Технологія рекультивації земель місць знешкодження боєприпасів

Abstract

Дідовець Ю. Ю. Технології рекультивації земель місць знешкодження боєприпасів – Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису. Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії за спеціальністю – Технології захисту навколишнього середовища – Національний університет цивільного захисту України, Державна служба України з надзвичайних ситуацій, Черкаси 2025. Дисертаційна робота присвячена вирішенню важливого науково практичного завдання в галузі технологій захисту навколишнього середовища, а саме підвищенню екологічної безпеки місць знешкодження та знищення боєприпасів шляхом розробки методики рекультивації земель місць знешкодження та знищення боєприпасів. У вступі подано загальну характеристику дисертаційної роботи. Обґрунтована актуальність теми дисертації, сформульовано мету роботи та основні завдання дослідження, показано зв’язок роботи з науковими програмами. Наведено дані про особистий внесок здобувача, апробацію роботи та публікації. У першому розділі «СУЧАСНИЙ СТАН ЗАХИСТУ НАВКОЛИШНЬОГО СЕРЕДОВИЩА ВІД НЕГАТИВНОГО ВПЛИВУ МІСЦЬ ЗНЕШКОДЖЕННЯ ТА ЗНИЩЕННЯ БОЄПРИПАСІВ» надано аналітичний огляд сучасного стану захисту навколишнього середовища від негативного впливу місць знешкодження та знищення боєприпасів. Виявлено особливості негативного впливу місць знешкодження та знищення боєприпасів на навколишнє природне середовище, зокрема, встановлено комплексний характер вказаного впливу на ґрунти земель місць знешкодження та знищення боєприпасів. Встановлено відсутність на сьогоднішній день єдиної технології рекультивації земель подібних об’єктів, яка б дозволила вирішити весь комплекс завдань із забезпечення техногенно-екологічної безпеки. Встановлено необхідність утилізації великих обсягів небезпечних біологічних відходів, що утворилися внаслідок обстрілів та руйнування тваринницьких комплексів на територіях, що постраждали від військової агресії. У другому розділі «МОДЕЛІ ТА МЕТОДИ УПРАВЛІННЯ РІВНЕМ БЕЗПЕКИ ПРОЦЕСУ РЕКУЛЬТИВАЦІЇ ЗЕМЕЛЬ МІСЦЬ ЗНЕШКОДЖЕННЯ ТА ЗНИЩЕННЯ БОЄПРИПАСІВ» розроблено імітаційну модель системи управління безпекою рекультивації земель місць знешкодження та знищення боєприпасів. Запропоновано розглядати необхідні для визначення рівня безпеки параметри місця знешкодження та знищення боєприпасів, які визначають параметри ризику вибуху, та показники якості довкілля, як відгуки на вплив чинників функціонування місця знешкодження та знищення боєприпасів. Критерії безпеки запропоновано визначати з використанням нормативного підходу за трьома напрямами: діючі чинники, параметри ризику вибуху та показники якості довкілля. Інтегральний критерій безпеки при цьому визначається як найбільше значення з усіх окремих критеріїв безпеки. Із застосуванням вказаного підходу розроблено вдосконалений критерій оцінювання рівня безпеки процесу рекультивації земель місць знешкодження та знищення боєприпасів. Визначено значущі показники критерію безпеки, а саме: ймовірність вибуху, величина надмірного тиску у повітряній ударній хвилі та рівень деградації земель місця знешкодження та знищення боєприпасів. Перевагою запропонованого критерію оцінювання рівня безпеки процесу рекультивації земель місць знешкодження та знищення боєприпасів є одночасне формалізоване представлення показників рівня небезпеки вибуху та якості довкілля, що у свою чергу забезпечує можливість використовувати його для оцінювання рівня безпеки процесу рекультивації у імітаційних числових експериментах. Використання вдосконаленого критерію дозволяє формувати комплексну оцінку поточного стану місця знешкодження та знищення боєприпасів, а також прогнозувати його зміну в результатів реалізації заходів з рекультивації земель. Розроблено вдосконалений метод оцінювання рівня безпеки процесу рекультивації земель місць знешкодження та знищення боєприпасів, придатний не лише для довгострокового оцінювання, а й для оперативного управління безпекою подібних об’єктів, шляхом використання вдосконаленого критерію оцінювання рівня безпеки процесу рекультивації земель місць знешкодження та знищення боєприпасів було. Основною перевагою запропонованого методу у порівнянні з тими, що використовуються сьогодні, є урахування усього комплексу діючих факторів ризику вибуху та екологічної небезпеки, одночасно мінімізувавши кількість значущих показників якості довкілля. Завдяки цьому з’являється можливість зниження обсягів обчислень, необхідних для точного оцінювання набором нормативних критеріїв, а також спрощується процедура оцінювання без втрати точності. У третьому розділі «МЕТОДИКА РЕКУЛЬТИВАЦІЇ ЗЕМЕЛЬ МІСЦЬ ЗНЕШКОДЖЕННЯ ТА ЗНИЩЕННЯ БОЄПРИПАСІВ» розроблено методику рекультивації земель місць знешкодження та знищення боєприпасів, яка включає в себе три етапи, а саме: Етап 1 – моніторинг земель місць знешкодження та знищення боєприпасів, який реалізований на основі безпілотної авіаційної системи моніторингу з використанням розроблених методу та критерію оцінювання рівня безпеки місць знешкодження та знищення боєприпасів; Етап 2 – розмінування земель місць знешкодження та знищення боєприпасів, який реалізується спеціалізованими піротехнічними підрозділами Державної служби України з надзвичайних ситуацій з використанням результатів моніторингу, проведеного на Етапі 1; Етап 3 – біологічне очищення земель місць знешкодження та знищення боєприпасів з використанням способу фіторемедіації. Розроблена вдосконалена методика дослідження забруднення ґрунту важкими металами в місцях вибухів, що дозволяє визначити наявність таких металів як Al, Cu, Fe, Mg, Ni та Zn у пробах ґрунту місця вибуху. Застосування еталонних спектрів поглинання досліджуваного зразка ґрунту та еталонних спектрів різних речовин з окремими смугами, не зачепленими іншими компонентами, дозволяє ідентифікувати склад складних хімічних сполук та окремі його специфічні компоненти. З використанням запропонованою методики встановлено, що такі метали як Mg, Ni та Zn демонструють стабільну присутність у ґрунті місця вибуху з невеликою кількістю. Натомість для таких металів, як Al, Cu та Fe, ми спостерігаємо різке зниження логарифмічного значення пропускання на глибині 10…15 см, що означає, що ці елементи накопичуються на цих глибинах ґрунту після вибухів. У четвертому розділі «РЕКОМЕНДАЦІЇ ЩОДО ВПРОВАДЖЕННЯ РЕЗУЛЬТАТІВ ДИСЕРТАЦІЙНОГО ДОСЛІДЖЕННЯ» розроблено технологію рекультивації земель сільськогосподарського призначення, що постраждали внаслідок військової агресії російської федерації, яка складається з чотирьох технологічних циклів, а саме: технологічного циклу моніторингу земель сільськогосподарського призначення, що постраждали внаслідок військової агресії російської федерації; технологічного циклу розмінування земель сільськогосподарського призначення, що постраждали внаслідок військової агресії російської федерації; технологічного циклу біологічного очищення земель сільськогосподарського призначення, що постраждали внаслідок військової агресії російської федерації; технологічного циклу утилізації біологічних відходів, що утворилися внаслідок військової агресії російської федерації. Перші три цикли відповідають реалізації Етапів I-III розробленої у попередньому розділі методики рекультивації земель місць знешкодження та знищення боєприпасів. Четвертий технологічний цикл є практичним вдосконаленням розробленої методики та застосовується для інтенсифікації зростання та розвитку рослин, що використовуються при фіторемедіації. Для реалізації моніторингу земель сільськогосподарського призначення, що постраждали внаслідок військової агресії російської федерації розроблено спосіб виявлення осередків небезпеки під час рекультивації земель місця знешкодження та знищення боєприпасів, який захищено двома Патентами України на корисну модель. Розроблено мобільний комплект польових досліджень ґрунту, який дозволяє визначити експрес-методом характеристики якості ґрунту одночасно за показниками його родючості та вмістом основних забруднювачів, що надходять до нього внаслідок бойових дій. Отримані результати, в свою чергу, дають змогу визначити технологічні характеристики процесу рекультивації земель, що постраждали внаслідок бойових дій. Наукова новизна отриманих у роботі результатів полягає у наступному: 1. Вперше розроблено імітаційну математичну модель системи управління безпекою рекультивації земель місця знешкодження та знищення боєприпасів. Запропоновано розглядати необхідні для визначення рівня безпеки параметри місця знешкодження та знищення боєприпасів, які визначають параметри ризику вибуху, та показники якості довкілля, як відгуки на вплив чинників функціонування місця знешкодження та знищення боєприпасів. Критерії безпеки запропоновано визначати з використанням нормативного підходу за трьома напрямами: діючі чинники, параметри ризику вибуху та показники якості довкілля. Інтегральний критерій безпеки при цьому визначається як найбільше значення з усіх окремих критеріїв безпеки. 2. Удосконалено критерій оцінювання рівня безпеки процесу рекультивації земель місць знешкодження та знищення боєприпасів на основі використання нормативного підходу. Визначено значущі показники, а саме: ймовірність вибуху, величина надмірного тиску у повітряній ударній хвилі та рівень деградації земель місця знешкодження та знищення боєприпасів. Перевагою запропонованого критерію оцінювання рівня безпеки процесу рекультивації земель місць знешкодження та знищення боєприпасів є одночасне формалізоване представлення показників рівня небезпеки вибуху та якості довкілля, що у свою чергу забезпечує можливість використовувати його для оцінювання рівня безпеки процесу рекультивації у імітаційних числових експериментах. 3. Удосконалено метод оцінювання рівня безпеки процесу рекультивації земель місць знешкодження та знищення боєприпасів шляхом використання вдосконаленого критерію оцінювання рівня безпеки процесу рекультивації земель місць знешкодження та знищення боєприпасів. Основною перевагою запропонованого методу у порівнянні з тими, що використовуються сьогодні, є урахування усього комплексу діючих факторів ризику вибуху та екологічної небезпеки, одночасно мінімізувавши кількість значущих показників якості довкілля. Завдяки цьому з’являється можливість зниження обсягів обчислень, необхідних для точного оцінювання набором нормативних критеріїв, а також спрощується процедура оцінювання без втрати точності. 4. Вперше розроблено методику рекультивації земель місць знешкодження та знищення боєприпасів, яка включає в себе три етапи, а саме: Етап 1 – моніторинг земель місць знешкодження та знищення боєприпасів – реалізований на основі безпілотної авіаційної системи моніторингу з використанням розроблених методу та критерію оцінювання рівня безпеки місць знешкодження та знищення боєприпасів; Етап 2 – розмінування земель місць знешкодження та знищення боєприпасів – реалізується спеціалізованими піротехнічними підрозділами Державної служби України з надзвичайних ситуацій з використанням результатів моніторингу, проведеного на Етапі 1; Етап 3 – біологічне очищення земель місць знешкодження та знищення боєприпасів – з використанням способу фіторемедіації . Практичне значення отриманих результатів полягає у наступному: 1. Розроблено технологію рекультивації земель сільськогосподарського призначення, що постраждали внаслідок військової агресії російської федерації, яка складається з чотирьох технологічних циклів, а саме: технологічного циклу моніторингу земель сільськогосподарського призначення, що постраждали внаслідок військової агресії російської федерації; технологічного циклу розмінування земель сільськогосподарського призначення, що постраждали внаслідок військової агресії російської федерації; технологічного циклу біологічного очищення земель сільськогосподарського призначення, що постраждали внаслідок військової агресії російської федерації; технологічного циклу утилізації біологічних відходів, що утворилися внаслідок військової агресії російської федерації. 2. Розроблено спосіб виявлення осередків небезпеки під час рекультивації земель місця знешкодження та знищення боєприпасів шляхом використання безпілотної авіаційної системи зі встановленими засобами ідентифікації залишків боєприпасів у місці їх знешкодження та знищення. 3. Розроблено мобільний комплект польових досліджень ґрунту, який дозволяє визначити експрес-методом характеристики якості ґрунту одночасно за показниками його родючості та вмістом основних забруднювачів, що надходять до нього внаслідок бойових дій. Отримані результати, в свою чергу, дають змогу визначити технологічні характеристики процесу рекультивації земель, що постраждали внаслідок бойових дій. Основні результати дослідження використовуються у практичній діяльності частини піротехнічних робіт та гуманітарного розмінування Аварійно-рятувального загону спеціального призначення Головного управління Державної служби України з надзвичайних ситуацій у Кіровоградській області (акт про використання від 08.11.2023 р.) та ТОВ «Агрофірма Софіївська» (с. Софіївка Компанівського району Кіровоградської області) (акт про впровадження від 21.12.2023 р.), а також у навчальному процесі Національного університету цивільного захисту України при підготовці здобувачів третього (освітньо-наукового) рівня вищої освіти за освітньою програмою «Техногенно-екологічна безпека» зі спеціальністю 183 «Технології захисту навколишнього середовища» (акт про впровадження від 08.12.2022 р.).