Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Теоретические основы статистического исследования причинно-следственных связей антропогенного загрязнения воздушного бассейна региона 10
1.1. Антропогенное воздействие на состояние воздушного бассейна как предмет статистического исследования 10
1.2. Система показателей статистического исследования влияния экономической деятельности на состояние воздушного бассейна региона и городов в его составе 27
1.3. Территориальная асимметрия антропогенного загрязнения воздушного бассейна Самарской области 36
Глава II Динамический анализ социальных последствий и отраслевых факторов загрязнения воздушного бассейна городов Самарской области 45
2.1. Анализ влияния многолетней тенденции загрязнения воздушного бассейна городов Самарской области на индикаторы здоровья населения 45
2.2. Исследование временных лагов в анализе влияния выбросов вредных веществ в атмосферу на показатели смертности населения 55
2.3. Отраслевая динамика промышленного производства как фактор неравномерности загрязнения воздушного бассейна региона 60
Глава III Многофакторное статистическое моделирование и прогнозирование антропогенного загрязнения воздушного бассейна городов Самарской области 72
3.1. Панельные данные статистического моделирования антропогенного воздействия на состояние атмосферы городов региона 72
3.2. Анализ корреляционной связи результативных и факторных показателей загрязнения атмосферы 79
3.3. Регрессионные модели и прогноз загрязнения воздушного бассейна городов Самарской области под влиянием экономической деятельности на их территории 91
Заключение 107
Библиографический список используемой литературы 113
Приложения
- Антропогенное воздействие на состояние воздушного бассейна как предмет статистического исследования
- Анализ влияния многолетней тенденции загрязнения воздушного бассейна городов Самарской области на индикаторы здоровья населения
- Панельные данные статистического моделирования антропогенного воздействия на состояние атмосферы городов региона
Введение к работе
Переход к рыночной экономике несмотря на резкий спад и снижение объемов промышленного производства усилил и обострил экологическое неблагополучие во многих регионах страны. Сложившееся положение обусловлено несовершенством природоохранительного законодательства в новых условиях, структурной деформацией экономики, значительным физическим и моральным износом оборудования, использованием устаревших «грязных» технологий, недостаточной эффективностью существующих механизмов регулирования природоохранной деятельности, возникновением эколого - экономической преступности, рядом других факторов. Экологические проблемы усугубляют проблемы снижения уровня жизни населения, приводя к росту его заболеваемости, превышению смертности над рождаемостью, развитию процесса депопуляции в большинстве регионов страны.
Изменение характера участия государства в хозяйственной деятельности, сокращение доли государственной собственности предполагает возрастание роли государства как гаранта сохранности окружающей среды и экологической безопасности. В связи с этим повышается значение статистики окружающей среды как инструмента государственного управления взаимодействия общества и природы.
Приоритетным фактором окружающей среды по степени вредного воздействия на здоровье населения является атмосферной воздух. Концентрация производственной деятельности и населения в урбанизированных территориях обуславливает наиболее существенное влияние экономической деятельности в городах на загрязнение атмосферы и, как следствие, на состояние здоровья проживающего в них населения. Это определяет актуальность темы настоящей диссертационной работы, посвященной статистическому исследованию экономических факторов и социальных последствий антропогенного воздействия на состояние воздушного бассейна городов Самарской области - одного из наиболее промышленно развитых регионов РФ.
Теоретические принципы и методология статистического исследования экологического состояния различных компонентов окружающей природной среды, влияния экономических факторов на это состояние разрабатывались в трудах ряда ученых - статистиков, в том числе: А. Думнова, А. Краковского, Г. Кулагиной, С. Мукасьяна, В. Родина, Г. Романовой, Г. Чудилина, Н. Шашловой и других.
Концепции рыночного механизма регулирования загрязняющего влияния экономической деятельности на окружающую среду (негативных экстерналий производства) в теоретическом и прикладном аспектах представлены в работах отечественных и зарубежных авторов: С. Бобылева, А. Голуба, М. Лукина, А. Новоселова, Р. Нуреева, Е. Струковой, А. Ходжаева, Н. Чепурных, А. Гайгера, Э. Дж. Доллана, Д. Линдсея, Н. Мэнкью, Д. Пирса, Р. Тернера. Однако среди работ вышеперечисленных авторов практически отсутствуют труды, содержащие методику и результаты количественного исследования пространственно-временных взаимосвязей результатов экономической деятельности, объемов загрязнения атмосферы и социальных последствий этого загрязнения на базе данных государственной статистики. Реализации комплексного статистического исследования в указанном направлении на конкретном эколого - экономическом объекте посвящена данная диссертационная работа.
Целью диссертационной работы является разработка методики и выполнение комплексного статистического исследования экономических факторов и социальных последствий антропогенного загрязнения воздушного бассейна региона и городов в его составе.
Достижение цели исследования потребовало решения следующих задач:
определить антропогенное воздействие на загрязнение атмосферы как предмет статистического исследования;
разработать систему статистических показателей исследования причинно-следственных связей влияния экономической деятельности на загрязнение воздушного бассейна региона и городов в его составе;
дать количественную оценку территориальной дифференциации антропогенной нагрузки на воздушный бассейн Самарской области;
исследовать динамические закономерности влияния загрязнения атмосферы на заболеваемость и смертность населения городов Самарской области;
оценить воздействие экономических факторов на объемы, динамику и территориальную дифференциацию загрязнения воздушного бассейна региона;
разработать многофакторные статистические модели загрязнения воздушного бассейна городов Самарской области;
дать прогноз объемов загрязнения атмосферы городов области при различных вариантах развития экономики на их территории.
Объектом исследования является экологическое состояние воздушного бассейна городов Самарской области как следствие экономической деятельности на их территории.
Предметом исследования выступают количественные закономерности изменения объемов загрязнения атмосферы под влиянием экономической деятельности и закономерности социальных последствий этих изменений.
Методологической и теоретической основой исследования послужили Указ Президента РФ «О концепции перехода Российской Федерации к устойчивому развитию» (от 01.04.1996г., № 440), Федеральный закон «Об охране окружающей среды (от 10.01.2002г., № 7-ФЗ), раздел «Окружающая среда и использование природных ресурсов» Методологических положений по статистике (том 1), труды отечественных и зарубежных ученых по проблемам экологии воздушной среды, статистического исследования взаимодействия общества и природы, оценки рыночных эффектов негативных экстерналий производственной деятельности.
Методическую основу диссертационного исследования образует совокупность методов статистической науки: метод сводки и группировки, графический метод, методы анализа связных динамических рядов, методы корреля-
6 ционного анализа и регрессионного моделирования в условиях ограниченности пространственно - динамической информации, методы многофакторного статистического прогнозирования. Обработка данных проводилась с использованием персонального компьютера на базе пакетов прикладных программ STATISTICA 5.5, Microsoft Excel ХР.
Информационную базу исследования составили данные Государственного комитета по статистике РФ, Министерства природных ресурсов РФ, Самарского областного комитета государственной статистики, информационные ресурсы INTERNET.
Научная новизна диссертационной работы заключается в разработке статистических закономерностей влияния экономических факторов на загрязнение воздушного бассейна городов Самарской области и социальных последствий этого загрязнения.
Научная новизна включает следующие элементы:
разработана система статистических показателей исследования причинно-следственных связей антропогенного загрязнения воздушного бассейна региона в целом и совокупности входящих в него городов;
дана количественная оценка динамики территориальной асимметрии нагрузки вредных выбросов в атмосферу на единицу площади и одного жителя Самарской области по ингредиентам загрязняющих веществ;
установлено взаимодействие трендов и случайных флуктуации динамических рядов показателей загрязнения атмосферы городов и показателей смертности проживающего в них населения;
определены временные лаги максимального статистического отклика уровня смертности населения (общей и младенческой) на колебания степени загрязнения атмосферы;
разработан массив панельных данных и построены в различных вариантах многофакторные регрессионные модели воздействия отраслей
и секторов экономики города на загрязнение его воздушного бассейна; выполнено прогнозирование объемов загрязнения атмосферы городов Самарской области при различных «сценариях» развития их экономики. Теоретическое значение работы состоит в том, что в ней предложена и апробирована на материалах Самарской области система методов статистического исследования экономических факторов антропогенного загрязнения атмосферы и социальных последствий этого загрязнения. Построены статистические модели зависимости объемов вредных выбросов в атмосферу городов от различных параметров экономической деятельности на их территории. Разработаны закономерности динамики уровня смертности населения городов (общей и младенческой) вследствие изменения нагрузки вредных выбросов в атмосферу на единицу территории и одного жителя. Работа представляет комплексное статистическое исследование, объединяющее теоретические принципы и методы исследования в области экономической статистики, статистики окружающей природной среды, демографической статистики регионального уровня, выполненное на информационном массиве, разработанном в пространственно-динамическом формате.
Практическая значимость исследования определяется возможностью применения его основных результатов и выводов в качестве информационного обеспечения при разработке государственных программ охраны воздушного бассейна экономических территорий различного уровня, выработке механизмов правового и экономического регулирования негативных воздействий производственной деятельности на окружающую среду, принятии управленческих решений в направлении повышения экологического благополучия населения, снижения уровня заболеваемости и смертности. Практическое значение определяется также тем, что материалы диссертационного исследования могут быть использованы в практике работы органов государственной статистики при комплексной оценке экологических последствий экономической деятель-
ности на территории регионов - субъектов РФ и городов, в учебном процессе по социально-экономической и региональной статистике.
Апробация работы и публикации .
Основные положения диссертации отражены в 6 научных публикациях объемов 1,68 п.л., в докладах на V международной экологической конференции студентов и молодых ученых «Экологическая безопасность и устойчивое развитие» (Москва, МГГУ, 2001г.), Всероссийской научно-практической конференции студентов и молодых ученых «Социально-экономические приоритеты регионального развития» (Самара, СГЭА, 2001г.), Всероссийской научно-практической конференции «Программирование регионального развития» (Самара, СГЭА, 2002г.).
Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, библиографического списка использованной литературы и приложений.
В первой главе выполнен анализ и дана оценка динамических взаимодействий параметров экономического развития страны и региона (Самарской области) и показателей загрязнения их атмосферы в рамках концепции «устойчивого развития». Определены социо - эколого - экономические взаимосвязи антропогенного воздействия на состояние воздушного бассейна региона как предмет статистического исследования. На основе структурирования указанных взаимосвязей разработана система показателей статистического исследования экономических факторов и социальных последствий антропогенного загрязнения атмосферы региона и городов в его составе. Проанализировано изменение во времени территориальной дифференциации нагрузки загрязняющих выбросов в атмосферу Самарской области (в целом и по ингредиентам).
Во второй главе выполнена декомпозиция динамических рядов показателей нагрузки загрязняющих выбросов на единицу территории и одного жителя городов области и показателей смертности их населения (общей и младенческой). Установлены количественные взаимосвязи между трендами указанных динамических рядов; определены сила и временные лаги статистического
влияния случайных флуктуации показателей загрязнения атмосферы на показатели смертности. Исследованы структурно-динамические изменения объема промышленного производства в Самарской области как факторы усиления неравномерности загрязнения воздушного бассейна данного региона.
В третьей главе разработан массив панельных данных статистического моделирования влияния экономической деятельности на загрязнение воздушного бассейна, включающий результативные и факторные показатели по 10 городам Самарской области за 1996-2001гг. Выполнен анализ эмпирических рядов распределения данных показателей, анализ их корреляционной связи и построены многофакторные регрессионные модели загрязнения атмосферы городов с включением различного набора экономических факторов. Получен прогноз возможных объемов загрязнения атмосферы по городам Самарской области при различных вариантах развития их экономики.
Антропогенное воздействие на состояние воздушного бассейна как предмет статистического исследования
В течение нескольких десятилетий в мире продолжается дискуссия об оптимальной, с точки зрения баланса «человек - окружающая среда», модели экономического развития. Оживленно обсуждаются концепции экоразвития, экологически безопасного развития, развития без разрушения и , наконец, концепция устойчивого развития, наиболее полно изложенная в докладе Комиссии Брундланд «Наше общее будущее», 1987г. [113].
Под устойчивым экономическим развитием понимается сбалансированное решение социально-экономических задач и проблем сохранения благоприятной среды и природно-ресурсного потенциала в целях удовлетворения потребностей нынешнего и будущего поколений. Для осуществления последовательного перехода Российской Федерации к устойчивому развитию на базе программных документов, принятых на Конференции ООН по окружающей среде и развитию (Рио-де-Жанейро, 1992г.) был принят Указ Президента РФ «О концепции перехода Российской Федерации к устойчивому развитию ( от 01.04.1996г. № 440) [58]. В данном указе определен ряд принципиальных задач, обеспечивающих устойчивое развитие страны и ее регионов, в том числе: стабилизация экологической ситуации в процессе выхода из экономического кризиса; экологизация экономической деятельности в рамках институциональных и структурных преобразований, становление новой модели хозяйствования и широкое распространение экологически ориентированных методов управления и, как результат, коренное улучшение состояния окружающей среды; ограничение хозяйственной деятельности пределами емкости экосистем на основе массового внедрения энерго-и ресурсосберегающих технологий, целенаправленных изменений структуры экономики, структуры личного и общественного потребления [58, с.2-3]. При формулировании задач и принципов устойчивого развития в данном Указе особый упор был сделан на то, что «... переход к устойчивому развитию Российской Федерации в целом возможен только в том случае, если будет обеспечено устойчивое развитие ее регионов» [58, с.4].
Приведенные положения Указа Президента РФ можно рассматривать как желаемый (оптимальный) вариант развития эколого-экономической системы страны и ее регионов. На вопрос, в какой мере задачи, поставленные в Указе, оказались реализованными на практике за время, прошедшее с момента его принятия, возможно ответить, используя данные статистики за период 1996-2001гг. и методы статистического анализа.
Одной из ключевых характеристик экологического благополучия в стране и конкретном регионе является состояние атмосферного воздуха. С учетом этого количественную оценку сбалансированности функционирования триады - природа, население, хозяйство - за указанный период возможно и целесообразно произвести в отношении именно данного компонента окружающей природной среды. Задачей статистического исследования в данном случае является количественная оценка зависимости по двум направлениям: 1 - влияние экологической деятельности на загрязнение воздушного бассейна страны и отдельных регионов; 2 - воздействие загрязнения атмосферы на заболеваемость населения, рождаемость, смертность, продолжительность жизни, миграцию, преступность и другие параметры физического и социального здоровья населения (рис. 1.1.1).
Загрязнение окружающей природной среды, в том числе атмосферного воздуха, возникающее вследствие хозяйственной деятельности человека, называется антропогенным загрязнением или давлением [82,с. 122].
Анализ влияния многолетней тенденции загрязнения воздушного бассейна городов Самарской области на индикаторы здоровья населения
В качестве методологической основы статистического исследования временных закономерностей воздействия загрязнения воздушного бассейна региона на состояние здоровья населения следует принять концепцию возможности разложения динамического ряда на три составляющие: 1 -основная тенденция (тренд); 2 - периодические колебания, связанные с влиянием сезонности и (или) цикличности развития изучаемого явления; 3 -случайные, или нерегулярные колебания (флуктуации) [15, с. 6; 89, с. 369; 93, с. 397; 112, с. 51; 114, с. 98].
Опираясь на данную концепцию, достижение поставленной цели исследования возможно обеспечить за ряд последовательных этапов. На первом этапе по Самарской области в целом и городам в ее составе необходимо разработать статистические модели трендов многолетних динамических рядов факторных и результативных показателей реакции состояния здоровья населения на антропогенное загрязнения атмосферы.
Второй этап исследования должен заключаться в установлении количественной зависимости между параметрами трендов показателей загрязняющего воздействия и индикаторов здоровья населения. Тем самым может быть дан ответ на вопрос: имеется ли в рассматриваемом регионе устойчивое воздействие многолетней тенденции антропогенного загрязнения атмосферы на основную тенденцию изменения в длительном периоде состояния здоровья населения. На третьем этапе необходимо установить наличие статистической зависимости между случайными колебаниями («флуктуациями») загрязнения атмосферы относительно многолетней тенденции и случайными колебаниями индикаторов здоровья населения, выполнить аппроксимацию установленной зависимости соответствующими алгебраическими уравнениями. При этом следует предусмотреть, что наиболее значительное влияние случайных флуктуации загрязнения атмосферы относительно многолетней тенденции на колебания индикаторов здоровья населения может проявляться с задержкой во времени (лагом).
Применение изложенной методики позволит установить количественную меру влияния ожидаемых (трендовых) значений загрязнения атмосферы, а также случайных колебаний загрязняющего воздействия относительно тренда на значения индикаторов здоровья населения. Сравнение параметров статистических уравнений по отдельным территориям региона (в данном исследовании - городам Самарской области) дает возможность выявить общие и специфические территориальные закономерности влияния экологического фактора на динамику показателей физического здоровья населения.
В качестве информационной базы для выполнения перечисленных этапов исследования послужили статистические данные по городам Самарской области, представленные динамическими рядами факторных и результативных показателей за период 1985-2001гг. В их составе - факторные показатели, отражающие антропогенное загрязнение воздушного бассейна: количество веществ, отходящих от всех источников загрязнения (в расчете на один кв. км территории и одного жителя); количество веществ, выброшенных в атмосферу без очистки (в расчете на те же единицы); общее количество выброшенных в атмосферу вредных веществ, т.е. без очистки и после очистки (в расчете на указанные единицы). Используемые результативные показатели представляют индикаторы здоровья населения, в качестве которых оказалось возможным использовать лишь два статистических показателя, по которым в территориальных органах государственной статистики имеются годовые значения за весь рассматриваемый период: общий коэффициент смертности и коэффициент младенческой смертности
Результаты аппроксимации трендов вышеуказанных показателей линейными уравнениями представлены в таблицах 2.1.1, 2.1.2. По данным указанных таблиц можно сделать ряд обобщений. Во-первых, как показывают значения коэффициентов детерминации, уравнение прямой линии - достаточно надежное средство аппроксимации трендов динамики рассматриваемых показателей за период 1985-2001гг. Как по Самарской области в целом, так и по представленным в таблицах городам объясняемая вариация колеблется в интервале 74,4%-97,9% и в большинстве случаев превышает 95%. Это означает, что колебания показателей за пределами объясненных с помощью линейной модели тренда можно отнести к случайным флуктуациям.
Панельные данные статистического моделирования антропогенного воздействия на состояние атмосферы городов региона
Разработка статистических моделей причинно-следственных связей в стохастических системах (в том числе социо - эколого-экономических), прежде всего, требует оценки корреляционной зависимости между переменными, характеризующими исследуемую систему. Условием адекватности оценки корреляционной связи, получаемой на основе метода наименьших квадратов, реальной зависимости является необходимость подчинения совокупности значений всех исследуемых признаков нормальному закону распределения. Данное условие в рамках настоящего исследования требует анализа степени соответствия эмпирического распределения значений каждого показателя (результативного и факторных) в сформированном массиве панельных данных нормальному закону распределения. Для проверки гипотезы соответствия нормальному закону распределения фактических данных по каждому показателю использованы базовый критерий согласия: Колмогорова-Смирнова (Табл. 3.2.1.)
Визуальное представление о характере распределения значений результативного показателя (Var2 - выбросы загрязняющих веществ в атмосферу города, тыс. т.) панельных данных по десяти городам Самарской области за период 1996-2001гг. дает график (рис. 3.2.1.)- Аналогичные графики распределения значений факторных переменных массива панельных данных представлены в Приложении IX. Как следует из значений статистики х2 - Пирсона и статистики Колмогорова-Смирнова при соответствующих уровнях значимости (а=0,05), эмпирическое распределение большинства наблюдаемых переменных существенно отличается от теоретического; гипотеза соответствия нормальному закону не подтверждается. Лишь по двум факторным переменным (Varl3 и Varl6), характеризующим степень износа основных фондов в целом по отраслям и, в частности, - на транспорте вероятность согласованности с гипотезой нормального распределения существенна. Значение вероятности в этих случаях по критерию х2 - квадрат составило 0,588 (Var 13) и 0,718 (Var 16), что свидетельствует об однородности степени изношенности основных фондов в отраслях экономики по городам Самарской области и стабильности степени их изношенности в динамике. Однако, эти значения вероятности соответствия распределений также не подтверждают высокой надежности воспроизведения эмпирического распределения теоретическим, соответствующим нормальному закону. Необходимость подчинения распределения совокупности по результативному и факторным признакам нормальному закону в ряде работ рассматривается как обязательное условие корреляционного анализа [5,6, 15, 77]. Однако, это широко распространенное утверждение доказательно опровергается в монографии В.П. Трофимова. Автор указывает на то, что «...особое место в математико-статистических моделях, в том числе и в моделях МНК, занимает условие нормальности распределения, роль которого в статистической литературе нередко преувеличивается» [97, с. 118]. И далее, в результате ряда логических выкладок приходит к выводу: «...Проведенный анализ показывает, что все представляющие практический интерес оценки и критерии, применяемые при измерении корреляционных связей, отличаются высокой устойчивостью к отклонениям от нормальности распределения даже при небольшом объеме совокупности. Поэтому математико-статистические модели измерения корреляционных связей, основанные на предпосылки нормальности распределения, следует рассматривать, скорее, как вспомогательный математический инструмент, позволяющий сравнительно простым путем получать результаты, служащие хорошей аппроксимацией при любых распределениях признаков» [там же, с. 127-128]. На применимость метода наименьших квадратов для расчета параметров корреляционной связи при отклонении распределений признаков от нормального закона указывают также И.И.Елисеева и М.М.Юзбашев [31, с. 195]. Однако, авторы делают существенное добавление: «...при значительном отклонении распределений признаков от нормального закона нельзя оценивать надежность выборочного коэффициента корреляции, используя параметры нормального распределения вероятностей или распределения Стьюдента» [там же]. Таким образом, существенная асимметричность распределений значений показателей, характеризующих факторы и результаты антропогенного воздействия на состояние воздушного бассейна городов Самарской области, не является препятствием для адекватной оценки силы корреляционной связи между данными показателями.
