Анотація до роботи:

Тяпкін О.К. Геофізичні основи рішення задач екологічної безпеки в умовах техногенно навантажених регіонів України. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора геологічних наук за спеціальністю 04.00.22 – Геофізика. Інститут геофізики ім. С.І. Субботіна НАН України, Київ, 2005.

Дисертація присвячена розробці геофізичних основ розв’язання задач екологічної безпеки в умовах техногенно навантажених регіонів України на основі використанні “подвійної” ролі геофізичних полів: з одного боку, як основи застосування відповідних методів при практичному розв’язанні зазначених проблем, а з іншого боку, як одного з основних факторів навколишнього середовища, що безпосередньо впливає на можливості сталого розвитку територій. Проведено аналіз та систематизацію результатів вітчизняних і зарубіжних геолого-геофізичних досліджень у галузі раціонального природокористування й екологічної безпеки. Введене поняття природно-техногенного геофізичного середовища, на основі якого конкретизоване об'єктне та предметне поле, а також методологічна база й базис методологічної єдності нової геофізичної дисципліни – екологічної геофізики. Показано ефективність використання – як тектонічної основи при розв’язанні регіональних і локальних задач раціонального природокористування й екологічної безпеки техногенно навантажених регіонів – інформації про системи розломів земної кори, які встановлені за комплексом геолого-геофізичних даних. Визначено етапи моделювання об'єктів вивчення екологічної геофізики та розроблено ієрархічний ряд фізико-техногенно-геологічних моделей шляхом доповнення традиційних фізико-геологічних моделей необхідними відомостями про об'єкти техносфери та природно-техногенні процеси відповідного масштабу. Визначено комплекс базових кількісних показників впливу природно-техногенних геофізичних полів на життєдіяльність населення. Розроблено геолого-геофізичні аспекти Державної програми сталого розвитку регіону видобутку і первинної переробки уранової сировини, на основі яких створена регіональна екологічна програма захисту населення від факторів радіаційного забруднення навколишнього природного середовища Дніпропетровської області.

1. На основі результатів проведеного аналізу (за даними вітчизняних і зарубіжних публікацій) сучасного стану й перспектив розвитку геологічних і геофізичних досліджень в екології показано, що ефективне розв’язання сучасних геолого-геофізичних проблем раціонального природокористування й екологічної безпеки при переході техногенно навантажених регіонів до сталого еколого-економічного розвитку можливе на базі розвитку нової геофізичної дисципліни – екологічної геофізики. Втілений у ній оригінальний метод ґрунтується на використанні “подвійної” ролі геофізичних полів (з одного боку, як бази застосування відповідних методів при розв’язанні проблем раціонального природокористування й екологічної безпеки, а з іншого боку, як одного з основних факторів навколишнього середовища техногенно навантажених регіонів), що свідчить про його самодостатність при розв’язанні багатьох екологічних задач, особливо в системі екологічного моніторингу.

2. Головним базисом екологічної геофізики є введене автором поняття природно-техногенного геофізичного середовища. Встановлені його взаємозв'язки з іншими геосферами за допомогою наділення конкретних об’ємів верхніх геосфер набором власних фізичних параметрів, що характеризують внутрішній стан і структуру живої й неживої матерії в цих об’ємах, і розв’язання прямих задач традиційних геофізичних методів (гравірозвідки, магніторозвідки, електророзвідки й ін.)

3. За тектонічну основу екогеофізики прийняті системи розломів земної кори. Ці структури, власне кажучи, визначають екологічну обстановку будь-якого регіону – до річок, мережа яких цілком визначається розломами, тяжіють населені пункти і великі промислові виробництва; родовища корисних копалин також пов’язані з розломами, що необхідно враховувати не тільки при розвідці, але і при подальшому виборі умов раціонального природокористування. І, нарешті, орієнтація систем розломів тісно пов'язана з часом їх виникнення й подальшою активізацією, що відкриває значні можливості для прогнозної оцінки екологічного ризику конкретних ділянок. Для розв’язання такого роду задач у роботі запропоновані критерії визначення фрагментів “довгоживучих” розломів, а на прикладах Криворізьких і Марганецького ГЗК показана їхня ефективність.

4. Користуючись ієрархічною співпідпорядкованістю розломів у кожній системі для вивчення еколого-тектонічної обстановки техногенно навантажених регіонів запропонована й випробувана оригінальна методика, що полягає в послідовній зміні масштабів вивчення територій: від дрібного до великого. Ефективність цієї методики ілюструється на прикладах побудованих нами екологічних карт Дніпропетровської області та міст Дніпропетровська, Кіровограда, Марганця. Зокрема показано, що з укрупненням масштабу досліджень акцент зміщується від виявлення й картування аномальних екотектонічних ділянок (щодо проявів небезпечних сучасних процесів у земних надрах) до вивчення й прогнозування напрямків поширення усіх видів природно-техногенного впливу в навколишньому середовищі. Розроблено формалізовану оцінку переважаючих напрямків поширення конкретних техногенних впливів на основі інформації про сукупність виявлених локальних фрагментів розломів.

5. На базі відомих і добре зарекомендованих у геологорозвідувальному процесі розробок фізико-геологічних моделей створено ієрархічний ряд фізико-техногенно-геологічних моделей шляхом доповнення даними про відповідні за масштабом техногенні об'єкти та процеси. На прикладах дрібно- і середньомасштабного вивчення сейсмічної небезпеки південного схилу УЩ, а також великомасштабного моделювання у процесі вироблення, перевірки й оцінки геофізичних перспектив Приазовського блоку УЩ на рідкометалічну мінералізацію показано ефективність використання цих моделей при розв’язанні задач раціонального природокористування й екологічної безпеки. На теоретичних і практичних прикладах моделювання великих діючих кар'єрів, портів і переробних промислових підприємств проілюстровано можливості геофізичних методів при розв’язанні різноманітних екологічних задач, пов'язаних з вивченням небезпечних природно-техногенних процесів, а також при розробці комплексу заходів щодо забезпечення унормованого стану навколишнього середовища й екологічної безпеки.

6. Автором розвивається ідея реалізації фундаментальних законів фізики Землі для розв’язання екологічних проблем, зокрема мова йде про нову модель геоізостазії. Показано, що використання цієї моделі відкриває можливості вивчення проблеми підтоплення територій, що є істотним екологічним лихом для багатьох районів нашої країни. У планах НДР із пошукової тематики Інституту проблем природокористування та екології НАН України на найближчі 5 років передбачено розв’язання проблеми регіонального прогнозування підтоплення Промислового Придніпров’я, що буде здійснюватися під керівництвом і за особистою участю автора.

7. Розроблено технологію кількісної оцінки геофізичного впливу, що спирається на попередньо обґрунтований перелік базових геофізичних показників якості життєдіяльності населення і стану навколишнього середовища, в основу яких покладені міри чутливості живих організмів і навколишнього середовища до впливів конкретних фізичних полів. Отримані дані про цей вплив увійшли в загальну оцінку стану природного середовища при виділенні критичних і кризових територій у процесі складання Екологічних карт Дніпропетровської області масштабу 1:330000 (1998 р.) і м. Дніпропетровська масштабу 1:25000 (2001 р.), а також при обґрунтуванні надзвичайної екологічної ситуації у Широківському районі Дніпропетровської області у 2001 р. і зони техногенно-екологічної небезпеки в Західному Донбасі у 2002 р. Запропонована формалізована процедура просторової оцінки доступних рекреаційних ресурсів України, що дозволяє планувати їхній розвиток з урахуванням геофізичного впливу.

8. На прикладі Кіровоградсько-Дніпропетровського регіону видобутку та первинної переробки уранової сировини показано, що для умов техногенно навантажених регіонів південного сходу України необхідне виділення інтегральної оцінки радіаційного впливу із загального геофізичного. Розроблено та проілюстровано на прикладі Дніпропетровської області технології прогнозів розвитку радіологічної обстановки під обопільною дією природних і антропогенних факторів. Результати цих досліджень використані при плануванні польових регіональних і локальних досліджень СЕМ “Придніпров’я” і проектуванні СЕМ м. Жовті Води, а також при розробці проекту Державної програми сталого розвитку регіону видобутку та первинної переробки уранової сировини. На основі концептуальних положень цієї програми розроблена регіональна екологічна програма захисту населення від факторів радіаційного забруднення навколишнього природного середовища Дніпропетровської області.

9. Надалі авторські розробки щодо геолого-геофізичного вивчення еколого-тектонічної обстановки техногенно навантажених територій та створення ієрархічного ряду фізико-техногенно-геологічних моделей планується залучити до наукового супроводження реалізації заходів зазначеної Державної програми сталого розвитку регіону видобування та первинної переробки уранової сировини, а розроблені критерії і кількісна оцінка природно-техногенного геофізичного впливу на життєдіяльність людини будуть використані при визначенні геолого-геофізичних складових показників сталого розвитку інших територій техногенно навантаженого Промислового Придніпров’я і Донбасу.

СПИСОК

основних робіт, опублікованих за темою дисертації

1. Застосування геофізичних методів в екології (екологічна геофізика): У підручнику “Основи геофізики” – Київ: Карбон Лтд, 2000. – 248 с.

2. Методичні вказівки з розробки регіональних стратегій сталого розвитку. – Дніпропетровськ: Моноліт, 2003. – 131 с. (Співавтори Шапар А.Г., Ємець М.А., Копач П.І., Поліщук С.3., Хазан В.Б.)

3. Стратегія і тактика сталого розвитку. – Дніпропетровськ: “Моноліт”, 2004. – 320 с. (Співавтори Шапар А.Г., Ємець М.А., Копач П.І., Хазан В.Б.)

4. Особенности формализованного прослеживания разломов по геофизическим данным // Геофиз. журн. – 1994. – Т.16, №1. – С.62-67.

5. Основные свойства медианных фильтров, используемых при обработке потенциальных полей в разведочной геофизике // Геофиз. журн. – 1995. – Т.17, №5. – С.53-61.

6. Оценка точности формализованного прослеживания разломов по геофизическим данным // Доповіді НАН України. – 1998. – №4. – С.161-165.

7. Применение гравиразведки для решения экогидрогеологических задач // Наук. вісн. Нац. гірничої академії України. – 1998. – №1. – С.53-57. (Соавтор Солдатенко В.П.)

8. Тектонический фактор в экологической геологии // Приднiпровський науковий вiсник. Сер. Геологія, географія. – 1998. – №118(185). – С.31-38.

9. Физико-геологические модели редкометалльных рудных узлов и рудных полей в Западном Приазовье // Геофиз. журн. – 1999. – Т.21, №2. – С.112-119.

10. Экогеофизические аспекты районирования промышленно и техногенно-нагруженных регионов // Доповiдi НАН України. – 1999. – №3. – С.133-137. (Соавтор Шапарь А.Г.)

11. Радіоекологічний стан Промислового Придніпров’я // Наук. вісн. Нац. гірничої академії України. – 1999. – №3. – С.42-45. (Співавтор Бойко В.М.)

12. Возможности повышения эффективности решения инженерно-экологических задач с помощью гидромагнитной съемки // Сб. научн. трудов Нац. горной академии Украины. – Днепропетровск: РИК НГАУ. – 1999. – Т.4, №6. – С.168-172.

13. Применение гравиразведки для оценки геолого-экологических последствий горнодобывающей деятельности // Геофиз. журн. – 2000. – Т.22, №1. – С.21-30. (Соавтор Солдатенко В.П.)

14. Использование данных геофизических съемок при решении задач техногенной безопасности в районе г. Марганца // Наук. вісн. Нац. гірничої академії України. – 2000. – №3. – С.75-76. (Соавтор Бойко В.Н.)

15. К созданию тектонической основы для решения задач природопользования, экологии и техногенной безопасности // Наук. вісн. Нац. гірничої академії України. – 2000. – №4. – С.67-68. (Соавтор Пигулевский П.И.)

16. Геофізичне середовище і базові геофізичні показники якості життєдіяльності населення та стану навколишнього середовища // Екологія і природокористування. – Вип.2. – Дніпропетровськ: ІППЕ НАН України. – 2000. – С.92-97.

17. К вопросу становления геофизики техногенной безопасности и создания тектонической основы для решения ее задач // Вісник Дніпропетровського університету. Сер. Геологія, географія. – 2000. – Вип.3. – С.24-30. (Соавторы Свистун В.К., Пигулевский П.И.)

18. К вопросу картографического геоэкологического обеспечения решения геоэкологических задач техногенной безопасности // Сб. научн. трудов Нац. горной академии Украины. – Днепропетровск: РИК НГАУ. – 2000. – №10. – С.103-108. (Соавторы Кушинов Н.В., Сердюк Я.Я., Кравец С.А.)

19. К вопросу геолого-геофизического изучения сейсмической активности юго-востока Украинского щита // Наук. вісн. Нац. гірничої академії України. – 2000. – №6. – С.70-75. (Соавторы Козарь Н.А., Пигулевский П.И.)

20. Объемное моделирование Володарского щелочного массива (Приазовский блок Украинского щита) по гравитационному полю // Геофиз. журн. – 2001. – Т.23, №1. – С.102-107. (Соавтор Пигулевский П.И.)

21. Геолого-экологическая оценка территории Марганецкого горнообогатительного комбината // Наук. вісн. Нац. гірничої академії України. – 2001. – №1. – С.100-106. (Соавторы Шапарь А.Г., Кушинов Н.В., Бойко В.Н., Сердюк Я.Я.)

22. Використання геофізичних методів при вирішенні завдань техногенної безпеки в межах міських агломерацій // Вісн. Київськ. нац. університету. Геологія. – Київ: Київський університет. – 2001. – Вип. 19. – С.46-50. (Співавтори Пігулевський П.Г., Свистун В.К., Слободянюк С.О.)

23. Современный этап “экологизации” разведочной геофизики // Наук. вісн. Нац. гірничої академії України. – 2001. – №4. – С.116-117.

24. Применение геофизических методов при решении задач техногенной безопасности // Геофиз. журн. – 2001. – Т.23, №5. – С.81-91. (Соавтор Шапарь А.Г.)

25. К созданию среднемасштабной экотектонической основы по геолого-геофизическим данным // Наук. вісн. Нац. гірничої академії України. – 2001. – №5. – С.32-33.

26. Прогнозирование развития радиологической обстановки в условиях юго-востока Украины // Доповiдi НАН України. – 2001. – №10. – С.116-120.

27. Использование гравиразведки и магниторазведки в экологических исследованиях // Геофиз. журн. – 2002. – Т.24, №2. – С.71-78

28. Современные методологические проблемы экологического направления в геофизике // Сб. научн. трудов Нац. горной академии Украины. – Днепропетровск, 2002. – №13, т.4. – С.101-106.

29. Использование фундаментальных законов физики Земли для решения некоторых проблем экологии // Наук. вісн. Нац. гірничого університету. – 2002. – №4. – С. 95-97 (Соавтор Шапарь А.Г.).

30. Використання геофізичних даних при вивченні сейсмічної небезпеки районів атомних електростанцій півдня України // Вісн. Київськ. нац. університету. Геологія. – Київ: Київський університет, 2002. – Вип. 23-24. – С.66-70 (Співавтори Пігулевський П.Г., Дремлюга І.Є.).

31. Отечественные и зарубежные геофизические исследования инженерно-экологической направленности // Наук. вісн. Нац. гірничого університету. – 2003. – Ч.1. – №6. – С.93-97 и Ч.2. – №8. – С.80-84.

32. Использование крупномасштабной геофизической информации в экотектонических исследованиях // Наук. вісн. Нац. гірничого університету. – 2003. – №8. – С.80-84.

33. Концептуальні положення програми переходу регіону видобування та первинної переробки уранової сировини до сталого розвитку // Екологія і природокористування: Зб. наук. праць ІППЕ НАН України. – Вип.6. – Дніпропетровськ, 2003. – С.6-24. (Співавтори Шапар А.Г., Антонов В.В., Ємець М.А., Коценко О.М., Чуйко А.В., Троян Я.Г.)

34. Физико-геологическое моделирование объектов исследований геофизики техногенно-экологической безопасности // Там же. – С.148-161.

35. До питання проектування геолого-геофізичного блоку 2-ої черги системи екологічного моніторингу м. Жовті Води // Екологія і природокористування: Зб. наук. праць ІППЕ НАН України. – Вип.7. – Дніпропетровськ, 2004. – С.124-135.

36. Экогеофизические основы оценки состояния окружающей среды // Праці мiжнар. конф. “Наука i освiта – 98”. – Т.22. – Днiпропетровськ, 1998. – С.963.

37. Влияние геофизических полей на качество жизнедеятельности населения // Праці ІІ мiжнар. конф. “Наука i освiта – 99”. – Т.3. – Днiпропетровськ, – 1999. - С.47-49.

38. Применение гравиразведки для оценки состояния окружающей среды в горнодобывающих районах // Труды 26-й сессии Междунар. семинара “Вопросы теории и практики геологической интерпретации гравитационных, магнитных и электрических полей”. – Екатеринбург, 1999. – С.108-110.

39. Influence of Precambrian Bedrock Faults on Radioactive Pollution of an Environment – Case Histories // Proc. EAGE 61^st Conference & Technical Exhibition. – V.1. – Helsinki (Finland). – 1999. - Paper 4-21. - 4 p. (Co-authors Troyan J.G., Bugrova H.L.)

40. Использование данных гравиразведки и магниторазведки для оценки эколого-тектонической обстановки техногенно-нагруженных регионов // Труды 27-й сессии Междунар. семинара “Вопросы теории и практики геологической интерпретации гравитационных, магнитных и электрических полей”. – Москва: ОИФЗ РАН, 2000. – С.194-197.

41. Geophysical Criterias of an Estimation of Conditions of Human Activity of Population of Ukrainian Southeast // Proc. EAGE 62^nd Conference & Technical Exhibition. – V.1. – Glasgow (UK). – 2000. – Paper A-48. – 4 p. (Co-authors Troyan J.G., Bugrova H.L.)

42. Екологічна проблематика і термінологічна база в геології та геофізиці // Праці наук. конф. “Геологічна наука та освіта в Україні на межі тисячоліть: стан, проблеми, перспективи”. – Львів: ЛНУ. – 2000. – С.152-153.

43. Использование медианных фильтров при обработке потенциальных полей в экологической геофизике // Труды 28-й сессии Междунар. семинара “Вопросы теории и практики геологической интерпретации гравитационных, магнитных и электрических полей”. – Москва: ОИФЗ РАН, 2001. – С.131-133.

44. The Prediction of Changes of a Radiological Situation of Industrial Advanced Regions of NIS // Proc. EAGE 63^rd Conference & Technical Exhibition. – Vol.2. – Amsterdam (The Netherlands). – 2001. – Paper P233. – 4 p. (Co-authors Shapar A.G., Troyan J.G.)

45. Оценка радиационной ситуации юго-востока Украины // Праці Міжнародн. наук.-практ. конф. “Проблеми природокористування, сталого розвитку та техногенної безпеки”. – Дніпропетровськ, 2001. – С.41-44.

46. От экологической геофизики к геофизике техногенной безопасности // Там же. – С.292-294.

47. Современные проблемы “экологизации” геофизики // Труды ІІ Всероссийской конференции “Геофизика и математика”. – Пермь: Горный институт УрО РАН, 2001. – С.394-395.

48. Комплексная экотектоническая интерпретация крупномасштабной геофизической информации // Труды Международной школы-семинара “Вопросы теории и практики геологической интерпретации гравитационных, магнитных и электрических полей”, г.Апатиты. – Москва: ОИФЗ РАН, 2002. – С.87-88.

49. Физико-геологическое моделирование при решении задач экологической безопасности // Матер. Міжнародн. наук.-практ. конф. “Проблеми природокористування, сталого розвитку та техногенної безпеки регіонів”. – Дніпропетровськ, 2003. – С.241-243.

50. Инженерно-экологическое применение гидромагнитной съемки // Матер. I международн. научн. конф. “Проблемы, методы и средства исследований мирового океана” – Запорожье, 2003. – С.201-205.

Серед зазначених 50 робіт – 29 опубліковані автором без співавторів. Особистий внесок автора в роботах, що написані в співавторстві: (10, 17, 24, 29, 41) – розробка наукових і методологічних основ екогеофізики; (15, 17, 18, 21) – створення тектонічної основи розв’язання задач раціонального природокористування й екологічної безпеки на основі інформації про системи розломів; (7, 13, 20) – методика та результати різномасштабного фізико-техногенно-геологічного моделювання; (11, 14, 19, 22, 30, 39, 44) – методика та результати розв’язання конкретних (інженерно-екологічних, радіологічних, сейсмологічних) задач екологічної безпеки і моніторингу засобами геофізики; (2, 3, 33) – геолого-геофізичні аспекти розробки стратегії сталого розвитку техногенно навантажених регіонів України.