Теоретико-методичні основи комплексного анализу та оцінювання екологічності природно-техногенних об’ектів
The new approach in assessing the natural and anthropogenic objects’ state from the sustainable development point of view based on the different stages of their study is proposed. The comprehensive assessment based on MIPS-analysis and risk-estimation of the state of economic, ecological, and social...
Збережено в:
| Дата: | 2016 |
|---|---|
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Українська |
| Опубліковано: |
The National Technical University of Ukraine "Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute"
2016
|
| Онлайн доступ: | https://journal.iasa.kpi.ua/article/view/65673 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | System research and information technologies |
| Завантажити файл: |  |
Репозитарії
System research and information technologies| _version_ | 1867334263891820544 |
|---|---|
| author | Kozulia, T. V. Emelianova, D. I. |
| author_facet | Kozulia, T. V. Emelianova, D. I. |
| author_institution_txt_mv | [
{
"author": "T. V. Kozulia",
"institution": "професор кафедри комп’ютерного моніторингу і логістики Національного технічного університету \"Харківський політехнічний інститут\", Україна, Харків"
},
{
"author": "D. I. Emelianova",
"institution": "аспірантка кафедри комп’ютерного моніторингу і логістики Національного технічного університету \"Харківський політехнічний інститут\", Україна, Харків"
}
] |
| author_sort | Kozulia, T. V. |
| baseUrl_str | http://journal.iasa.kpi.ua/oai |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2016-07-25T14:59:53Z |
| description | The new approach in assessing the natural and anthropogenic objects’ state from the sustainable development point of view based on the different stages of their study is proposed. The comprehensive assessment based on MIPS-analysis and risk-estimation of the state of economic, ecological, and social constituent objects are used to improve the quality of decision-making to reduce the risk level in the natural and anthropogenic complexes’ state. This article offers the algorithmic support for implementing the comprehensive methodology for assessing the conformance of ecological, social, and economical aspects of systems to ecological quality requirements. |
| doi_str_mv | 10.20535/SRIT.2308-8893.2016.1.08 |
| first_indexed | 2025-07-17T10:20:06Z |
| format | Article |
| fulltext |
© Т.В. Козуля, Д.І. Ємельянова, 2016
Системні дослідження та інформаційні технології, 2016, № 1 73
УДК 519.713: 631.411.6
DOI: 10.20535/SRIT.2308-8893.2016.1.08
ТЕОРЕТИКО-МЕТОДИЧНІ ОСНОВИ
КОМПЛЕКСНОГО АНАЛІЗУ ТА ОЦІНЮВАННЯ
ЕКОЛОГІЧНОСТІ ПРИРОДНО-ТЕХНОГЕННИХ ОБ’ЄКТІВ
Т.В. КОЗУЛЯ, Д.І. ЄМЕЛЬЯНОВА
Запропоновано комплексний підхід до оцінювання стану природно-
техногенних об’єктів з позицій сталого розвитку на різних рівнях дослідження
природно-техногенних об’єктів. Виконано комплексну оцінку екологічності на
основі MIPS-аналізу і ризик-оцінки стану економічної, екологічної та соціаль-
ної складових об’єктів з метою підвищення якості прийняття рішень щодо
зниження ступеня небезпеки у стані природно-техногенних систем. Подано
алгоритмічне забезпечення для реалізації комплексної методики оцінювання
відповідності вимогам екологічної якості за еколого-соціально-економічними
аспектами досліджених систем.
ВСТУП
Аналіз існуючої системи показників комплексної екологічної оцінки приро-
дно-техногенних комплексів (ПТК) виявив такі проблемні питання зі вста-
новлення узагальнювальної характеристики об’єкта для прийняття зважено-
го обґрунтованого рішення щодо врегулювання екологічної ситуації:
відсутність єдиної узгодженої сукупності індикаторів, здатних відображати
як стан системи, так і рівень прояву процесів у ній, що стабілізують чи під-
тримують дестабілізаційний зовнішній вплив; неможливість відстеження
характеру змін зв’язків між об’єктом і навколишнім природним середо-
вищем (НПС) на різних рівнях дослідження ПТК; неузгодженість одиниць
вимірювання характеристик стану систем за еколого-соціально-економічними
аспектами сталого розвитку (відповідно до завдань сталого розвитку об’єкт
дослідження розглядається як соціально-еколого-економічна система).
З огляду на напрям подальшого розвитку методичного забезпечення
комплексної оцінки стану ПТК доречним є звернення до формування систе-
ми методик для системного дослідження сукупності економічної, екологіч-
ної і соціальної складових в їх узгодженості відповідно до реального розвит-
ку об’єкта; аналізу системи показників «соціально-економічна діяльність –
природне середовище», «техногенний об’єкт – НПС – людина» у розрізі до-
сліджень «стан – процес» щодо ідентифікації факторів дестабілізації [1].
ПОСТАНОВКА ЗАВДАННЯ
Мета роботи — розвиток теорії і методів комплексного аналізу рівня не-
безпеки складних природно-територіальних систем на основі взаємоузго-
дження характеристик процесів і явищ у них на підставі MIPS-аналізу і ри-
зик-оцінки.
Т.В. Козуля, Д.І. Ємельянова
ISSN 1681–6048 System Research & Information Technologies, 2016, № 1 74
Для розв’язання основного завдання дослідження поставлено такі пи-
тання:
1) сформувати систему показників оцінювання стану ПТК відповідно
до еколого-соціально-економічних аспектів сталого розвитку з урахуванням
специфіки дослідження поведінки системних об’єктів вигляду «стан – про-
цес»;
2) установити складові екологічної оцінки для системи «вплив – наван-
таження – стан – реакція» з визначенням інформаційного забезпечення для
комплексної характеристики об’єктів НПС на різних рівнях їх дослідження;
3) подати алгоритмічне забезпечення системи комплексного оцінюван-
ня стану ПТК і процесів у них з урахуванням прояву глобального, макро-
і мікрорівня екологічної безпеки в об’єктах НПС.
МАТЕРІАЛИ ДОСЛІДЖЕНЬ
Формування методичного оцінювання екологічності об’єктів НПС розгля-
далося з позицій універсалізації дослідження на глобальному, макро- і мік-
рорівнях з урахуванням прояву соціально-еколого-економічних аспектів си-
стем відповідно до синергетики процесів самоорганізації. Стан ПТК
у комплексному сенсі оцінюється послідовною реалізацією трьох рівнів до-
слідження системного об’єкта [2]:
1) глобального — оцінювання загального стану виробничих систем че-
рез визначення природно-ресурсного потенціалу техногенно-навантажених
територій за MIPS-аналізом;
2) макрорівня — загальна характеристика екологічності природних
і техногенних систем відповідно до результатів MIPS-аналізу і ризик-
оцінки;
3) мікрорівня — установлення конкретних факторів і процесів пору-
шень стаціонарності систем дослідження відповідно до ризик-аналізу відхи-
лень за функцією відповідності вимогам екологічної безпеки (рис. 1).
Глобальний рівень
дослідження:
еколого-соціально-
економічні системи,
країна
Макрорівень
дослідження:
галузь промисловості,
регіон,
ПТК
Мікрорівень
дослідження:
природно-техногенна
територія,
урбанізована екосистема
Моніторинг екологічного стану елементів об’єкта дослідження
MIPS-аналіз
Комплексна оцінка
екологічності об’єкта
дослідження
Загальна екологічна оцінка стану
об’єкта дослідження
Ризик-аналіз
Рис. 1. Структурна схема багаторівневого аналізу: ——► — інформаційно-керувальні
зв’язки в систем-системному об’єкті; -----► — інформаційна узгодженість
Теоретико-методичні основи комплексного аналізу та оцінювання екологічності …
Системні дослідження та інформаційні технології, 2016, № 1 75
На відміну від багатьох підходів до аналізу природно-техногенних сис-
тем, які передбачають визначення стану локальних складових і подання уза-
гальненого результату, пропонується за поданою схемою аналізу системних
об’єктів (рис. 1) перехід від глобального до мікрорівня дослідження систем-
них об’єктів. Узагальнена оцінка за MIPS-аналізом дозволяє сконцентрувати
увагу на вивченні системи з метою встановлення відповідності функціона-
льності техногенного об’єкта вимогам природної стаціонарності природно-
територіальних комплексів, визначенні факторів дестабілізації техногенного
і природного характеру для отримання висновку про можливості загалом
існування такої системи та заміни її на аналогічну більш екологічно доско-
налу.
На макро- і мікрорівнях дослідження (використання методів MIPS- і ри-
зик-аналізу) визначаються елементи і фактори змін у системному об’єкті
з метою встановлення процесів порушення стаціонарності системи і проце-
сів її стабілізації. Системний аналіз виявлення дестабілізаційних станів
в об’єкті дослідження дозволяє першочергово ідентифікувати фактори по-
рушень, які треба нейтралізувати, і фактори стабілізації, які треба активізу-
вати (рис. 2).
На глобальному рівні дослідження передбачено визначення відповід-
ності наявності ресурсів в екологічній системі з урахуванням обсягів вилу-
чення, стійкості та наслідків змін її природного стану від техногенного на-
вантаження територій у вигляді ентропійного зсуву SΔ :
QSMIs /Δ= або QSMIs ΔΔ= / . (1)
Коефіцієнт екологічності об'єкта ( nε ) визначається як відношення
«умов збереження природного середовища» від виробництва продукції
Оцінка відповідності
економічної діяльності
вимогам
природокористуван-
ня —MIPS-аналіз
Оцінка рівня
здоров’я населення —
ризик-аналіз
Оцінка екологічності
системи за узгодженістю
визначення
природної якості —
MIPS- і ризик-аналіз
Комплексна оцінка екологічності техногенно-навантажених територій
за соціально-еколого-економічними аспектами сталого розвитку
Система соціально-
екологічних
показників —
екологічні системи,
людина: показники
захворюваності,
рівень здоров’я
населення
Система економіко-
екологічних показників —
природно-техногенні об’єкти:
критерії оцінювання стану
об’єктів навколишнього
середовища (атмосферне
повітря, ґрунт,
водне середовище),
характеристики факторів
впливу (викиди, скиди і т.ін.)
Система соціально-
економічних
показників —
техногенна складова
об’єкта дослідження:
матеріалоємність,
ресурсоємність,
енергоємність і т. ін.
Рис. 2. Загальні показники комплексної оцінки стану ПТК
Т.В. Козуля, Д.І. Ємельянова
ISSN 1681–6048 System Research & Information Technologies, 2016, № 1 76
(чистий корисний ефект ( вPQ − )) до кількості витрачених природних ре-
сурсів ( пR ) з урахуванням ресурсозабезпечення:
прпрп
в
п
11
R
MI
R
L
R
PQ s−
=
−
=
−
=ε , (2)
де прR — питоме споживання даного виду природного ресурсу на одиницю
готової продукції; L — величина шкідливих впливів на НПС у розрахунку
на одиницю корисної продукції чи послуги (показник екологічності про-
цесу).
Таким чином, екологічна відповідність виробленої продукції з вираху-
ванням збитку від впливу на НПС перевищує екологічну відповідність виго-
товленої продукції, якщо коефіцієнт .1п >ε Об'єкти, для яких умова не ви-
конується, тобто ,1п <ε є екологічно неефективними, оскільки чиста
віддача від використання природних ресурсів не зіставна з їх цінністю.
Якість і безпечність ПТК за MIPS-аналізом на макрорівні визначаються
на основі MI-чисел і показників кількості продукції. MI-числа є характерис-
тиками загальної кількості природної сировини (у кілограмах або тоннах),
яка необхідна для виробництва або утилізації 1 кг (т) основного продукту:
jj
n
i
jii
ij S
MI
S
xCMI
MIPS заг1 ==
∑
= , (3)
де iMI — матеріальна інтенсивність і-ї забруднювальної речовини для ком-
понента НПС (установлена константа); iC — концентрація і-ї забруднюва-
льної речовини в j-й системі в кількості jx , яка має продуктивність jS —
кількість виготовленої продукції тощо [3].
Узагальнена MIPS-оцінка визначає негативні фактори впливу на ПТК
за трьома складовими: екологічною (ресурси), економічною (технологія),
соціальною (вплив на людину).
Методика оцінювання екологічного ризику на макрорівні (державному
рівні) передбачає ідентифікацію регіонів (областей) України високого рівня
небезпеки на підставі аналізу стану компонентів довкілля, установлення
пріоритетності проблем порушення природної якості навколишнього сере-
довища з метою ефективного усунення ризикових факторів впливу на
об’єкти НПС, науково-практичне обґрунтування заходів збереження та під-
тримання природної функціональності компонентів і систем природного
середовища [4].
Екологічний ризик ( P ) на макрорівні як імовірність порушення стійко-
сті об’єктів довкілля залежить від існуючого стану екосистеми ( iK ) і впливу
сучасного або потенційного антропогенного навантаження ( iH ) на терито-
ріальні комплекси визначається узагальненою функцією ),( iii HKfP = .
Імовірність порушення екологічної стійкості та розвитку деградаційних
процесів i-ї складової ПТК за наявності негативних факторів розраховується
за формулою [5]
Теоретико-методичні основи комплексного аналізу та оцінювання екологічності …
Системні дослідження та інформаційні технології, 2016, № 1 77
∏
=
−−=
k
i
iPP
1
)1(1 , (4)
де iP — імовірність порушення стійкості екосистем, i-ї складової ПТК.
Екологічний ризик Risk для розглянутого стану i-го компонента НПС
оцінюється за ймовірнісною характеристикою невідповідності:
)(ln iii PPRisk −= . (5)
Застосування принципів управління безпекою передбачає раціональний
розподіл ресурсних витрат на зниження різних видів ризику із забезпечен-
ням досягнення такого рівня якості природного середовища, який гаранто-
ваний у даному суспільстві розвитком економічних, соціальних стандартів
і техніко-технологічних можливостей.
Для врахування випадкового, стохастичного, імовірнісного характеру
переходу систем, який на макрорівні за умови прояву негативної реакції
процесів може бути прихований середніми значеннями загальних показни-
ків, проводиться аналіз екологічного стану об’єктів на мікрорівні.
На мікрорівні (локальному) за методикою оцінювання екологічного ри-
зику передбачається аналіз технологічних та економічних аспектів роботи
підприємства з реалізації заходів, спрямованих на мінімізацію небезпеки
з урахуванням імовірності реалізації дії ідентифікованих негативних факто-
рів. Для встановлених умов мінімального прийнятного ризику приймається
рішення щодо регулювання ситуації з метою повернення природної стабіль-
ності систем і об’єктів навколишнього середовища в межах екологічного
управління.
Прямі збитки від техногенного явища визначаються як ризик-оцінка
вигляду )(xMRisk = , де )(xM — математичне сподівання негативного яви-
ща [5].
Загальна модель обчислення екологічного ризику на мікрорівні
встановлює невідповідність аналізованого компонента чи системи вжитим
заходам (стандартам, обмеженням) і має вигляд ступеня невпорядковано-
сті (ентропії):
⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜
⎝
⎛
−=
i
i
i
i CC
Risk
ГДК
ln
ГДК
, (6)
де iC — концентрація і-ї забруднювальної речовини; iГДК — граничнодо-
пустима концентрація і-ї забруднювальної речовини. Значення ГДК як стан-
дартно прийняті обмеження небезпеки отримують з бази даних IRIS
(Integrated Risk Information System), яка створена міжнародним агентством
з охорони навколишнього середовища (EPA) [6].
Для оцінювання безпечності ПТК доцільно використовувати системний
аналіз багатофакторних ризиків для i-х компонентів НПС в узагальненій
інформаційній формі з їх конкретизацією при розв’язанні задач для певних
об’єктів і умов їх функціонування.
Кожний j-й показник складової системи ijx pq -го фактора ризику ви-
значається інформаційним вектором ipjI [7]:
};;,1||{ pijkijkijjqijijij NjZxnqxxxI ∈∈=== . (7)
Т.В. Козуля, Д.І. Ємельянова
ISSN 1681–6048 System Research & Information Technologies, 2016, № 1 78
Екологічний фактор ризику pq загалом характеризується показником
антропогенного навантаження pH і природними факторами.
Антропогенне навантаження як причина порушення стійкості екологіч-
них систем установлюється відповідно до значень j-х показників pjh :
,],1[},,1;|{ nNnjNphH ppjp ∈=∈= (8)
де pH — сучасний рівень антропогенного навантаження на i-й компонент
НПС, що викликає р-й вид ризику появи негативних наслідків для екологіч-
ної системи; N — кількість факторів ризику р-го виду впливу антропоген-
ного навантаження на i-й компонент об’єкта природного середовища.
Екологічні ризики характеризуються стохастичністю, невизначеністю
процесів у природно-техногенних об’єктах, невизначеністю уповільнених
реакцій, самоорганізацією термодинамічних ефектів на підставі моделі «пер-
винний стан системи – умови середовища всередині системи – невизначене
ініціювання процесів – розвиток процесів – нові умови у системі – кінцевий
стан системи» [8].
Зменшення ризиків на техногенних об’єктах досягається за рахунок
конкурентоспроможності екологічних виробництв на основі:
1) відповідності вимогам концепції сталого розвитку;
2) заощадження за рахунок зменшення відшкодування збитків при за-
провадженні засад екологічного менеджменту на підприємстві;
3) прибутку в економічному сенсі за рахунок збільшення продукції,
атестованої і сертифікованої за рівнем відповідності екологічній якості.
Комплексне використання MIPS-аналізу та визначення ризик-
параметрів впливу на об’єкти НПС з установленням небезпечних факторів
дестабілізації на кожній стадії дослідження ПТК здійснюються за алгорит-
мом, показаним на рис. 3.
Методичне забезпечення для запропонованого алгоритму спрямоване
на екологічні критерії оцінювання системи «об’єкт – навколишнє середови-
ще», управлінське рішення щодо стабілізації системи дослідження визнача-
ється з урахуванням економічних і соціальних критеріїв.
Економічні критерії за змістом відповідають за втрату екологічної цін-
ності господарської діяльності; екологічні збитки оцінюються за формулою
∑γ=
=
k
n
k
MY
1
, (9)
де γ — економічна оцінка одиниці умовного навантаження впливу k-го
фактора на НПС у вартісному вираженні. Значення цього коефіцієнта визна-
чається якісними і кількісними характеристиками техногенного об’єкта та
ступенем його впливу на стан природних систем [9].
Економічний критерій характеризує, з одного боку, економічну вигоду
від функціонування на розглянутій території об’єктів природокористування,
а з другого боку, економічні втрати, яких зазнає навколишнє середовище від
забруднення. Такий збиток визначається потребами суспільства в їх зістав-
ленні з витратами, необхідними для запобігання негативному впливу діяль-
ності людини на навколишнє середовище і її відновлення. Значення еконо-
мічного критерію розраховують за таким відношенням [10]:
Теоретико-методичні основи комплексного аналізу та оцінювання екологічності …
Системні дослідження та інформаційні технології, 2016, № 1 79
ефзап
гвa
ек ЕПлЗ ++
++
=
YYYK , (10)
де iY ( гвa ,, YYY ) — економічний збиток від забруднення відповідного ком-
понента НПС; запЗ — витрати, спрямовані на попередження забруднення
навколишнього середовища; Пл — плата природокористувача за забруд-
нення НПС; ефЕ — економічна ефективність (вигода) від функціонування
об'єктів природокористування, що включає податки, платежі та інші відра-
хування в міський бюджет.
Рис. 3. Алгоритм комплексної оцінки екологічності системних природно-
техногенних об’єктів
Ризик-аналіз «система»
Ризик-аналіз процесів у системі (Р) Ризик-аналіз елементів системи (∆S)
Аналіз стану складових системи дослідження
Визначення елементів
управління якістю
природно-техногенних об’єктів
Виявлення процесів стабілізації
елементів управління якістю
природно-техногенних
об’єктів
Визначення
деструктивних
елементів системи
Визначення змісту
феноменологічного
аналізу
Визначення
дестабілізаційних
процесів
∆S ≤0,1 0<P≤1, 0<Risk≤1
Оцінка рівня
стабілізації
системи
+ +- -
Вимоги усунення дестабілізаційних
елементів системи дослідження
Загальна оцінка екологічного ризику
Стабілізація стану системного
об’єкта дослідження
0,5 < Risk ≤1
+ –
–
Визначення альтернатив
господарської діяльності
Аналіз об’єкта дослідження
Визначення структури об’єкта
Загальна оцінка екологічності
об’єктів: MIPS-аналіз
системи «об’єкт – НПС»
Невідповідність об’єктів
господарської діяльності
вимогам природного довкілля MIPS ≤ 1
+
Т.В. Козуля, Д.І. Ємельянова
ISSN 1681–6048 System Research & Information Technologies, 2016, № 1 80
Соціальний критерій оцінювання стану об’єкта дослідження ідентифі-
кує рівень стану здоров'я населення, що перебуває під впливом об’єктів
НПС:
)()/( захзахкомфсоц BPBАPK = , (11)
де захB — показник i-ї захворюваності населення; хBА закомф / — показник
умов (забруднення навколишнього середовища), що визначає i-й вид захво-
рювання.
Для практичної реалізації методики комплексної еколого-економічної
оцінки техногенно-навантаженої території необхідно:
1) звести критерії комплексної оцінки екологічності до показників, що
мають однакову розмірність та інтервал можливих значень;
2) порівняти кожен з показників з його граничнодопустимим значен-
ням;
3) об’єднати всі показники в єдину комплексну оцінку.
Для зменшення економічного критерію слід збільшувати витрати,
спрямовані на попередження негативного забруднення запЗ , екологічні та
соціальні вигоди ефЕ , до яких віднесені податки, платежі, відрахування та
інші виплати в місцевий бюджет, інвестиційні зобов'язання, спрямовані на
розвиток соціальної сфери та інфраструктури регіону і т. ін.
Збільшення соціального показника досягається шляхом зменшення со-
ціального критерію:
)K/1(
соц
соц1П е−= . (12)
Для збільшення соціального критерію необхідно зменшувати ймовір-
ність несприятливих факторів, які впливають на захворюваність захкомф / BА ,
і ймовірність захворюваності населення захB , що досягається усуненням
причин виникнення захворювань, запровадженням заходів профілактики.
Таким чином, математичне забезпечення комплексної оцінки безпечно-
сті техногенно-навантажених територій містить результати послідовного
аналізу показників екологічності стану об’єктів на різних рівнях досліджен-
ня (рис. 4).
Застосування поданої системи оцінювання на техногенному об’єкті до-
зволить зрівноважити співвідношення екологічного, економічного та соціа-
льного критеріїв між собою і досягти певного рівня урегулювання екологіч-
ності виробництва і таким чином зменшити вплив на природні складові
навколишнього середовища.
Методика комплексної оцінки безпечності ПТК апробована на прикладі
визначення екологічної доцільності роботи виробництва з утилізації шламів,
що передбачає повторне використання фільтрату (очищеної води) у техно-
логічному процесі. Розрахунки, виконані за даними екологічного моніторин-
гу «перероблення шламів – стан НПС» згідно з алгоритмом оцінювання рів-
ня екологічності дослідженої системи «вилучення шламів – оброблення
шламів – вплив на НПС» (рис. 4).
Теоретико-методичні основи комплексного аналізу та оцінювання екологічності …
Системні дослідження та інформаційні технології, 2016, № 1 81
Надана методика є альтернативою визначення безпечності виробничого
процесу за процедурою екологічної оцінки проекту і експертизи. Послідов-
ність системного аналізу (рис. 3, 4) дозволяє виявити фактори екологічної
дестабілізації і встановити умови безпечної роботи потенційного джерела
навантаження.
Вилучення шламів розглядається як позитивний екологічний фактор,
який надалі порівнюється з негативним впливом виробничого процесу їх
оброблення за MIPS-числами (3) і ризик-аналізом. Результати оцінювання
відповідності технології вилучення шламів вимогам безпеки НПС отримані
за MIPS-аналізом шламів, шламових вод, застосованих реагентів за їх скла-
дом Сі, з урахуванням такого: дослідний зразок – 32 г, отриманий розчин –
200 мл, NaOH – 2,5 мл; флокулянт – 3 мл; Na2SO4 – 1мл ( jx ) і 90% – вихід
готової продукції – очищеної води для розбавлення шламів для флокуляції
( jS ) (табл. 1, 2).
Т а б л и ц я 1 . MIPS-оцінка екологічності вилучених шламів
№ з/п Складові шламу MI-числа [11] Сі MIзаг MIPS1
1 Al2O3 3,43 17 58,31 10,37
2 SiO2 1,4 40 56 9,96
3 Fe2О3 6,7 3,6 24,12 4,29
4 CaO 5,6 0,7 3,92 0,7
5 MgO 1,6 1,2 1,92 0,34
6 Na2O 2,3 0,41 0,943 0,17
7 K2O 5,69 0,6 3,414 0,6
8 TiO2 40,7 0,84 34,188 6,08
Сумарне MIPS1-число* 4,06
*MIPS1 >1 — за умови вилучення з НПС визначається як позитивний фактор.
Техногенно-природна система еколого-економічних показників
(техногенна складова об’єкта дослідження)
Установлення
екологічної
відповідності за змінами
забезпеченості
ресурсами sMI (1)
Виявлення негативних
факторів впливу на ПТК
за MIPS-оцінкою (3)
МакрорівеньГлобальний рівень
дослідження
Мікрорівень
Визначення
прямих збитків
від техногенного явища
як невідповідність
аналізованого
компонента або системи
вжитим заходам,
ризик-оцінка (6)
Оцінка екологічності
об’єкта дослідження
nε (2)
Визначення
ризику порушення
екологічної стійкості
та розвитку
деградаційних процесів
за функцією
невпорядкованості (4), (5)
Аналіз результатів визначення небезпечних факторів навантаження, оцінка
еколого-соціально-економічного стану природно-техногенного об’єкта (7)–(12)
Рис. 4. Послідовність визначення показників комплексної оцінки стану природно-
техногенних об’єктів
Т.В. Козуля, Д.І. Ємельянова
ISSN 1681–6048 System Research & Information Technologies, 2016, № 1 82
Т а б л и ц я 2 . Оцінка екологічності процесів оброблення шламів*
№ з/п Речовина MI- числа Сі MIзаг MIPS2
Шламовий розчин
1 Хлориди 1,84 30 55,2 0,28
2 Сульфати 2,1 40 84 0,42
3 Феноли 18,7 0,005 0,0935 0,00047
4 Марганець 40,2 0,1 4,02 0,02
5 Алюміній 7,43 0,35 2,6005 0,013
6 Мідь 85,5 0,01 0,855 0,004
7 Кадмій – 0,0002 – –
8 Свинець 15,6 0,004 0,0624 0,0003
Реагенти
9 NaOH+флокулянт+ Na2SO4 23,78 6,5 55,2 0,119
Сумарне MIPS2-число* 0,85
*Процеси флокуляції шламових залишків за певною технологією ТОВ «Науково-
технічний центр «ЕКОМАШ»; MIPS1 > MIPS2, отже, встановлено низький ризик-
фактор виробництва — ситуація екологічної безпеки [11].
Негативний фактор за результатами дослідження системи розглядаєть-
ся як кінцевий вплив на НПС процесу оброблення шламів і оцінюється за
величиною ризику, отриманою при порівнянні вимірюваних показників
з ГДК. Нормативна міра ГДК допускає обмежене коливання у дестабілізаціїї
системи, тобто мова йде про прийнятну «ціну» навантаження на природне
середовище і людину (формули (5) і (6)) (табл. 3).
Т а б л и ц я 3 . Оцінка впливу на об’єкти НПС (ущільнений залишок, осад)
№
з/п
Речовина згущеного
залишку (10% від
початкового об’єму)
MI-
числа Сі MIPS3 ГДК
i
iC
ГДК
Risk
Шламовий розчин
1 Хлориди 1,84 3 0,028 300 0,01 0,046
2 Сульфати 2,1 4 0,042 500 0,008 0,039
3 Феноли 18,7 0,0005 0,000047 0,01 0,05 0,15
4 Марганець 40,2 0,01 0,002 0,2 0,05 0,15
5 Алюміній 7,43 0,035 0,0013 0,5 0,07 0,19
6 Мідь 85,5 0,001 0,00043 0,02 0,05 0,15
7 Кадмій – 0,00002 – 0,005 0,004 0,02
8 Свинець 15,6 0,0004 0,00003 0,06 0,007 0,033
Реагенти
9 NaOH + флокулянт +
Na2SO4
23,78 0,6 0,01 7,5 0,08 0,2
Сумарне MIPS3-число* 0,074<<1 0,29<1
*Узагальнений вплив на об’єкти НПС за складом осаду від флокуляції [11].
Теоретико-методичні основи комплексного аналізу та оцінювання екологічності …
Системні дослідження та інформаційні технології, 2016, № 1 83
За отриманими розрахунками складається оцінка екологічної доцільно-
сті даного виду діяльності із зіставленням даних комплексного аналізу для
об’єктивного обґрунтування:
– MIPSшл < MIPSвир — висока за значенням ризик-оцінка — ситуація
екологічної небезпеки в разі запровадження виробництва;
– MIPSшл > MIPSвир — низький ризик-фактор складових виробництва –
ситуація екологічної безпеки.
Таким чином, комплексування методик не тільки визначає екологіч-
ність за різними аспектами, але дає змогу додатково підтвердити отримані
дані, установити небезпечність факторів впливу на НПС. Методичне забез-
печення комплексної оцінки екологічності на основі MIPS- і ризик-аналізу
дозволяє порівняти позитивний ефект від кінцевої мети з перероблення
шламів і екологічні ризики, які при цьому виникають (див. табл. 1, 3).
ВИСНОВКИ
У роботі обґрунтовано теоретико-методичні основи комплексного аналізу
стану техногенно-навантажених територій і природно-техногенних об’єктів
за змістовністю сталого розвитку на основі системи оцінювання екологічної
відповідності за MIPS- і ризик-аналізом з ідентифікацією негативних пору-
шень у системі «техногенний об’єкт – НПС – людина» і отримано таке.
1. Екологічність природно-техногенного об’єкта є відповідністю го-
меостазу для його складових систем до вимог екологічної безпеки за такими
показниками: економічним — максимізація ефективності виробництва і мі-
німізація потоку із системи (викидів, скидів, утворення відходів); екологіч-
ним — підтримка на оптимальному природному рівні біологічної продук-
тивності екосистем; соціальним — максимізація до економічно досягнутої
величини суспільного здоров’я людини (рис. 1, 2, рівняння (1)–(4)).
2. Методичні пропозиції наданої послідовності аналізу екологічності
ПТК передбачають урахування оцінки процесів у об’єктах дослідження при
управлінні якістю НПС (рис. 4).
3. Надане математичне забезпечення оцінки екологічності стану ПТК
(рівняння складових оцінки (4)–(12)) дозволяє встановити відповідність ре-
гулювання якості досліджених об’єктів за соціально-еколого-економічними
аспектами вимогам управління безпекою з урахуванням загальнопоширеної
концепції прийнятного ризику (6).
ЛІТЕРАТУРА
1. Згуровский М.З. Глобальное моделирование процессов устойчивого развития
в контексте качества и безопасности жизни людей / М.З. Згуровский,
А.Д. Гвишиани. — К.: Політехніка. 2008. — 331 c.
2. Ємельянова Д.І. Методично-інформаційне забезпечення комплексної оцінки
природно-техногенних комплексів / Д.І. Ємельянова // «Эколого-правовые
и экономические аспекты техногенной безопасности регионов»: матеріали
VIII міжнар. наук.-практ. конф. — Х.: ХНАДУ, 2013. — С. 112–117.
3. Козуля Т.В. Комплексна екологічна оцінка природно-техногенних комплексів
на основі MIPS- і ризик-аналізу / Т.В. Козуля, Д. І. Ємельянова,
Т.В. Козуля, Д.І. Ємельянова
ISSN 1681–6048 System Research & Information Technologies, 2016, № 1 84
М.М. Козуля // Восточноевроп. журн. передовых технологий. — Х.,
2014. — № 3 (69). — С. 8–14.
4. Козуля Т.В. Використання MI-чисел при формуванні комплексної оцінки
екологічності виробництва і ПТК / Т.В. Козуля, Д.І. Ємельянова //
Системний аналіз та iнформацiйнi технології: матеріали 15 Міжнар. наук.-
техн. конф. SAIT. — К.: ННК «IПСА» НТУУ «КПI», 2013. — С. 115–116.
5. Звягінцева Г.В. Принципи оцінки екологічних ризиків при забрудненні навко-
лишнього природного середовища / Г.В. Звягінцева // Зб. тез доп. учасників
ІІI Всеукр. наук-практ. конф. «Охорона навколишнього середовища проми-
слових регіонів як умова сталого розвитку України». — Запоріжжя: Фінвей,
2007. — С. 156–159.
6. Integrated Risk Information System. — Режим доступу: https://www2.epa.
gov/iris.
7. Коваленко Г.Д. Екологічний ризик погіршення стану навколишнього природ-
ного середовища України при збереженні існуючих тенденцій антропоген-
ного навантаження / Г.Д. Коваленко, Г.В. Півень, О.В. Рибалова // Екологі-
чна безпека: проблеми і шляхи вирішення : зб. наук. праць Міжнар. наук.-
практ. конф. — Х., 2009. — Т. 1. — С. 52–56.
8. Лисиченко Г.В. Методологія оцінювання екологічних ризиків / Г.В. Лисиченко,
Г.А. Хміль, С.В. Барбашев. — Одеса: Астропринт, 2011. — 368 с.
9. Козуля Т.В. Теоретико-практичні основи методології комплексної оцінки
екологічності територіальних і об’єктових систем / Т.В. Козуля,
Н.В. Шаронова, Д.І. Ємельянова, М.М. Козуля // Проблеми інформаційних
технологій. 2012. — № 01 (011). — С. 37–45.
10. Беспалов В.И. Методические основы социо-эколого-экономической оценки со-
стояния окружающей среды территорий промышленных зон крупных горо-
дов / В.И. Беспалов, Е.В. Котлярова // «Строительство 2011»: материалы
Междунар. науч.-практ. конф. — Ростов н/Д: Рост. гос. строит. ун-т,
2011. — С. 57–64 .
11. Ritthoff M. Calculating MIPS – Resource Productivity of Products and Services /
M. Ritthoff, H. Rohn, C. Liedtke. — Wuppertal, 2003. — Режим доступу:
www.mips.online.info.
Надійшла 02.07.2015
|
| id | journaliasakpiua-article-65673 |
| institution | System research and information technologies |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2025-07-17T10:20:06Z |
| publishDate | 2016 |
| publisher | The National Technical University of Ukraine "Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute" |
| record_format | ojs |
| resource_txt_mv | journaliasakpiua/07/2c5c8979d9a36fea60b5b16118319b07.pdf |
| spelling | journaliasakpiua-article-656732016-07-25T14:59:53Z Theoretical methodical foundations of natural anthropogenic objects comprehensive analysis and ecological assessment Теоретико-методические основы комплексного анализа и оценки экологичности природно-техногенных объектов Теоретико-методичні основи комплексного анализу та оцінювання екологічності природно-техногенних об’ектів Kozulia, T. V. Emelianova, D. I. The new approach in assessing the natural and anthropogenic objects’ state from the sustainable development point of view based on the different stages of their study is proposed. The comprehensive assessment based on MIPS-analysis and risk-estimation of the state of economic, ecological, and social constituent objects are used to improve the quality of decision-making to reduce the risk level in the natural and anthropogenic complexes’ state. This article offers the algorithmic support for implementing the comprehensive methodology for assessing the conformance of ecological, social, and economical aspects of systems to ecological quality requirements. Предложен комплексный подход к оценке состояния природно-техногенных объектов с позиций устойчивого развития на разных уровнях исследования природно-техногенных объектов. Выполнена комплексная оценка экологичности на основе MIPS-анализа и риск-оценки состояния экономической, экологической и социальной составляющих объектов используется с целью повышения качества принятия решения по снижению степени опасности в состоянии природно-техногенных комплексов. Представлено алгоритмическое обеспечение для реализации комплексной методики оценки соответствия требованиям экологического качества по эколого-социально-экономическим аспектам исследованных систем. Запропоновано комплексний підхід до оцінювання стану природно-техногенних об’єктів з позицій сталого розвитку на різних рівнях дослідження природно-техногенних об’єктів. Виконано комплексну оцінку екологічності на основі MIPS-аналізу і ризик-оцінки стану економічної, екологічної та соціальної складових об’єктів з метою підвищення якості прийняття рішень щодо зниження ступеня небезпеки у стані природно-техногенних систем. Подано алгоритмічне забезпечення для реалізації комплексної методики оцінювання відповідності вимогам екологічної якості за еколого-соціально-економічними аспектами досліджених систем. The National Technical University of Ukraine "Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute" 2016-03-18 Article Article application/pdf https://journal.iasa.kpi.ua/article/view/65673 10.20535/SRIT.2308-8893.2016.1.08 System research and information technologies; No. 1 (2016); 73-84 Системные исследования и информационные технологии; № 1 (2016); 73-84 Системні дослідження та інформаційні технології; № 1 (2016); 73-84 2308-8893 1681-6048 uk https://journal.iasa.kpi.ua/article/view/65673/60827 Copyright (c) 2021 System research and information technologies |
| spellingShingle | Kozulia, T. V. Emelianova, D. I. Теоретико-методичні основи комплексного анализу та оцінювання екологічності природно-техногенних об’ектів |
| title | Теоретико-методичні основи комплексного анализу та оцінювання екологічності природно-техногенних об’ектів |
| title_alt | Theoretical methodical foundations of natural anthropogenic objects comprehensive analysis and ecological assessment Теоретико-методические основы комплексного анализа и оценки экологичности природно-техногенных объектов |
| title_full | Теоретико-методичні основи комплексного анализу та оцінювання екологічності природно-техногенних об’ектів |
| title_fullStr | Теоретико-методичні основи комплексного анализу та оцінювання екологічності природно-техногенних об’ектів |
| title_full_unstemmed | Теоретико-методичні основи комплексного анализу та оцінювання екологічності природно-техногенних об’ектів |
| title_short | Теоретико-методичні основи комплексного анализу та оцінювання екологічності природно-техногенних об’ектів |
| title_sort | теоретико-методичні основи комплексного анализу та оцінювання екологічності природно-техногенних об’ектів |
| url | https://journal.iasa.kpi.ua/article/view/65673 |
| work_keys_str_mv | AT kozuliatv theoreticalmethodicalfoundationsofnaturalanthropogenicobjectscomprehensiveanalysisandecologicalassessment AT emelianovadi theoreticalmethodicalfoundationsofnaturalanthropogenicobjectscomprehensiveanalysisandecologicalassessment AT kozuliatv teoretikometodičeskieosnovykompleksnogoanalizaiocenkiékologičnostiprirodnotehnogennyhobʺektov AT emelianovadi teoretikometodičeskieosnovykompleksnogoanalizaiocenkiékologičnostiprirodnotehnogennyhobʺektov AT kozuliatv teoretikometodičníosnovikompleksnogoanalizutaocínûvannâekologíčnostíprirodnotehnogennihobektív AT emelianovadi teoretikometodičníosnovikompleksnogoanalizutaocínûvannâekologíčnostíprirodnotehnogennihobektív |