Математико-статистическое моделирование и прогнозирование показателей экологической обстановки в России за 1995-2009 гг

 

     Выбросы в атмосферу загрязняющих веществ– поступление в атмосферный воздух загрязняющих веществ (оказывающих неблагоприятное действие на здоровье или деятельность населения, на окружающую среду) от стационарных и передвижных источников выбросов. Учитываются все загрязнители, поступающие в атмосферный воздух как после прохождения пылегазоочистных установок (в результате неполного улавливания и очистки) на организованных источниках загрязнения, так и без очистки от организованных и неорганизованных источников загрязнения. Учет выбросов загрязняющих атмосферу веществ ведется как по их агрегатному состоянию (твердые, газообразные и жидкие), так и по отдельным веществам (ингредиентам).

     Стационарный  источник загрязнения атмосферы– непередвижнойтехнологический агрегат (установка, устройство, аппарат и т.п.), выделяющий в процессе эксплуатации загрязняющие атмосферу вещества. Сюда же относятся терриконы, резервуары и другие объекты, выделяющие в атмосферу загрязняющие вещества.

     Лесовосстановление–проведение мероприятий по восстановлению лесов на вырубках, гарях, пустырях, прогалинах и иных бывших под лесом площадях. Лесовосстановление является основным показателем, характеризующим рациональность лесопользования; включает посадку и посев леса, а также содействие его естественному возобновлению. К содействию естественному возобновлению леса относятся мероприятия, способствующие возникновению и сохранению подроста и молодняка наиболее ценных древесных пород: частичное рыхление почвы на вырубках и под пологом леса для обеспечения возобновления леса; огораживание вырубок; сохранение при рубках леса подроста ценных пород и др.

     Защита  лесов направлена на выявление в лесах вредных организмов (растений, животных, болезнетворных организмов, способных при определенных условиях нанести вред лесам или лесным ресурсам) и предупреждение их распространения, а в случае возникновения очагов вредных организмов, отнесенных к карантинным объектам, – наих локализацию и ликвидацию.

 

1.3 Современное состояние экологии в России

     На  современном этапе экономического и социального развития страны практически  все отрасли хозяйства в той  или иной мере оказывают негативное влияние на состояние окружающей среды. Изменившаяся в 90-х годах структура  производства, сохраняющееся нерациональное использование природных ресурсов, старение основных фондов, замедление темпов научно-технического прогресса, падение уровня производственной дисциплины, возросшая аварийность производства и другие факторы обострили остроту проблем охраны окружающей среды и обеспечения экологической безопасности России на рубеже XXI века.

     Пока  в стране до 70% инвестиций направляется на развитие ресурсодобывающих отраслей, а в ресурсосберегающих и наукоемких отраслях сказывается недостаток инвестиций. Наиболее остро этот недостаток ощущает сфера природоохранной деятельности.

     Среди узловых проблем обеспечения  устойчивого развития России, охраны окружающей среды и рационального  использования природных ресурсов особое место занимают техногенные  нагрузки, среди которых в первую очередь следует выделить негативное воздействие на окружающую среду  вредных веществ, образующихся в  результате хозяйственной деятельности человека.

     Негативное  воздействие на окружающую среду  предприятий Российской Федерации  добывающего (горнодобывающего) комплекса  характеризуется, прежде всего, значительным изменением ландшафта.

     Для восстановления нарушенных функционированием  добывающего комплекса лесов  необходимо проведение рекультивации  – комплексаинженерных, горнотехнических, мелиоративных, сельскохозяйственных и других видов работ, связанных с восстановлением естественных экосистем.

     Отрасли перерабатывающего комплекса отличаются большим разнообразием применяемых  технологий, выпускаемой продукции  и загрязняющих веществ, поступающих  в среду.Среди них по объему выбросов (сбросов, отходов) можно выделить группу отраслей, ежегодные выбросы которых в атмосферный воздух составляют миллионы тонн, сбросы в водные объекты – миллионы кубометров. В эту группу входят черная и цветная металлургия, нефтепереработка, промышленность строительных материалов; на них приходится до 80% выбросов в атмосферный воздух всей перерабатывающей промышленности.

     Специфической особенностью отраслей перерабатывающего  комплекса является производство особо  опасных веществ, не известных в  природе, а также выбросы многих токсичных соединений, представляющей особую опасность для окружающей среды и человека.

     Негативно воздействие на природу крупных  предприятий, прежде всего, в сложившихся  старых многопрофильных промышленных центрах. В условиях кризиса и  резкого дефицита средств, все, что  не истрачено, направляется непосредственно  в производство. И без того крайне перегруженная инфраструктура промышленных центров (включая системы контроля и очистки) может просто не выдержать  дополнительных мощностей. Сильный  рост загрязнения воздуха и воды в промышленных центрах Российской Федерации создает весьма тревожную  экологическую ситуацию.

     Серьезно  ухудшается экологическая обстановка и в связи с усложнением природоохранного контроля. Все системы контроля до настоящего времени ориентированы на крупные предприятия. Для малых предприятий со специфическим набором выбросов и сбросов нет инструментального обеспечения, не налажена система отчетности.

 

Глава 2. Математико-статистическое моделирование и  прогнозирование  показателей экологической обстановки в России

2.1 Моделирование тенденции  основных показателей,  характеризующих  экологическую обстановку в России

2.1.1 Выявление наличия  тенденции

     Анализ  и моделирование тенденции временного ряда целесообразно начинать с выявления  наличия тенденции в целом. Для  этой цели наиболее эффективны и дают хорошие результаты такие методы как кумулятивный  
t-критерий, который позволяет определить наличие не только самой тенденции, но и ее математического выражения – тренда.

     Проверим  на основе данного критерия наличие  тенденции в изучаемых рядах  динамики. Рассмотрим показатель лесовосстановления:

     Таблица 2

 Расчетная таблица для определения Т_расч

     Предположим, что тенденция в исходном временном  ряду отсутствует (гипотеза Н₀). Определим расчетное значение критерия Т_расч:

, где:

     z_n– накопленныйитог отклонений эмпирических значенийуровней исходного ряда динамики от среднего его уровня;

       – общаясумма квадратов отклонений, определяемая поформуле:

 

     – исходныезначения признака;

     – среднийуровень исходного ряда динамики;

     n–длинавременного ряда (число уровней).

     Т_кр= 6,89.

     Т.к. Т_расч>Т_кр, следовательно, гипотеза Н₀ об отсутствии тенденции в исследуемом ряду динамики отвергается с вероятностью ошибки α = 0,05.

     Аналогичным образом производятся расчеты кумулятивного  
Т-критерия для показателей «Уловлено и обезврежено загрязняющих веществ, отходящих от стационарных источников загрязнения атмосферного воздуха»: Т_расч = 10,67 > Т_кр = 6,89(см. приложение 1.1) и «Защита лесов»: Т_расч = 13,14 > Т_кр = 6,89 (см. приложение 1.2).

     Итак, на основе результатов расчета кумулятивного Т-критерия, можно с вероятностью 95% утверждать, что во всех изучаемых рядах динамики присутствует тенденция, описываемая трендом.

     Проверка  на наличие тенденции среднего уровня и дисперсии может быть произведена  методом сравнения средних уровней  временного ряда.

     Метод сравнения средних  уровней временного ряда предполагает, что исходный временной ряд разбивается надве приблизительно равные части по числу членов ряда, каждая из которых рассматривается как самостоятельная, независимая выборочная совокупность, имеющая нормальное распределение.

     Если  временной ряд имеет тенденцию, то средние, вычисленные для каждой совокупности в отдельности, должны существенно, значимо различаться  между собой. Если же расхождение  незначимо, несущественно и носит  случайный характер, то временной  ряд не имеет тенденции средней.

     Таким образом, проверка гипотезы Н₀ о наличии тенденции в исследуемом ряду сводится к проверке гипотезы о равенстве средних двух нормально распределенных совокупностей.

     Для начала рассмотрим показатель «Уловлено  и обезврежено загрязняющих веществ, отходящих от стационарных источников загрязнения атмосферного воздуха».

     Таблица 3

     Расчетная таблица для определения t_расчи F_расч