зміщення ґрунту в районах розташування небезпечних об'єктів;

- високому рівні шумового забруднення як у селищних, так і в промислових зонах. Виявлено, що основними джерелами небезпеки є наземні та авіаційні транспортні засоби, технологічні процеси машинобудівного комплексу.

За результатами інструментальних вимірів із застосуванням сучасних технічних засобів встановлено, що електромагнітне забруднення в регіоні носить суттєво локальний характер і практично не порушує фонового стану екологічної безпеки.

Прояви техногенної небезпеки, пов'язаної з трансформацією ландшафтів, визначаються створенням штучних об'єктів гідросфери, інтенсивними гірничими розробками, вилученням з господарського обігу територій під розміщення відходів, значними площами промислово-селищної забудови.

Використання методів математичної обробки даних натурних спостережень та кореляційно-регресивного аналізу надало можливість встановити залежність стану здоров'я населення від рівня регіональної екологічної безпеки. Одержані результати слугують практичним підґрунтям для реалізації управління екологічною безпекою у визначеному регіоні.

У п'ятому розділі наведено розроблені в результаті дисертаційного дослідження практичні основи управління екологічною безпекою на регіональному рівні, побудована на їх базі техніко-технологічна комплексна система управління, що включає технічні рішення та засоби їх реалізації.

Загальна ієрархічна структура регіональної системи управління екологічною безпекою базується на встановлених автором закономірностях та особливостях управління і визначається наступними принципами:

- кожному регіону притаманна індивідуальна система управління відповідно його профілізації;

- підсистеми управління задаються домінуючими для регіону видами небезпеки; - особливості територіальної та часової структуризації небезпеки визначають елементи управління;

- теоретичним базисом управлінських рішень є закономірності управління;

- конкретні управлінські рішення розроблюються за результатами експериментальних та натурних досліджень;

- система управління повинна передбачати заходи щодо забезпечення надійності її функціонування.