Введение. Глобальное потепление климата обостряет проблему ландшафтных пожаров вследствие усиления испарения влаги из горючего материала, увеличения повторяемости сухих гроз, расширения пожароопасного сезона и смещения границ ландшафтных зон. Особую угрозу эти процессы представляют для лесных регионов России, прежде всего для Республики Саха (Якутия). В работах отечественных и зарубежных исследователей установлено значимое влияние межгодовых колебаний среднемесячных температур приземного воздуха (СТВ) на вариации пожарных рисков. Авторами ранее доказано существование во многих районах Сибири положительной обратной связи между показателями горимости лесов и температурными аномалиями последующего года. Однако значимость этой связи на уровне отдельных улусов Якутии, территории которых совпадают с зонами ответственности противопожарных подразделений, ранее не оценивалась, что формирует существенный пробел в научном знании. Целью исследования является восполнение данного пробела путем оценки значимости указанной связи для всех улусов республики и проверки ее устойчивости к временным сдвигам анализируемых рядов.

Материалы и методы. Исследование проводилось с использованием данных за 2000–2024 гг. Как источник информации о распределении СТВ на высоте 2 м над изучаемыми территориями, соответствующими узлам сетки 0,25°, использован реанализ ERA5¹. Как фактический материл о количестве ландшафтных пожаров на территории каждого улуса (района) Якутии и общей площади ее участков, пройденных огнем в тот или иной год из указанного периода, использованы сведения Информационной системы дистанционного мониторинга Федерального агентства лесного хозяйства. Для каждого из 34 улусов (районов) Якутии с учетом информации об СТВ, соответствующей пунктам, для которых в ERA5 представлены такие сведения, вычислены средние СТВ по всей его территории для месяцев с мая по июль. Статистические связи между межгодовыми изменениями средних СТВ за рассматриваемый период и вариациями показателей горимости лесов всей Якутии (опережающими их на один год) исследовались методом корреляционного анализа для различных отрезков времени длительностью 10–20 лет. Перед проведением анализа из сопоставляемых временных рядов удалялись линейные тренды. Значимость корреляционных коэффициентов оценивалась с использованием критерия Стьюдента при уровне достоверности не менее 95 %. Устойчивость выявленных связей проверялась путем изучения их сохранения при временных сдвигах рядов на единицы лет и при изменении длины анализируемых отрезков в пределах 10–20 лет.

Результаты исследования. Установлены улусы (районы) Якутии, для которых статистические связи межгодовых изменений средних СТВ для мая — июля с опережающими их по времени на один год вариациями количества ландшафтных пожаров и площади участков всей территории Якутии, пройденных огнем за каждый из 2000–2023 годов, с достоверностью ≥95 % признаны значимыми. К ним относятся улусы (районы), расположенные как в северной и западной части территории республики, так и в ее центральной части. Доказана устойчивость выявленных связей к временным сдвигам анализируемых периодов на единицы лет в прошлое и будущее, а также к изменению продолжительности отрезков временных рядов в пределах 10–20 лет. При этом установлено, что в период 2001–2023 гг. рассматриваемые связи прогрессивно усиливаются: количество улусов и районов, для которых достоверность выводов ≥95 %, увеличилось более чем в два раза, а число территорий, где достоверность ≥99 %, выросло с нуля до 16. Связи изменений СТВ для выявленных улусов (районов) с вариациями количества пожаров на территории Якутии обладают более высокой достоверностью, чем их связи с вариациями площади участков, пройденных огнем за год.

Обсуждение. Полученные результаты подтверждают существование на территории Якутии улусов (районов), для которых влияние на межгодовые изменения СТВ, оказываемое вариациями показателей горимости лесов всей Якутии, опережающими их по времени на 1 год, является значимым. Их новизна состоит в выявлении всех улусов (районов), для которых связи между этими процессами являются значимыми и обладают устойчивостью к временным сдвигам. Выявленная устойчивость обнаруженных связей указывает на фундаментальный характер зависимости: загрязнение снега осевшими на него частицами пожарных аэрозолей снижает альбедо покрытой им подстилающей поверхности, что ускоряет таяние, повышение СТВ и интенсивности испарения, усиливая пожароопасность. За изучаемый период эти связи усилились, что свидетельствует о влиянии потепления климата на активизацию рассматриваемой положительной обратной связи. Поэтому при дальнейшем потеплении климата Якутии они еще более усилятся. Вариации количества ландшафтных пожаров на всей территории Якутии сильнее влияют на изменения СТВ для выявленных улусов (районов), чем вариации площади выгорания. Полученные результаты позволяют использовать показатели горимости лесов всей Якутии предыдущего года как предикторы при долгосрочном прогнозировании СТВ для выявленных ее районов (улусов).

Заключение. Выявлены улусы (районы) Якутии, для которых статистические связи между изменениями показателей горимости лесов на всей территории республики и запаздывающими по отношению к ним на год вариациями СТВ в мае — июле являются значимыми. При достоверности такого вывода ≥95 % таких улусов (районов) для периода 2015–2024 гг. выявлено 23, а при достоверности ≥99 % — 16. Доказана устойчивость этих связей к временным сдвигам и длительности временных рядов. Установлено, что за 2001–2024 гг. выявленные связи существенно усилились, что указывает на активизацию в регионе рассматриваемой положительной обратной связи. Поставленные в работе задачи решены: определены расположения улусов (районов) Якутии, а также месяцы, для которых рассматриваемые связи являются наиболее сильными и устойчивыми. Показано также, что количество пожаров на всей территории Якутии служит более информативным предиктором прогностических моделей изучаемого процесса для ее улусов (районов), чем площадь выгорания. Результаты исследования открывают возможность использования результатов мониторинга показателей горимости лесов Якутии для разработки прогнозов на предстоящий год СТВ на территориях выявленных ее улусов (районов) для месяцев май — июль, на которые приходится пик их горимости. Это имеет практическое значение для оптимизации стратегий противопожарного менеджмента в условиях меняющегося климата.

Введение. Человеческий фактор — причина 70–80 % несчастных случаев на производстве. Этим обусловлен научный интерес к данной теме. Изучаются вопросы оценки рисков производственного травматизма в зависимости от индивидуальных качеств работников. Однако при анализе связи таких качеств и опасных инцидентов не задействуются непараметрические методы. При этом подходы параметрической статистики для обработки нечисловой информации необоснованны без предварительной проверки распределения переменных на нормальность. Представленная научная работа призвана исправить ситуацию. Цель — выявление и статистическое обоснование связи индивидуальных факторов и реализованных производственных рисков.

Материалы и методы. Авторы наблюдали за персоналом ООО «Газпром трансгаз Сургут», создали опросник, анонимно опросили 569 рабочих. Измерили выраженность у респондентов ответственности (по 34 утверждениям) и эмоциональности (по 26 утверждениям). При обработке данных задействовали восемь переменных: «травма», «возраст», «образование», «стаж на предприятии», «общий стаж», «профессия», «ответственность», «эмоциональность». Обобщались утверждения 206 человек (36,2 %) с опытом травм и профессиональных заболеваний и 363 (63,8 %) без такого опыта. По таблицам сопряженности исследовали взаимосвязь независимых переменных и зависимой («травма»). Оценки хи-квадрата Пирсона и уровня его статистической значимости дополнили расчетами интенсивности и направления связи переменных (коэффициент гамма).

Результаты исследования. Доказана высокая внутренняя согласованность утверждений (альфа Кронбаха 0,923) и высокая содержательная валидность опросника. Значимость (р < 0,001) для всех переменных позволяет отвергнуть нулевую гипотезу о подчинении исследуемой совокупности признаков нормальному распределению. Медианы частот переменных «степень ответственности» и «эмоциональность» для группы без травм — соответственно 2 и 3, а в группе с травмой заметно выше (5 и 5). Групповые различия в утверждениях статистически значимы (р < 0,05). У работников с реализованными рисками выше величины средних рангов по качественной выраженности ответственности и эмоциональности. Для социально-демографических показателей нет значимой разницы по группирующему признаку «травма» (р > 0,05). Получили значение хи-квадрата Пирсона 78,704 для пары «ответственность — травма» и 35,350 — для пары «эмоциональность — травма». Гамма — соответственно 0,514 и 0,359. Коэффициент Спирмена 0,344 — для ответственности и травмы, 0,242 — для эмоциональности и травмы. Значимость всех трех критериев <0,001.

Обсуждение. Исход рисков определяется индивидуальными, а не социально-демографическими характеристиками работников. На это указывают:

• высокие медианы частот переменных «ответственность» и «эмоциональность» в группе «Травма»;
• средние ранги у респондентов с реализованными опасными событиями (р < 0,05).

Риск растет при увеличении выраженности признаков эмоциональной неустойчивости и низкой ответственности. Связь «ответственности» и «травмы» по гамме сильнее, чем по Спирмену, следовательно, гамма лучше учитывает нелинейные монотонные тренды и показывает более существенную монотонную среднюю связь.

Заключение. Ответственность и эмоциональность — значимые детерминанты опасных инцидентов. Результаты исследования позволят развивать охрану труда, лучше подбирать персонал. В перспективе можно выстроить персонифицированную (адресную) работу с сотрудниками и в зависимости от их индивидуальных качеств прогнозировать реализацию опасных событий.

Введение. За последние десятилетия проблема обращения с бытовыми и промышленными отходами в России и мире приобрела повышенную значимость вследствие роста урбанизации, увеличения потребления и ограниченности полигонных площадей. Традиционная модель утилизации — захоронение на полигонах — сопровождается рисками для окружающей среды и общественного здоровья, а также характеризуется низким уровнем восстановления ресурсов. Развиваются альтернативные стратегии, среди которых ключевыми являются раздельный сбор и механико‑биологическая обработка (МБО) отходов, а также термические методы утилизации. Обзор литературы показывает, что зарубежные исследования (Европа, Япония) демонстрируют положительный эффект от комбинации раздельного сбора и МБО, а российские исследования акцентируют внимание на барьерах: недостаточной инфраструктуре для раздельного сбора, низком уровне общественного участия и финансовых ограничениях муниципалитетов. Анализ указывает на важность интегрированного подхода, где технологические решения сопровождаются организационными мерами и экономическими стимулами. В настоящее время отсутствуют комплексные оценки внедрения МБО с учётом разных сценариев раздельного сбора и локальной логистики. Существующие исследования часто ограничены технико‑технологическими аспектами или представляют расчёты на уровне отдельных пилотных объектов, без оценки системных экономических последствий и детального анализа чувствительности ключевых параметров. Поэтому целью данной работы является определение оптимальных вариантов сортировки ТКО с позиции дальнейшей инсинерации на основе учета теплоты сгорания и выбросов загрязняющих веществ.

Материалы и методы. Осуществлен сбор и анализ статистических данных о функционирования системы обращения ТКО на региональном уровне. В качестве источников использовалась открытая информация Федеральной службы государственной статистики и Федеральной службы по надзору в сфере природопользования (Форма 2-ТП (отходы))¹. Были изучены и проанализированы данные и отчеты IFC (International Finance Corporation)² и публичной правовой компании «Российский экологический оператор» (РЭО)³. Для решения поставленных задач был разработан алгоритм проведения исследований, включающий применение регрессионного анализа, построение ранжированного ряда удельной теплоты сгорания ТКО по морфологическому составу с последующим разделением на группы I и II, формирование альтернативных вариантов сортировки отходов за счет изменения доли групп ТКО (I и II) в условно принятых сценариях с последующим решением многокритериальной задачи выбора оптимального варианта сортировки ТКО для целей дальнейшей инсинерации. Исследования проводились в программах MS Excel и Statistica.

Результаты исследования. Анализ статистических данных системы обращения и состава твердых коммунальных отходов позволил выявить, что морфологический состав для целей дальнейшей инсинерации за последние 5 лет оставался относительно стабильным с незначительными сезонными колебаниями. Наблюдалась четкая корреляция между численностью населения и объемами накопления отходов, а также между объемом отходов и уровнем их сортировки. В результате имитационного моделирования допустимого множества альтернативных вариантов сортировки ТКО был определен оптимальный баланс между экономической эффективностью от инсинерации и экологическим загрязнением окружающей среды. В такой постановке были имитационно сформированы партии для последующего сжигания с различным соотношением в них твердых коммунальных отходов из групп I и II в соотношении 10/90, 30/70, 50/50, 70/30, 90/10, соответственно. Определены оптимальные варианты сортировки ТКО для целей дальнейшей инсинерации посредством расчета функции, определяющей степень приближения каждой из рассматриваемых альтернатив сортировки к идеальному значению (идеальной точке), в качестве которой были использованы значения минимальных выбросов (летучая зола, оксид серы, оксид азота, оксид углерода) и максимальное значение теплоты сгорания (энергетическая ценность ТКО исходя из морфологического состава), а также рассчитаны коэффициенты чувствительности к изменению базовых значений параметров сортировки и валового выброса загрязняющих веществ. Получены оптимальные варианты сортировки ТКО с позиции дальнейшей инсинерации на основе учета теплоты сгорания и выбросов загрязняющих веществ (в т.ч. показателей углеродного следа).

Обсуждение. Основным результатом исследования является разработанный подход к эффективной сортировке твердых коммунальных отходов (ТКО) для целей их последующей термической утилизации. В основу решения поставленной задачи положены принципы, обеспечивающие получение классического решения прямой и двойственной задач оптимизации, направленных на достижение максимальной эффективности процесса инсинерации ТКО при условии минимизации негативного воздействия на окружающую среду. Полученные результаты позволяют осуществить эффективное разделение ТКО с учетом ограничивающих производственных факторов мусоросжигательных заводов на полигонах. Анализ морфологического состава ТКО для целей их последующей сортировки и термической утилизации позволил выявить варианты разделения отходов, обладающие наибольшей энергетической ценностью исходя из теплоты сгорания отдельных компонентов и характеризующиеся минимальным количеством выбросов загрязняющих веществ.

Заключение. Проведенный анализ статистических данных системы обращения ТКО позволил выявить преобладание полигонного захоронения и низкую результативность процесса сортировки. Регрессионные модели обнаружили возрастающие тенденции объемов вывозимых и отсортированных отходов, что предопределило необходимость целенаправленного и рационального разделения для целей утилизации. Имитационное моделирование альтернативных вариантов сортировки ТКО и решение оптимизационной задачи позволили определить наилучшие схемы распределения отходов для последующей термической переработки, характеризующиеся минимальными выбросами загрязняющих веществ и максимальными значениями теплоты сгорания. Таким образом, в ходе исследований получены оптимальные варианты сортировки твердых коммунальных отходов на основе учета морфологического состава партий, обеспечивающие наибольшую эффективность термической утилизации и минимизацию выбросов загрязняющих веществ в атмосферу.

Введение. Обеспечение населения безопасной питьевой водой является одной из ключевых задач охраны здоровья и устойчивого развития, поскольку её качество напрямую влияет на уровень заболеваемости и смертности. По данным ООН и ВОЗ, недостаточная эффективность систем водоподготовки способствует возникновению и распространению инфекционных заболеваний, приводящих к гибели в мире до 1,4 миллиона человек ежегодно. Вместе с тем остаётся недостаточно разработанным вопрос комплексной сравнительной оценки технологий водоподготовки с точки зрения совокупного риска для здоровья населения, учитывающей одновременно химические и микробиологические факторы опасности. Указанный пробел в научном знании обусловливает необходимость исследований, ориентированных не только на достижение нормативных показателей качества воды, но и на интегральную оценку последствий применения различных технологических схем для здоровья человека. В связи с этим целью настоящего исследования является сравнительная оценка эффективности технологий водоподготовки питьевой воды централизованных систем водоснабжения по совокупному риску для здоровья населения, что позволит обосновать выбор оптимальных решений в практике водоподготовки.

Материалы и методы. Информационную базу исследования составили действующие нормативные документы, устанавливающие требования к качеству питьевой воды и технологическим процессам ее подготовки; «Методика разработки реестра НДТ систем водоснабжения и водоотведения»¹; российские и международные стандарты и руководства по оценке риска для здоровья населения; научные статьи и монографии по технологиям фильтрования, коагулирования, осветления, сорбции, окисления и обеззараживания воды. Оценка качества исходной воды выполнялась по основным группам показателей: органолептическим, обобщенным, санитарно-микробиологическим, паразитологическим, а также санитарно-химическим. Для количественной оценки и сравнения различных схем водоподготовки применялись методы математического моделирования и статистической обработки данных. Расчет выполнялся в соответствии с подходами, изложенными в МР 2.1.4.0289–22².

На основе классификации источников водоснабжения по качеству воды анализировались рекомендуемые совокупности технологических операций:

• для первого класса — предварительное фильтрование с возможной реагентной обработкой и обязательным обеззараживанием;
• для второго класса — фильтрование (при наличии фитопланктона – микрофильтрование) с коагулированием, отстаиванием и последующим обеззараживанием;
• для третьего класса — добавление второй ступени очистки, включающей осветление, окисление, сорбцию и повторное обеззараживание.

Исследование выполнено с использованием стандартных методик лабораторного анализа качества воды и специализированного программного обеспечения для моделирования и оценки риска.

Результаты исследования. Проведена оценка эффективности действующей технологии (механическая очистка, коагуляция, хлорирование) и предложенной многоступенчатой схемы (включающей ультрафильтрацию, сорбцию и комбинированное обеззараживание). Выполнено математическое моделирование изменения параметров качества воды для трёх сценариев водоподготовки. С использованием специального программного обеспечения проведён модельный эксперимент и оценка изменения качества по четырём группам параметров (органолептические, обобщенные, санитарно-микробиологические и паразитологические, санитарно-химические). По МР 2.1.4.0289–22³ рассчитаны значения совокупного риска и эффективность его снижения в результате водоподготовки; результаты статистически обработаны. На основе данных санитарно-гигиенического мониторинга и расчёта совокупного риска для здоровья населения показано, что исходная вода имеет превышения по ряду показателей. Установлено, что предложенный многоступенчатый метод обеспечивает более глубокую очистку и значительно эффективнее снижает негативное влияние на здоровье по всем группам параметров (органолептическим, обобщённым, санитарно-микробиологическим и санитарно-химическим).

Обсуждение. Проведенный сравнительный анализ эффективности двух методов водоподготовки показал значительное преимущество многоступенчатой схемы очистки. Предложенный комплексный подход полностью обеспечил соответствие качества воды нормативным требованиям по предельно-допустимым значениям за счет сочетания ультрафильтрации, сорбции и комбинированного обеззараживания. Метод многоступенчатой схемы очистки обеспечил не только полную микробиологическую и химическую безопасность, но и высокие органолептические показатели воды, повышая общую надежность системы водоснабжения.

Заключение. В работе проведена сравнительная оценка эффективности двух технологий водоподготовки для централизованной системы водоснабжения г. Пензы. На основе методики расчета совокупного риска для здоровья населения было установлено, что исходная вода из Сурского водохранилища обладает высоким уровнем риска. Показано, что существующий метод очистки (коагуляция и хлорирование) снижает риск до средней эффективности, оставляя систему водоснабжения уязвимой. В свою очередь, предложенный многоступенчатый метод (ультрафильтрация, сорбция, УФ-обеззараживание и хлораминирование) продемонстрировал очень высокую эффективность (82 %), снизив совокупный риск до пренебрежимо малого значения. Результаты доказывают преимущество многоступенчатого подхода и могут служить основанием для модернизации систем водоподготовки с целью повышения их надежности и безопасности для населения.

Введение. В промышленных системах фильтрования одной из ключевых проблем является снижение пропускной способности фильтра вследствие накопления улавливаемых частиц и образования слоя осадка на фильтровальной перегородке. Это ведёт к росту гидравлического сопротивления, увеличению энергопотребления и вынужденным остановкам на обслуживание. Повышение ресурса фильтрующих элементов без потери производительности остаётся актуальной технологической задачей, для решения которой применяются методы регенерации гидродинамических фильтров — в частности, вращение фильтровального элемента и наложение вибрационных воздействий. Однако существующие исследования рассматривают эти методы преимущественно изолированно: отсутствуют теоретические модели, описывающие совместное действие центробежных и вибрационных сил, не получены экспериментальные данные о синергетическом эффекте их комбинирования, а также не разработаны критерии оптимизации такого комбинированного воздействия с учётом режимных параметров и адгезионных свойств осадка. Целью работы являлась разработка расчётного метода оптимизации комбинированного центробежно-вибрационного воздействия на основе аналитического и экспериментального исследования его влияния на эффективность регенерации гидродинамических фильтров.

Материалы и методы. Исследования проводились на экспериментальном стенде с гидродинамическим вибрационным фильтром, оснащённым цилиндрической фильтровальной перегородкой из комбинированного пористого сетчатого металла (тонкость очистки 10 мкм), которой независимо сообщались вращательное и вибрационное движения. Для описания условий отрыва частиц осадка была разработана аналитическая модель на основе баланса сил, действующих на частицу на вращающейся и вибрирующей поверхности. Она позволила оценить эффективность регенерации фильтра в зависимости от режимных параметров. Эксперименты проводились на водных суспензиях электрокорунда (200–250 мкм) и карбида кремния (60–80 мкм) объёмной концентрацией 0,1 %. Режим регенерации включал одновременное увеличение скорости вращения перегородки до 1000 об/мин и наложение вибрации с амплитудой 1 мм при варьируемой частоте 50, 60 и 70 Гц с перекрытием патрубка фильтрата для устранения удерживающего перепада давления.

Результаты исследования. Экспериментально установлены количественные зависимости эффективности регенерации от частоты вращения, амплитуды и частоты вибрации. Разработана аналитическая модель баланса сил, позволяющая прогнозировать степень очистки для произвольных сочетаний указанных параметров. Верификация модели показала, что расхождение расчётных и экспериментальных данных не превышает 15–20 %, что подтверждает её пригодность для инженерных расчётов. На базе модели предложен расчётный метод оптимизации, обеспечивающий выбор комбинации режимных параметров, при которой достигается требуемый уровень очистки при минимальных энергозатратах и допустимых механических нагрузках на конструкцию.

Обсуждение. Низкая эффективность чисто центробежной регенерации (2–20 %) объясняется тем, что для мелкодисперсных частиц отношение адгезионных сил к инерционным существенно выше, чем для крупных, что согласуется с классической теорией адгезии Дерягина. Синергетический эффект комбинированного воздействия обусловлен дополнением радиального центробежного усилия тангенциальными сдвиговыми напряжениями, генерируемыми вибрацией, что обеспечивает более полное разрушение адгезионных связей в слое осадка. Расхождение модели с экспериментом в пределах 15–20 % связано главным образом с неопределённостью в определении адгезионных характеристик пары «частица – фильтровальная перегородка», однако такая точность является приемлемой для инженерного подбора режимных параметров. Полученные закономерности качественно согласуются с известными литературными данными о раздельном влиянии вращения и вибрации на удаление осадков, но впервые количественно описывают их совместное действие. Ограничением работы является валидация модели только для водных суспензий, что требует дополнительных исследований при переходе к вязким и неньютоновским средам.

Заключение. Экспериментально доказано, что комбинирование центробежного и вибрационного воздействий позволяет повысить эффективность регенерации фильтровальной перегородки гидродинамического фильтра до 60–80 % по сравнению с 2–20 % при использовании только вращения. Разработана аналитическая модель на основе баланса сил, верифицированная экспериментально с погрешностью не более 20 %, пригодная для инженерного расчёта оптимальных режимов регенерации. Показано, что ключевым параметром, определяющим точность прогноза, являются адгезионные свойства частиц, требующие экспериментального определения для каждой конкретной системы. Результаты создают научную основу для проектирования самоочищающихся фильтровальных аппаратов непрерывного действия. Перспективным направлением является адаптация предложенной методики для реологически сложных промышленных сред и оптимизация энергопотребления вибросистемы.

Введение. В условиях нарастающего загрязнения водных ресурсов органическими соединениями, в частности синтетическими красителями, актуальной задачей является разработка эффективных, экономически доступных и экологически безопасных сорбционных материалов. Несмотря на широкое применение активированных углей, глин и органоминеральных композитов, сохраняется необходимость поиска недорогих сорбентов на основе промышленных отходов. Перспективным направлением является использование глинистых шламов, образующихся при регенерации машинных масел, хотя их сорбционные свойства остаются недостаточно изученными. Целью настоящей работы было получение и исследование сорбционных характеристик материала на основе глинистого шламового отхода при удалении метиленового голубого из водных растворов.

Материалы и методы. Сорбционный материал получали путём термической обработки замасленного глинистого шлама при различных температурах с выбором оптимального режима. Пористую структуру исследовали методом низкотемпературной адсорбции азота, применяя модели БЭТ, t-Plot и BJH. Сорбционные свойства оценивали на модельных растворах метиленового голубого фотоколориметрическим методом при длине волны 670 нм. Адсорбционную ёмкость и эффективность очистки рассчитывали стандартными методами, а изотермы сорбции аппроксимировали моделями Ленгмюра, Фрейндлиха и Дубинина-Радушкевича.

Результаты исследования. Установлено, что образец, термообработанный при 400 °C (ГШ400), обладает развитой мезопористой структурой с удельной поверхностью 69,148 м²/г и общим объёмом пор 0,159 см³/г. Средний диаметр пор составляет примерно 4-6 нм, микропоры отсутствуют. Материал демонстрирует высокую активность в адсорбции метиленового голубого, обеспечивая эффективное обесцвечивание растворов с максимальной сорбционной ёмкостью 0,139 ммоль/г (44,8 мг/г). Процесс сорбции наиболее адекватно описывается моделью Ленгмюра (R² = 0,9645), указывая на монослойный характер адсорбции. Рассчитанная энергия адсорбции (9,608 кДж/моль) свидетельствует о преобладании физического механизма взаимодействия.

Обсуждение. Полученные результаты показывают, что высокая сорбционная активность обусловлена формированием мезопористой структуры в процессе термообработки. Преобладание пор диаметром 4-6 нм обеспечивает доступность активной поверхности для молекул красителя, а наличие гистерезиса указывает на вклад капиллярной конденсации в удержание сорбата. Соответствие модели Ленгмюра свидетельствует об относительной однородности активных центров. Установленный физический характер адсорбции указывает на доминирование слабых межмолекулярных взаимодействий.

Заключение. Экспериментально подтверждена возможность эффективного использования термически модифицированного глинистого шламового отхода в качестве сорбента для очистки вод от катионных красителей. Материал ГШ400 обладает высокой сорбционной ёмкостью и обеспечивает эффективное удаление метиленового голубого из водных растворов. Полученные данные свидетельствуют о перспективности применения разработанного сорбента в технологиях водоочистки и подчёркивают целесообразность утилизации промышленных отходов для получения функциональных материалов.

Введение. Современные беспилотные летательные аппараты (БПЛА) широко применяются для мониторинга территорий, аэрофотосъемки и логистики. Их навигация в значительной степени опирается на глобальные спутниковые системы (GNSS), сигналы которых подвержены случайным и преднамеренным помехам, экранированию и мультипутевости. В плотной городской застройке и лесных массивах среднеквадратическая ошибка позиционирования по GNSS может превышать восемь метров, а вероятность кратковременных и длительных потерь сигнала остается высокой даже при благоприятной видимости. Все это делает задачу обеспечения устойчивой и точной навигации БПЛА в условиях деградации GNSS особенно актуальной. Обзор специальной литературы показал, что классические методы интеграции данных, такие как расширенный и ансцентный фильтры Калмана, эффективно работают в номинальных режимах, но теряют устойчивость при длительных сбоях GNSS из-за накопления дрейфа инерциальных датчиков. Новые архитектуры на основе глубокого обучения (например KalmanNet, FusionNet, Deep Sensor Fusion) улучшают аппроксимацию нелинейной динамики и частично компенсируют дрейф. Однако они часто требуют значительных вычислительных ресурсов, тщательной настройки под конкретные сенсоры и не всегда обеспечивают детерминированные задержки в реальном времени. Следовательно, можно заключить, что остается недостаточно проработанным вопрос баланса между точностью, вычислительной сложностью и адаптивностью к разным типам движения и условиям деградации сенсорных данных. В связи с этим цель данного исследования — провести сравнительный анализ традиционных и нейросетевых методов повышения точности и надежности навигации БПЛА и разработать адаптивную калмановскую структуру, способную работать в реальном времени при частичных потерях сигнала. Для этого небходимо решить следующие задачи: реализовать оптимальные модификации фильтра Калмана для различных участков траектории и режимов движения, создать нечеткий контроллер для адаптивного переключения фильтров и параметров, экспериментально оценить устойчивость предложенных методов в разнообразных сценариях с деградацией GNSS.

Материалы и методы. Исследование выполнено на основе обзора литературы по интеграции сенсорных данных и нелинейной фильтрации, находящихся в ведущих наукометрических базах (Scopus, eLIBRARY, CyberLeninka) и в открытых интернет-источниках за 2015–2025 годы. Математическое моделирование проводилось в среде MATLAB. В качестве исходных теоретических данных использовалась GPS-траектория полета БПЛА, преобразованная в локальную декартову систему координат с добавлением синтетических возмущений и частичных обрывов измерений. Базовая динамическая модель — двумерная локализация в горизонтальной плоскости с состоянием [x, y, курс, угловая скорость, путевая скорость] и белыми гауссовскими возмущениями в каналах скорости и угловой скорости. Для дискретизации применялся метод Эйлера. Модель измерений, основанная на знании известной точки, позволяет применить декартову систему координат. Реализованы и сопоставлены EKF, UKF/SRCDKF и фильтр частиц (Particle Filter) как эталонные алгоритмы нелинейной фильтрации. Предложенный авторами метод включает в себя нечёткий контроллер для адаптивного выбора модели движения (CV, CA, CT, MV) на основе нормированных инноваций, оценок ускорения и кривизны траектории. Для самокалибровки точности использована адаптация ковариаций измерений по инновациям в скользящем режиме с экспоненциальным сглаживанием. Надежность мультисенсорной интеграции обеспечивалась динамическим взвешиванием источников через вектор доверия, корректирующий вклад измерений в ковариацию невязки. Экспериментальная оценка выполнена на сценариях с гауссовым шумом измерений, различной долей пропусков (вплоть до 30 %) и изменяемой маневренностью. Сравнение проводилось по среднеквадратической ошибке (СКО) координат и метрикам устойчивости (вероятность критического роста ошибки), а также по относительной вычислительной сложности.

Результаты исследования. Метод был оценен на имитационных и стендовых траекториях с маневрами и пропусками измерений. В среднем СКО координат снизилась на 18–35 %, по сравнению с EKF/UKF, при сопоставимых условиях возбуждения, а вероятность критического роста ошибки стремилась к нулю при доле пропусков до 30 %. Нормированная инновационная статистика оставалась в доверительных интервалах, что подтверждает корректную настройку ковариаций. Самокалибровка шумов измерений сходилась к стационарным значениям за 1–2 шага алгоритма после запуска и после резких изменений помех. Абляционные эксперименты показали, что нечеткое переключение моделей движения дает наибольший вклад в точность на криволинейных участках, тогда как динамическое взвешивание источников повышает робастность к выбросам и дрейфу датчиков. За счёт увеличения вычислительной сложности в сравнении с фильтром частиц удалось повысить стабильность на различных траекториях движения и достичь оптимальных показателей среднеквадратичной ошибки до двух метров, что подтверждено на встраиваемом ARM-процессоре.

Обсуждение. Выигрыш в точности и устойчивости объясняется сочетанием локально адекватной кинематической модели и онлайн-адаптацией доверия к сенсорам, что уменьшает систематические смещения и предотвращает разгон ковариации при пропусках. Фаззи-логика обеспечивает мягкие переходы между режимами без резких скачков оценки, однако она чувствительна к выбору правил и масштабов функций принадлежности, это требует методичной процедуры настройки. Ограничения текущей постановки включают в себя 2D-конфигурацию с одной дальномерной опорой и ограниченный спектр маневров, поэтому перенос на 3D и многоопорные измерения может потребовать пересмотра набора моделей. Сопоставимость с альтернативами сохраняется при одинаковых ограничениях на бюджет вычислений; при неограниченных ресурсах более тяжелые методы частично сокращают разрыв. Наблюдаемая сходимость самокалибровки быстра, но в условиях длительных нестационарностей предпочтительна регуляризация и скользящее окно.

Заключение. Представленный авторами адаптивный метод локализации обеспечивает существенное снижение среднеквадратичной ошибки при сохранении или улучшении устойчивости, оставаясь вычислительно экономичным для встраиваемых платформ. Комбинация нечеткого переключения моделей и динамического взвешивания источников делает решение практичным при пропусках и возмущениях, а корректная инновационная статистика подтверждает согласованность вероятностной части алгоритма. Ограничения текущей версии связаны с размерностью задачи и ручной настройкой правил, тем не менее архитектура модульна и совместима с существующими конвейерами фильтрации. Перспективы развития предполагают расширение в 3D, интеграцию многоопорных дальномерных и угловых измерений, онлайн-обучение параметров правил и всестороннюю валидацию на натурных стендах. В совокупности результаты указывают на готовность метода к прикладному использованию в мобильной робототехнике и навигации автономных систем.

Введение. Применение искусственных нейронных сетей (ИНС) для диагностики технического состояния машин активно исследуется, однако авторы публикаций в основном фокусируются на оценке отдельных агрегатов, например двигателя, без комплексного анализа взаимосвязанных систем автомобиля. Необходимо закрыть этот пробел в области создания интеллектуальных систем, способных одновременно учитывать состояние ходовой, тормозной и рулевой части. Цель исследования — разработка интеллектуальной системы поддержки принятия решений (ИСППР) для комплексной оценки технического состояния автомобиля на основе ИНС, обобщающей опыт экспертов и данные о повреждениях различных узлов.

Материалы и методы. Для дефектации деталей и узлов автомобилей использовались браковочные показатели, определенные по нормативным документам, а также руководствам по эксплуатации, обслуживанию и ремонту. При нейросетевом моделировании для обучения ИНС использовался массив из 100 выборок, сформированных на основе:

• статистических данных;
• экспертных опросов специалистов Центра обслуживания и ремонта машин Донского государственного технического университета;
• анализа больших данных из интернет-источников.

Учитывались браковочные показатели 13 основных систем автомобиля, эксплуатационные факторы и психоэмоциональное состояние водителя. Обучающий массив включал параметры повреждения деталей рамы, мостов, подвески, колес, тормозной и рулевой систем. Для сравнения эффективности были построены и обучены многослойные перцептроны (MLP¹) с разным количеством нейронов в скрытых слоях, функциями активации и алгоритмом обучения BFGS² (три архитектуры).

Результаты исследования. Наилучшие результаты показала нейросеть MLP 8-24-3 (8 входных, 24 скрытых, 3 выходных нейрона). Ее производительность на обучающей выборке составила 93,75 %, на тестовой — 90 %. Точность классификации по категориям технического состояния достигла: 100 % для категории «эксплуатация разрешена», 94,74 % для «эксплуатация разрешена с ограничениями» и 82,35 % для «эксплуатация запрещена». Анализ чувствительности выявил, что наибольшее влияние на классификацию оказывают параметры рамы (Х1) и мостов (Х2).

Обсуждение. Разработанная ИНС продемонстрировала высокую эффективность в комплексной оценке технического состояния автомобиля. Показатели оказались существенно лучше, чем при диагностике отдельных агрегатов. Установлено, что весовые коэффициенты нейросети могут служить количественной мерой взаимосвязи и взаимного влияния деталей различных систем на общую безопасность. Полученные результаты подтверждают практическую применимость подхода для создания гибких ИСППР в сфере технического обслуживания и диагностики.

Заключение. Исследование вносит вклад в развитие методов интеллектуального анализа данных для транспортных систем. Предлагается новый подход к интеграции разнородных параметров и экспертного опыта в единую нейросетевую модель, что является важным шагом к повышению надежности и безопасности эксплуатации автомобильной техники. Интеллектуальная система, основанная на опыте экспертов и статистических данных, — перспективный инструмент для автоматизации процессов оценки и принятия решений. Дальнейшее развитие, повышение точности и эффективности системы может основываться на расширении базы данных и улучшении алгоритмов обучения.

Введение. Загрязнение водных экосистем нефтепродуктами, в том числе трансграничный перенос таких загрязнителей с балластными водами судов, требует доработки имеющихся методов очистки. Существующие судовые системы управления балластными водами недостаточно эффективны для удаления растворенных и эмульгированных углеводородов. Перспективным решением может быть использование сорбционных материалов, однако весьма сложно научно обосновать выбор оптимального сорбента для конкретных типов загрязнителей. В связи с этим целью данной работы является представление методики квантово-химического моделирования для прогнозирования эффективности взаимодействия компонентов в системе «сорбент — загрязнитель» на примере целлюлозы и типичных компонентов нефти.

Материалы и методы. В качестве модельной системы использован фрагмент целлюлозы (целлобиоза) и молекулы-загрязнители (бензол, фенол и нафталин). Эти вещества были выбраны из-за своей химической структуры и способности имитировать реальные загрязнения окружающей среды. Предварительная оптимизация геометрии и расчет энергетических параметров проводились полуэмпирическим методом PM3 в программе GAMESS. Для верификации результатов использовалась теория функционала плотности с функционалом B3LYP и базисом 6-31G(d). Энергия адсорбции рассчитывалась как разность полных энергий комплекса и изолированных компонентов. Активные центры взаимодействия идентифицировались на основе анализа геометрических параметров, граничных молекулярных орбиталей (HOMO/LUMO) и переноса заряда.

Результаты исследования. Рассчитаны ключевые электронные характеристики загрязнителей, показывающие, что нафталин обладает наибольшей поляризуемостью (зазор HOMO-LUMO 8,43 эВ), а фенол — значительным дипольным моментом (1,14 D). Для комплекса «целлобиоза — бензол» определены геометрически и энергетически оптимальные конфигурации. Установлено, что сорбция обеспечивается образованием слабых водородных связей (О…Н-С) с расстояниями 1,85–1,91 Å. Энергия адсорбции для наиболее стабильной конфигурации составила 21,27 кДж/моль, что соответствует устойчивому нековалентному взаимодействию. Сформулированы критерии стабильности адсорбционных комплексов (энергетический, структурный, электронный) для разработки предварительных эвристических правил в системе поддержки принятия решений при выборе сорбентов.

Обсуждение. Разработанная методика квантово-химического моделирования позволяет количественно оценивать энергию и механизмы межмолекулярного взаимодействия в системе «сорбент — загрязнитель». Показано, что нативная целлюлоза способна эффективно удерживать неполярные ароматические углеводороды за счет дисперсионных сил и слабых водородных связей. Полученные расчетные параметры могут служить основой для научно обоснованного подбора компонентов фильтров балластных вод и других систем очистки с учетом типа загрязнителя, а также для интеграции в информационно-аналитические системы поддержки принятия решений.

Заключение. Результаты работы могут быть интегрированы в информационно-аналитические системы поддержки принятия решений при выборе сорбентов для очистки балластных вод, а также служить основой для дальнейших исследований модифицированных форм целлюлозы.