Влияние окружающей среды на продолжительность жизни населения северо-казахстанской области

Аннотация

В статье рассмотрено влияние качества воздушного и водного бассейнов территории Северо-Казахстанской области на состояние окружающей среды, здоровье и продолжительность жизни населения. Показана динамика уровня загрязнения основных факторов природных систем, которые определяют характер жизнедеятельности и работоспособности человека. Выполнен сравнительный анализ степени загрязнения атмосферного воздуха и водных ресурсов с использованием результатов экологического мониторинга за 2014-2018 гг. Приведены статистические данные развития ожидаемой продолжительности жизни населения, определяющие положительную динамику этого показателя в регионе за исследуемый период. На основе анализа эколого-статистических данных о качественном состоянии основных факторов окружающей среды и демографической ситуации в Северо-Казахстанской области установлена определенная связь между этими показателями, характеризующая улучшение исследуемых параметров. Выполненный прогнозный расчет ожидаемой продолжительности жизни при рождении населения в среднесрочном периоде с применением методов математической статистики показывает оптимистичный вариант развития и повышения качества жизни населения региона.

Введение

Основным аспектом при осуществлении энергоэкологической стратегии государства является поддержание и улучшение качества окружающей среды. Состояние атмосферного воздуха и водных ресурсов является важным фактором,

определяющим возможности биосферы и влияние ее на жизнедеятельность человека.

Исследование динамики качественного состояния атмосферного воздуха и воды на территории Северо-казахстанской области дает возможность оценить степень риска факторов среды обитания на здоровье населения и продолжительность его жизни.

На основании реальных показателей биологической среды проводится анализ их качественного состояния, определяются условия взаимодействия природы и общества, а также возможные способы улучшения здоровья и качества жизни населения.

Методы исследования

Основными источниками поступления загрязняющих веществ в атмосферный воздух Северо-Казахстанской области являются объекты энергетики, промышленные предприятия и автомобильный транспорт. Наиболее актуальна проблема загрязнения атмосферного воздуха для областного центра - города Петропавловска, где основные объемы загрязняющих веществ составляют более 60%.

Для определения уровня загрязнения атмосферного воздуха определяется комплексный индекс загрязнения атмосферы (ИЗА5), который рассчитывается по пяти веществам с наибольшими значениями.

К приоритетным загрязняющим веществам за период с 2014 по 2018гг. на территории Северо-Казахстанской области были отнесены диоксид серы, оксид углерода, диоксид азота, сероводород и взвешенные вещества (пыль).

На рис. 1 отображена динамика значений ИЗА5 в городе Петропавловске за исследуемый период [1].

Значение индекса загрязнения атмосферы в городе Петропавловске с 2014 по 2017 годы существенно не изменялось и находилось в пределах 3,4-4,5. Такие показатели относятся к низкому уровню загрязнения атмосферы.

За 2018 год по данным стационарной сети наблюдений уровень загрязнения атмосферного воздуха оценивался как высокий, он определялся значением ИЗА=7. Максимально-разовые концентрации по отношению к предельно-допустимым концентрациям загрязняющих веществ (ПДК) составили: взвешенные частицы PM- 2,5 - 1,6 ПДК, взвешенные частицы РМ-10 - 1,0 ПДК, диоксид серы - 1,0 ПДК, оксида углерода - 1,2 ПДК, диоксида азота - 2,1 ПДК, озона - 3,1 ПДК,

183

сероводорода - 5,6 ПДК, фенола - 2,1 ПДК, остальные загрязняющие вещества не превышали ПДК [2].

Высокий уровень загрязнения атмосферного воздуха обусловлен:

  1. Высокой загруженностью автодорог с многокомпонентностью выхлопов бензинового и дизельного топлива автотранспорта, что является одним из основных источников загрязнения атмосферного воздуха даже в городах с хорошей проветриваемостью;
  2. Рассеиванием эмиссий от промышленных предприятий, результатом производственных процессов которых при сжигании продуктов промышлености является весь перечень вредных веществ, обуславливающих высокий уровень загрязнености воздуха. Рассеивание их в воздушном бассейне над территорией населенных пунктов значительно влияет на качество атмосферного воздуха городов, пригородов и поселков;
  3. Низкой проветриваемостью атмосферного пространства населенных пунктов - находящиеся в воздухе загрязнители накапливаются в приземном слое атмосферы и их концентрация сохраняется на очень высоком уровне.

В настоящее время с целью оздоровления атмосферы усилен контроль за применением качественного топлива для автомобилей и улучшенных фильтров для очистки выхлопных газов. На предприятиях города стали применяться более мощные системы очистки газообразных отходов. Снижение выбросов загрязняющих веществ осуществляется замещением традиционных источников энергии на возобновляемые источники (ветроэнергетические установки в селе Новоникольское Кызылжарского района, ветро-солнечные электроустановки для энергообеспечения оборудования АО «Казахтеком»), Все эти меры позволили снизить ИЗА5 в Северо- Казахстанской области в 2019 году до 3 (низкий уровень загрязнения) [3].

Основным водным источником области является река Есиль, среднемноголетний годовой сток которой составляет 2,23 км3Она относится к рекам с повышенной минерализацией воды, что обусловлено засушливостью климата водосборного бассейна и высокой соленостью подземных вод, подпитывающих реку.

По химическому составу вода реки Есиль относится к гидрокарбонатному классу группы кальция или натрия. Основными загрязняющими веществами воды реки являются нитриты, нитраты, аммоний, сульфаты, хлориды, фосфаты, фториды, нефтепродукты, кремний, кальций, магний, железо общее, никель, цинк, свинец, медь, кадмий и др.

Состояние качества поверхностных вод реки Есиль в Северо-Казахстанской области оценивалось по гидрохимическим и гидробиологическим показателям воды. Уровень загрязнения воды определялся через комплексный индекс загрязнения воды (КИЗВ), расчет которого производился по среднегодовым концентрациям ингредиентов, два из которых являются обязательными (растворенный кислород и БПК5). Остальные ингредиенты выбирались, исходя из кратности превышения ПДК.

Значимость применения ИЗВ как комплексной оценки степени загрязненности и качества водных объектов является актуальным и общепринятым. К приоритетным загрязняющим веществам за период с 2014 по 2018гг. были отнесены железо общее, сульфаты, натрий и нефтепродукты.

На рис. 2 показана динамика значений КИЗВ реки Есиль в 2014-2018гг. [1].

Анализ динамики показывает снижение этого показателя с 2,22 в 2014 году до 1,7 в 2018 году. За исследуемый период качество воды реки Есиль характеризуется как «умеренно-загрязненная». Такое улучшение качественного состояния воды стало возможным в связи с завершением реконструкции и частичным вводом в эксплуатацию в городе Петропавловске накопителя сточных вод «Биопруд». Также планируется капитальный ремонт пруда-накопителя сточных вод «Озеро Горькое».

Результаты исследования

При складывающейся положительной динамике основных экологических факторов окружающей среды в рассматриваемый период можно предположить улучшение демографической ситуации в регионе.

Для решения вопроса прогнозирования были использованы расчеты, основанные на применении методов математической статистики. Прогноз ожидаемой продолжительности жизни при рождении населения Северо- Казахстанской области был выполнен в среднесрочном периоде на основе тренда линейной функции, который с помощью статистических данных оптимально описывает исследуемый процесс.

Обоснованность использования тренда линейной функции может быть подтверждена расчетами коэффициентов автокорреляции (г) и средней ошибки аппроксимации (МАРЕ), которые служат оценкой оптимальности использования линейного тренда для выполняемых прогнозных расчетов.

Тренд линейной функции описывается следующим уравнением:

у = а + b ■ х (1)

Система линейных уравнений для нахождения параметров а и b имеет следующий вид:

п-а + Ь-£х = £у

2
a-Ex + b-Ex =Eyx

где п - количество периодов, в течение которых проводилось исследование.

Помимо наглядного представления тренда (1) в системе координат необходимо с помощью статистических методов доказать адекватность его применения. Для этого производят расчет коэффициента автокорреляции (г) и средней ошибки аппроксимации (МАРЕ). Расчет коэффициента (г) производится по формуле:

Используя формулы (3) и (4), рассчитанный коэффициент автокорреляции (г) для построенного прогнозного тренда линейной функции (7) равен -0,687, а коэффициент средней ошибки аппроксимации (MAPE) составит 0,542.

Тренд (7) вместе с ломаной, характеризующей значения ожидаемой продолжительности жизни при рождении в Северо-Казахстанской области в 2014- 2018гг.показан на рис. 3.

Дискуссия

В природе и обществе между всеми объектами существует определенная связь, которую можно отобразить с помощью математических вычислений. Но любая расчетная модель не может быть абсолютно точным доказательством прогноза, так как она носит, как правило, аналитический характер.

По мнению Д А. Герцекович, значительный прогресс в экологическом прогнозировании связан с применением самоорганизующихся моделей, основными преимуществами которых являются [4]:

  1. Синтез структуры модели по принципам самоорганизации;
  2. Применение принципа внешнего дополнения при отборе «наилучшей» модели из числа заданных на каждом этапе селекции;
  3. Построение моделей оптимальной сложности, которые позволяют не только сократить затраты машинного времени, но и значительно повысить качество прогноза, тогда как отыскание компромисса между сложностью и простотой при разработке структуры имитационной модели изучаемого процесса остается одной из самых трудных задач;
  4. Возможность исследования большого числа аргументов по малому числу исходных данных;
  5. Отсутствие статистических гипотез при построении модели.

Основными проблемами, тормозящими развитие экологического прогнозирования, являются [5]:

  1. Отсутствие общей теории сложных систем;
  2. Недостаток и низкое качество информации о механизмах процессов, протекающих в биологических системах;
  3. Несовершенство методов построения математических моделей;
  4. Отсутствие консолидации усилий специалистов смежных наук.

Заключение

При прогнозировании ожидаемой продолжительности жизни при рождении в среднесрочном периоде было выполнено построение тренда линейной функции, на основе которого установлено, что его величина при складывающейся экологической ситуации в регионе будет ежегодно увеличиваться в среднем на 0,351 и к 2023-у году может составить 73,06 года.

  1. табл. 3 представлены прогнозные значения ожидаемой продолжительности жизни при рождении в Северо-Казахстанской области в 2019-2023гг.

Таблица 3 - Прогнозные значения ожидаемой продолжительности жизни при рождении в Северо-Казахстанской области, полученные на основе тренда (7)

Годы

2019

2020

2021

2022

2023

Ожидаемая продолжительность жизни при рождении, лет

71,66

72,01

72,36

72,71

73,06

Любая прогнозная модель, как правило, предполагает обратную связь, которая может определять условия взаимодействия и повышения качества жизни человека и среды его обитания.

Литература

  1. Охрана окружающей среды и устойчивое развитие Казахстана / Статистический сборник / на казахском и русском языках. Астана, 2018. - С. 9, 57, 94.
  2. Информационный бюллетень о состоянии окружающей среды Республики Казахстан, 2018 год / Департамент экологического мониторинга. Астана, 2019. - С. 372.
  3. Информационный бюллетень о состоянии окружающей среды Республики Казахстан, 2019 год / Департамент экологического мониторинга. Астана, 2020. - С. 326.
  4. Ащепкова Л.Я., Кузмина А.Е., Мамонтова М.М. Прогнозирование экологических процессов // Приемы прогнозирования экологических систем. - Новосибирск: Наука, 1986. - С. 4-5.
  5. Герцекович Д.А. Процедура синтеза полуэмпирических моделей по принципу внешнего дополнения - Иркутск: Изд. ЦНТИ, 1982. - 202 с.
Год: 2020
Категория: Биология