Registration Number
0825U002573, PhD dissertation
Status
Доктор філософії
Date
14-08-2025
popup.evolution
o
Title
Mathematical tools and software for modeling the dispersion of microplastics in the atmospheric surface layer
Author
Vasyl Faifura,
popup.head Volodymyr Manzula
popup.opponent Andrii Bomba
popup.opponent Igor Grebennik
popup.review Natalia Porplytsya
popup.review Andriy Pukas
popup.rada
Western Ukrainian National University
Description
Дисертаційне дослідження присвячене створенню математичного та програмного забезпечення для моделювання поширення мікропластику в приземному шарі атмосфери, що є актуальним завданням у контексті глобального забруднення довкілля полімерними частинками. Основна увага приділяється оцінці внеску антропогенних джерел мікропластику, зокрема об’єктів поводження з твердими побутовими відходами та дорожньої інфраструктури, в атмосферне навантаження на прилеглі екосистеми. Запропоновано математичну модель, побудовану на основі рівняння адвекції-дифузії-реакції, яка враховує процеси переносу мікропластику повітряними потоками, турбулентне розсіювання та механізми осадження. З метою налаштування моделі в умовах обмеженої вибірки вимірювань розроблено метод адаптивного коригування параметрів з використанням гібридних методів оптимізації та інтервальних оцінок. У роботі запропоновано комбінований підхід до збору і обробки даних, який поєднує відбір проб повітря в польових умовах з лабораторними вимірюваннями концентрацій мікропластику. Такий підхід дозволив мінімізувати кількість необхідних експериментів без втрати достовірності прогнозів. Результатом є моделі з гарантованими прогностичними властивостями, що здатні функціонувати за умов обмеженої інформації про просторовий розподіл забруднювачів. Розроблені математичні моделі охоплюють точкові (переробні підприємства), лінійні (автомобільні шляхи) та поверхневі (сміттєзвалища) джерела викидів мікропластику. Вони враховують фізичні характеристики мікропластику, метеорологічні умови, рельєф місцевості та властивості підстилаючої поверхні, що дає змогу отримувати просторово-часовий прогноз концентрацій забруднення в навколишньому середовищі. У межах дисертаційного проєкту створено спеціалізоване програмне забезпечення з відкритою архітектурою, що включає модулі чисельного розв’язання рівнянь, візуалізації результатів, обробки вимірювань та адаптивного налаштування моделей. Програмний комплекс інтегровано з геоінформаційними системами (ГІС) для отримання актуальних екологічних даних у режимі реального часу, що значно розширює можливості використання системи в прикладних завданнях моніторингу. Також спроєктовано та реалізовано портативну вимірювальну станцію, яка поєднує апаратні засоби збору даних з розробленим програмним забезпеченням, забезпечуючи автономне функціонування в польових умовах та передачу результатів до центрального модуля обробки. Наукова новизна роботи полягає в обґрунтуванні та реалізації комбінованого методу інтервального оцінювання концентрації мікропластику, що забезпечує зменшення обсягу вимірювань для побудови моделей. Вперше запропоновано метод адаптивного налаштування параметрів математичних моделей із використанням гібридних методів оптимізації, що забезпечує високу точність прогнозів за умов обмежених даних. Практичне значення результатів полягає у створенні комп’ютерної системи для підтримки екологічного моніторингу, яка дозволяє ефективно оцінювати вплив окремих джерел на рівень забруднення атмосфери мікропластиком у контексті прийняття рішень у сфері охорони довкілля.
Registration Date
2025-07-01
popup.nrat_date
2025-07-01 / 2026-07-01
