Описание экологического положения региона с помощью системы STATISTICA

Блинов В.В.,
специалист информационно-аналитического отдела Выксунского РУГС

Развитие цивилизации, стремительный технический прогресс кроме многих положительных сторон имеет и крайне негативные побочные явления. Многолетнее широкомасштабное, бесконтрольное и бездумное вмешательство человека в естественные природные процессы привело к тому, что человечество оказалось на грани катастрофы и к концу 20 века вопросы охраны окружающей среды приобрели необычайною остроту. Исследования ученых, проводившиеся под эгидой ЮНЕСКО, показали, что человечеству осталось около 50 лет относительно спокойной жизни, а дальше, если не принимать чрезвычайных мер, начнутся необратимые экологические изменения. Результаты этих изменений могут быть самыми печальными, вплоть до физического вымирания человечества. Парниковый эффект, разрушение озонового слоя, негативное изменение газового состава атмосферы, загрязнение мирового океана радиоактивными отходами и т.п. вполне могут сделать землю непригодной для жизни.

Именно поэтому сегодня экологический подход к решению важнейших социальных и производственных задач является первостепенным и наиважнейшим условием продуктивной деятельности человека во всех направлениях. Конечно, загрязнение окружающей среды в результате производственной деятельности человека неизбежно. Но сейчас наступил такой момент, когда назрела необходимость жесткого объективного контроля за состоянием окружающей среды. Минимизация последствий промышленно-экономической деятельности человека - насущная проблема нынешнего дня, требующая безотлагательного решения. Улавливание и очистка выбросов в воду и атмосферу, утилизация отходов должны достигнуть качественно нового уровня согласно требованиям дня. А в ближайшей перспективе необходимо серьезно задуматься о повсеместном внедрении новых безотходных технологий, технологий, позволяющих на месте осуществить полную переработку отходов и выбросов.

Выксунский район является одним из основных промышленных районов Нижегородской области, развитие которого связано, прежде всего, с деятельностью предприятий металлургической и машиностроительной отраслей промышленности. Это типично для малых и средних городов России, вся жизнь которых определяется одним-двумя ведущими предприятиями. Все познается в сравнении, применим эту формулу для исследования экологической обстановки в Выксунском районе. Для сравнительного анализа возьмем несколько очень сходных по размеру, по численности населения и по промышленному потенциалу районов области. Если рассмотреть динамику выбросов вредных веществ в атмосферу за последние три года, то сразу бросается в глаза снижение уровня выбросов. Однако это обусловлено не ужесточением экологических требований, а повсеместным спадом промышленного производства. К тому же выбросы сточных вод и не уменьшаются. Рассмотрим состояние водной среды в выбранных районах. Из приведенных ниже таблиц следует, что Выксунский район занимает среднее положение и очистке загрязненных сточных вод определенное внимание уделяется. Однако следует отметить, что основная масса сточных вод очищается недостаточно, и содержание взвешенных веществ, нитратов, нефтепродуктов, нитритов, цинка, железа, меди, БПК превышает экологически допустимые величины. Нормативно чистой воды на очистных сооружениях города в 1993 году было получено 22,63%, в 1994 году - 30,06% и в 1995 году - 21,88% (для сравнения: среднеобластной уровень очистки 1993 - 50,13%, 1994 - 51,77% и 1995 - 53,3%) от всего объема сточной воды. Кроме того, совершенно неочищенной воды было сброшено в 1993 г - 1,58%, в 1994 г - 1,59%, в 1995 г - 1,74% (среднеобластные показатели: 1993 г - 6,02%, 1994 г - 5,81%, 1995 г - 5,01%). В результате недостаточной эффективности работы очистных сооружений сбрасываемые сточные воды загрязняют водоемы района и реку Оку. В конечном итоге вода в них не соответствует гигиеническим требованиям, имеет специфический запах, а содержание ряда веществ превышает санитарные нормы. Согласно данным территориального центра по мониторингу окружающей среды, в 1994 году содержание железа в среднем превышало предельно допустимую концентрацию в 3 раза, нефтепродуктов в 3-5 раз, меди в 4-5 раз, цинка в 1,5 раза и т.д. В 1995 году положение если и изменилось, то в худшую сторону, так, выросло содержание цинка и составило 1,7 раза сверх ПДК. Причем анализы брались в двух створах: в районе Досчатого и в районе Шиморского. Разница между этими двумя точками достигала 2,5 раз. И если загрязненность реки Оки в районе Досчатого классифицируется как умеренная, то в районе Шиморского – сильно загрязненная.

1993
	Объем сточных вод с  загрязн. (млн куб.м.)	Количество сбрасываемых загрязнений (т.тн)
		нитраты	азот аммонийный	сульфаты	хлориды	нефте-продукты
Выксунский	14	0,2	0	0,5	0,6	0,02
Арзамасский	22,3	0	0,3	5,7	2,5	0,03
Балахнинский	36,7	0,2	2,1	6,5	0	0,03
Борский	6,1	0	0,04	0,3	1,8	0,02
Городецкий	19,2	0,05	0,05	3,4	2,9	0,01
Кстовский	29,9	0,05	0,1	5,2	2,4	0,01
Павловский	6,8	0,02	0,06	2,3	1,3	0,01
Среднее	17,49	0,074	0,379	3,41	1,64	0,019

1994
	Объем сточных вод с  загрязн. (млн куб.м.)	Количество сбрасываемых загрязнений (т.тн)
		нитраты	азот аммонийный	сульфаты	хлориды	нефте- продукты
Выксунский	11,92	0,08	0,01	0,44	0,48	0,01
Арзамасский	22,1	0	0,26	4,87	0,92	0,02
Балахнинский	37,74	0,02	0,54	11,6	0	0,02
Борский	5,79	0,01	0,04	0,23	1,45	0,02
Городецкий	18,4	0,01	0,04	0,3	0,45	0,02
Кстовский	32,03	0,04	0,13	5,21	2,35	0,01
Павловский	12,62	0,05	0,12	2,63	1,68	0,01
Среднее	20,09	0,03	0,16	3,61	1,047	0,016

1995
	Объем сточных вод с  загрязн. (млн куб.м.)	Количество сбрасываемых загрязнений (т.тн)
		нитраты	азот аммонийный	сульфаты	хлориды	нефте-продукты
Выксунский	11,36	0,04	0,02	0,02	0,54	0,01
Арзамасский	18,15	0	0,16	5,15	0,95	0,02
Балахнинский	39,68	0,01	0,29	10,88	0	0,01
Борский	7,17	0,01	0,06	0,25	1,37	0,01
Городецкий	17,39	0,02	0,11	0,23	0,64	0,01
Кстовский	30,95	0,04	0,07	5,35	2,03	0
Павловский	12,1	0,06	0,11	3,19	1,73	0,01
Среднее	19,54	0,026	0,117	3,63	1,037	0,01

Таблица 1. Объемы загрязнений по районам

По данным областного комитета по статистике, в 1994 году 16,7% химических анализов воды в местах купания и отдыха не удовлетворяли санитарным требованиям, в 1995 году положение еще более ухудшилось, химические анализы неудовлетворительны в 20,4% случаев, бактериологические в 5,1% случаев. Таким образом, состояние водных объектов достаточно тревожное. Вызывает тревогу и качество питьевой воды, которая в значительной степени подвержена внешним загрязнениям. Вследствие специфических геолого-гидрологических условий есть опасность массового загрязнения водоносного горизонта. Еще в 1992-1994 году содержание нитратов в питьевой воде достигло предельно допустимого уровня, (так, по скважине 6 оно составило 45 мг/куб. дм - 88 мг/куб. дм, в скважине 2 27 - 61,8 мг/куб. дм) при ПДК 9,1 мг/куб. дм. Водозаборные скважины находятся в пределах промышленной и жилой застройки и вследствие этого практически не защищены от поверхностного загрязнения. На протяжении ряда последних лет содержание железа в питьевой воде стабильно превышало допустимый уровень в несколько раз (от 2,5 до 11 раз), неоднократно отмечались случаи превышения санитарных нормативов по другим металлам, а также нитратам и аммиаку. Существует реальная опасность резкого ухудшения качества питьевой воды в случае возникновения аварийных ситуаций в городских канализационных сетях, на насосных станциях перекачки сточных вод и т.д. В силу всего вышесказанного благополучным положение с водными ресурсами в городе и районе назвать нельзя, и предстоит еще немало работы, чтобы нормализовать положение. Здоровье людей напрямую зависит от качества питьевой воды. Особенно остро эта зависимость наблюдается у детей. Так, согласно медицинским исследованиям, у детей, вынужденных потреблять загрязненную нитратами воду, значительно чаще регистрируются заболевания, вызываемые вирусами (более 3 раз), ОРЗ (почти в 4 раза), грипп и пневмония (в 3,5 раза), кожные инфекции (в 6 раз), чем у детей, пьющих нормативно чистую воду. Да и у взрослых загрязненная металлами и нитратами вода вызывает ослабление иммунной системы, а ненормальная жесткость воды способствует развитию патологий сердечно-сосудистой системы, печени и почек. Таким образом, первостепенной задачей являются тщательный контроль и регулярные профилактические мероприятия по защите от загрязнений питьевой воды, вывод водозаборных скважин за пределы города, организация зон санитарной охраны, применение специального оборудования и новых технологий для дезинфекции и обеззараживания воды, а также повышение эффективности работы очистных сооружений, по крайней мере до среднеобластного уровня.

1993
	Всего выброшено	Твердые вещества	Сернист. ангидрид	Окись углерода	Окислы азота
Выксунский	13666	3478	154	7524	2111
Арзамасский	3350	391	314	1794	436
Балахнинский	6467	93	3468	61	2599
Борский	3936	967	453	1328	886
Городецкий	5698	771	1541	2123	388
Кстовский	84375	342	15835	3391	6418
Павловский	6971	1072	2963	1474	472
Среднее	17780.43	1016.286	3532.571	2527.857	1901.429

1994
	Всего выброшено	Твердые вещества	Сернист. ангидрид	Окись углерода	Окислы азота
Выксунский	8210	2492	105	3687	1709
Арзамасский	2898	448	226	1416	482
Балахнинский	6117	77	3809	35	2550
Борский	3344	601	630	1244	648
Городецкий	4311	383	1289	1680	295
Кстовский	76715	251	13916	3049	6345
Павловский	5509	612	2424	1242	436
Среднее	15386.29	694.8571	3199.857	1764.714	1780.714

1995
	Всего выброшено	Твердые вещества	Сернист. ангидрид	Окись углерода	Окислы азота
Выксунский	6665	3066	101	1566	1761
Арзамасский	2780	502	249	1230	468
Балахнинский	5823	79	3717	57	1797
Борский	4314	612	966	1601	722
Городецкий	5353	446	1557	2315	400
Кстовский	66516	232	10990	2698	5948
Павловский	5060	555	2274	1279	458
Среднее	13787.29	784.5714	2836.286	1535.143	1650.571

Таблица 2. Объемы выбросов в атмосферу по районам

Еще более сложной выглядит обстановка с загрязнением атмосферы. По общему уровню выбросов наиболее распространенных вредных веществ в атмосферу Выксунский район среди сходных промышленных районов уступает только Кстову, однако по выбросам твердых веществ и окиси углерода Выксунский район в 3,42 раза и в 2,98 раза опережает средний для этих районов уровень в 1993 году, в 3,58 раза и в 2,09 раза в 1994 году, в 3,92 раза и в 1,02 раза в 1995 году и, кроме этого, в 1995 и 1993 годах было превышение среднего уровня по выбросам в атмосферу окислов азота. А этот загрязнитель относится ко 2 классу опасности. Всего в атмосферу города выбрасывается около 60 наименований вредных химических веществ из 683-х источников выбросов на 13 предприятиях. Из них треть относится к первому и второму классам опасности, треть к третьему классу и семь наименований (11,3%) - к четвертому классу. Общий объем выбросов загрязняющих веществ в атмосферу составил в 1993 году 17935 тонн, причем 12936 тонн (72,1%) было выброшено без очистки, в 1994 году выброшено 11081 тонн, без очистки 7924 тонн (71,5%), в 1995 году эти цифры составили: всего – 9540 тонн, без очистки – 6460 тонн (67,7%). Ниже на графике изображен процент выбрасываемых без очистки вредных веществ по рассматриваемым районам.

Совсем плохо в Выксунском районе обстоят дела с улавливанием и утилизацией выбросов загрязняющих веществ в атмосферу. Рассмотрим данные по улавливанию и утилизации за последние три года в анализируемых районах.

Рис. 1. Процент выбросов в атмосферу без очистки в 1993 - 1995 гг

1993
	Уловлено фактичес.	в т.ч.утилизировано
		% к отходящим	фактически	% к отходящим
Выксунский	4527	24,9	95	0,5
Арзамасский	6139	64,7	5777	60,9
Балахнинский	5396	45,5	4134	34,8
Борский	5423	57,9	3408	36,4
Городецкий	3192	35,9	2079	23,4
Кстовский	67808	44,6	59463	39,1
Павловский	1133	14	194	2,4
Среднее	13374	41,07	10735,71	28,21

1994
	Уловлено фактичес.	в т.ч.утилизировано
		% к отходящим	фактически	% к отходящим
Выксунский	2871	25,9	95	0,9
Арзамасский	4979	63,2	4535	57,6
Балахнинский	2066	23,5	935	10,6
Борский	2567	43,4	1217	20,6
Городецкий	2248	34,3	879	13,4
Кстовский	63483	45,3	56474	40,3
Павловский	810	12,8	65	1
Среднее	11289,14	35,49	9171,43	20,63

1995
	Уловлено фактичес.	в т.ч.утилизировано
		% к отходящим	фактически	% к отходящим
Выксунский	2874	30,1	48	0,5
Арзамасский	1813	39,5	1399	30,5
Балахнинский	1130	16,2	258	3,7
Борский	2654	38,1	1340	19,2
Городецкий	1990	27,1	925	12,6
Кстовский	52397	44,1	46129	38,8
Павловский	776	13,3	77	1,3
Среднее	9090,57	29,77	7168	15,23

Таблица 3. Утилизация выбросов в атмосферу по районам

Как видно из приведенных таблиц и графиков, хуже, чем в Выксе, дела обстоят только в Павлове, да и то не совсем. Утилизация отходов в этих городах практически не осуществляется. В Павлове утилизируется чуть больше 1%, а в Выксе и того меньше, 0,5%-0,9%. Таким образом, борьба с загрязнением атмосферы поставлена в Выксе из рук вон плохо, фактически ничего не утилизируется, и лишь четвертая часть выбросов улавливается. Даже в более экономически благополучные времена этим вопросам уделялось минимум внимания, а сейчас, когда большинство предприятий тонут в болоте финансовых проблем и нет конца социально-экономической трясине, экологические трудности отброшены на второй, а то и на третий план. По крайней мере на предприятиях Выксунскго района дело обстоит именно так, и должного внимания охране окружающей среды не уделяется. А ведь кроме промышленных предприятий существенно большую долю выбросов в атмосферу осуществляет автотранспорт. Ниже в таблице показаны уровни выбросов основных загрязнителей атмосферы города от автотранспорта. В действительности спектр выбрасываемых вредных веществ значительно шире: это и канцерогенные вещества, и альдегиды (в том числе формальдегид), и металлы (свинец и др.) и т.д., но уровень их никем не измеряется и даже минимальный учет не ведется.

Рис. 2. Доля улавливаемых загрязнителей в процентах

Рис. 3. Доля утилизированных выбросов

Выксунский район (т.тонн)
	окись углерода	углево-дороды	окислы азота	сернистый газ	сажа	свинец	всего
1993	3,748	0,324	0,663	нет данн	нет данн	нет данн	4,735
1994	5,883	0,946	0,398	нет данн	нет данн	нет данн	7,227
1995	2,034	0,24	0,202	0,02	0,002	0,002	2,5

Таблица 4. Выбросы в атмосферу

Рис. 4. Выбросы в атмосферу окиси углерода промпредприятиями и автотранспортом

Как видно из таблицы и графика, уровень выбросов автотранспортом окиси углерода практически не уступает, а то и превосходит уровень выбросов промпредприятий. Вполне естественно, что все это не проходит бесследно для здоровья выксунцев и их детей. Оценим степень этого влияния статистическими методами. Методом кластерного анализа произведем разбиение педиатрических участков на однородные группы по общему уровню заболеваемости детей. На графике изображено получившееся дерево кластеров.

Рис. 5. Кластеры педиатрических участков по общему уровню заболеваемости

В кластер с очень высоким уровнем заболеваемости попали педиатрические участки №№ 2, 5, 14, 7; высокий уровень заболеваемости №№ 3, 15, 4, 11; выше среднего №№ 6, 12, 17; средний уровень №№ 1, 16, 18; ниже среднего №№ 8, 20-21, 10, 9, 13 и лишь один относительно благополучный участок № 19 образовал отдельный кластер.

Рис. 6. График средних для каждого кластера (общий уровень заболеваемости)

Аналогично проведем кластерный анализ для отдельных видов заболеваний, чтобы выявить наиболее неблагополучные педиатрические участки по конкретным болезням. Для болезней нервной системы и инфекционных болезней кластерный анализ дал следующий результат:

Рис. 7. Кластеры болезней нервной системы и инфекционных болезней

Наиболее высокий уровень заболеваемости этими болезнями на участках №№ 6, 16, 15, 2; чуть ниже на участках №№ 11, 12, 20-21, 1. Эти участки можно объединить в один неблагополучный кластер, а остальные ранжировать в несколько - №№ 3, 4, 17 выше среднего - №№ 7, 10, средний уровень №№ 8, 13, 19, 9, 14, 18 ниже среднего. Аналогичная методика позволила выявить наиболее высокую степень по сравнению с другими случаев врожденных аномалий, болезней кожи и костно-мышечной системы на участках №№ 1, 2, 17, 7. По болезням органов дыхания и пищеварения кластерный анализ выявил "лидеров" - участки №№ 2, 7, 14, 5.

В итоге можно сделать следующие выводы: один из самых неблагоприятных участков № 5 примыкает к заводу ВМЗ и Дробмаш, другой № 2 - к заводу АО "Теплоизол", через участок № 7 проходит автодорожная магистраль и он также примыкает к заводу "Дробмаш". Таким образом, просматривается явная зависимость между географическим положением педиатрических участков и степенью заболеваемости детей. Отсутствие необходимой защиты от выбросов загрязняющих веществ сказывается прежде всего на здоровье детей, и проведенный анализ это наглядно подтверждает.

Оценим влияние финансовых вложений в экологические программы на уровень смертности в рассматриваемых районах. Конечно, эта оценка несколько искусственна, поскольку у каждого района своя специфика, но, так как конкретно по Выксунскому району данных недостаточно, придется сделать именно так.

	1993			1994			1995
	Всего	Вода	Атм.	Всего	Вода	Атм.	Всего	Вода	Атм.
Выкс.	1039,4	994,9	17,2	1334,2	984	69,2	6329,2	5755	199,8
Арзам.	265,2	233,1	24,6	2050,2	1923,7	77,8	7412,7	3402,1	3711
Балахн.	394,7	372	21,4	2912,6	2767,1	145	29347,5	29000	333,3
Борск.	1150,9	818,2	322,3	1368,3	1283,4	57,5	3778,1	3610,4	125,8
Город.	998,8	926	30,6	2517,2	2163	92,8	15254,6	14849	142,9
Кстов.	2314,4	2125	180,2	15271,8	14907	319	34290,5	33775	353,3
Павлов.	675,2	471,6	38,5	4342	2089	2152	12146,2	9662,8	2186

Таблица 5. Текущие затраты предприятий на охрану природы (млн. рублей)

В результате проведения корреляционно-регрессионного анализа была получена следующая зависимость смертности от финансовых вложений:

Y=20,01-0,0002*X

где Y- уровень смертности,

X - затраты на экологию.

Рис. 8. Регрессионная зависимость смертности от затрат на экологию

Коэффициент корреляции r= -0,60. Это означает, что, чем больше вложения, тем меньше уровень смертности; скорректированный коэффициент детерминации RI=0,31 показывает, что полученная модель определяет 31% вариации показателя смертности. (Для расчета использовались данные 1994 и 1995 гг.).

Проверим регрессионную модель статистическими критериями. Значимость свободного члена проверяется критерием Стьюдента. Имеем 12 степеней свободы и значение t-критерия 2,179; у нас t=26,919 t(12)=26,919>2,179, т.е. коэффициенты регрессии значимы; адекватность модели проверяем по критерию Фишера: имеем F=6,77; табличное F=4,75; F(1,12)=6,77>4,75. Итак, полученная модель адекватно описывает связь между вложениями и смертностью на уровне значимости 0,05. Из полученного уравнения следует, что каждые 500 миллионов рублей, вложенных в охрану природы, уменьшают показатель смертности на 1 человека. На первый взгляд очень дорого, но кто считал экономический эффект от уменьшения количества больничных листов, пенсий по инвалидности и т.п.?

Можно не сомневаться, что расчеты покажут окупаемость вложений в экологию, а может быть, и прибыльность.

Однако по финансовым вложениям Выкса среди рассматриваемых районов, начиная с 1994 года, занимает место в конце и вкладывает в природоохранительные мероприятия явно недостаточное количество средств. А это, по меньшей мере, недальновидно. Официально на областном уровне признано, что природная среда крупных промышленных центров области, таких как Н.Новгород, Дзержинск, Кстово, Балахна и Выкса, испытывают несравненно большую антропогенную нагрузку, чем остальная территория области.

Рис. 9. Вложения в охрану природы в 1995 году

Но, несмотря на этот общеизвестный факт, экологическим вопросам в Выксе уделяется явно недостаточное внимание. Стационарные и передвижные посты наблюдения за состоянием воздушного бассейна отсутствуют. Наблюдение и контроль за состоянием загрязнения почвы не проводится. Точных данных об уровне загрязнения почвы нет, и неизвестно, когда столь необходимое для района наблюдение будет организовано. Контроль за состоянием воды в водоемах района осуществляется в летнее время городским центром госсанэпидемнадзора и лабораторией защиты воздушного и водного бассейна АО "ВМЗ". Замеры концентраций загрязняющих веществ в атмосферном воздухе также проводят ведомственные лаборатории АО "ВМЗ" и АО "Дробмаш", аттестованные Волго-Вятским центром стандартизации и метрологии, в санитарно-защитной зоне своих предприятий. Таким образом, наблюдением и контролем охвачена только часть территории района, поэтому возникает сомнение в полноте и достоверности картины экологической обстановки в районе. А в городе, между тем, находится крупнейший в области металлургический завод, три мартеновские печи которого работают без газоочистных сооружений. Одни эти печи способны нанести значительный урон окружающей среде. Поэтому существует настоятельная потребность в организации в городе независимой службы экологического мониторинга. Тем более на законодательном уровне в области был принят ряд решений, обязывающих местные администрации наладить подобного рода службы. Такими законодательными актами, к примеру, являются:

1. Распоряжение администрации Нижегородской области № 244-р от 01.03.93 г об образовании дирекции экологического мониторинга Нижегородской области;

2. Решение областного совета народных депутатов № 237-м от 20.07.93 г "О неотложных мерах по улучшению питьевого водоснабжения Нижегородской области";

3. Распоряжение администрации Нижегородской области № 756-р от 04.06.93 г "О региональной программе мониторинга земель Нижегородской области".

Автоматизированная система экологического мониторинга утверждена в 1993 году решением исполкома облсовета и предназначена для обеспечения органов власти, населения и других пользователей своевременной и достоверной информацией для принятия административно-воздействующих решений, направленных на уменьшение загрязнения окружающей среды. Сеть служб экологического мониторинга организована во всех вышеназванных городах с повышенной антропогенной нагрузкой, кроме Выксы. Хотя согласно решению обл. совета такая служба должна была начать работать в Выксе не позднее 1996 года. Существующий в городе комитет по экологии при администрации не в состоянии полноценно исполнять свои функции в силу отсутствия ресурсов и необходимого оборудования и полностью зависим от ведомственных лабораторий. Таким образом, объективного и постоянного контроля за состоянием окружающей среды в Выксунском районе нет, что не может не вызывать сожаления. Сломать сложившуюся неудовлетворительную обстановку в важнейшем для здоровья всех горожан вопросе необходимо в ближайшее время. И началом этого процесса должно стать создание независимой службы экологического мониторинга, способной охватить наблюдением и беспристрастным контролем всю территорию района.