IX Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2017

Охрана моря и океана – одна из глобальных проблем человечества. Рассмотрены объемы загрязнения бассейнов Балтийского и Карского морей. На основании статистических данных за 23 года построены модели парной линейной регрессии. Статистически оценено качество разработанных моделей. За последние 20 лет выявлено достоверное снижение объемов загрязнений, для бассейна Балтийского моря загрязнения снижаются со скоростью 0,03 миллиарда кубических метров в год, для бассейна Карского моря со скоростью 0,09 миллиардов кубических метров в год.

Summary

Protection of the sea and ocean is one of the global problems of mankind. Consider the amount of pollution in the basins of the Baltic and Kara seas. On the basis of statistical data for the 23 years of the constructed model pair-wise linear regression. Statistically evaluated the quality of the developed models. Over the past 20 years revealed a significant decrease of pollution to the Baltic sea basin pollution are reduced with a velocity of 0.03 billion cubic metres per year, for the basin of the Kara sea at a speed of 0.09 billion cubic meters per year.

В последние годы особенно остро встала проблема ухудшения экологического состояния водных объектов, связанная с поступлением таких загрязняющих веществ, как нефть, пестициды, тяжелые металлы, радиоизотопы, которые вместе со сточными водами поступают в водотоки и вызывают последующее загрязнение акватории морей. Через атмосферу в водные источники попадают газообразные токсические вещества, к которым относятся оксид углерода и оксид серы. Согласно официальным данным вместе с дождем в моря и океаны попадает порядка 50000 тонн свинца. Это вызывает рост патогенной микрофлоры вдоль береговой линии. Самоочищения вод в данном случае оказывается недостаточно. Загрязнения формируются в прибрежных водах крупных промышленных центров и узких рек, а также в районах интенсивного судоходства и добычи нефти. Весьма стремительно загрязнения распространяются течениями и оказывают вредное воздействие на зоны, наиболее богатые животными и растительностью, нанося серьезный ущерб состоянию морских экосистем.

Целью исследований стал анализ динамики загрязнений бассейнов Балтийского и Карского морей. Материал исследований основывался на официальных статистических данных Службы Государственной статистики Российской Федерации за многолетний период (1993-2015 годы). Исследования базировались на аппарате математической статистики.

Для анализа загрязненных сточных вод по бассейнам Балтийского и Карского моря использованы данные, приведенных в Таблице 1.

Таблица 1. Объем сброса сточных вод по бассейнам морей РФ, миллиарды кубических метров

Год	Бассейн Балтийского моря	Бассейн Карского моря
1993	2,5	5,3
1994	2,3	5,0
1995	2,3	5,2
1996	2,2	4,7
1997	2,2	4,4
1998	2,2	4,2
1999	2,2	4,1
2000	2,2	4,2
2001	2,1	4,2
2002	2,0	4,1
2003	2,0	4,0
2004	2,0	3,8
2005	2,0	3,8
2006	1,9	3,8
2007	1,9	3,8
2008	1,9	3,9
2009	1,8	3,5
2010	2,0	3,3
2011	1,9	3,2
2012	1,8	3,0
2013	1,8	3,0
2014	1,7	3,2
2015	1,7	3,1

Факторные поля приведены на рисунках 1 и 2. Анализ расположения точек на факторных полях позволил выдвинуть предположение об обратной линейной зависимости объема загрязнения от времени. Для математической модели процесса предложено использовать уравнение парной линейной регрессии с оценкой его статистического качества.

Рисунок 1. Факторное поле и линия тренда объема загрязнения Карского моря

Рисунок 2. Факторное поле и линия тренда объема загрязнения Балтийского моря

Уравнения регрессии, описывающие точки факторных полей, следующие:

Карское море:

y = - 0,094x + 5,081

Балтийское море:

y = -0,029x + 2,379,

где У – объем сброса сточных вод по бассейнам моря, млрд. кубических метров;

х – номер года подряд.

Статистические оценки качества полученных моделей приведены в Таблице 2.

Таблица 2. Оценки качества регрессионных моделей динамики загрязнения

Параметр	Карское море	Балтийское море
R-квадрат	0,916	0,910
Стандартная ошибка	0,198	0,064
Наблюдения	23	23
Значимость F	0,00	0,00
p-Значение для свободного члена уравнения	0,00	0,00
p-Значение для коэффициента при Х	0,00	0,00
Критерий Дарбита-Уотсона	1,3	1,42
Критерий поворотных точек	10	13

Для проверки качества уравнения регрессии использовался коэффициент детерминации R²:

R² = , (1)

где – значения Y, вычисленные по модели; y_i – экспериментальные значения y; – среднее значение y по исходным данным; n – число наблюдений;

Коэффициент детерминации показывает, какой процент вариаций зависимой переменной обусловлен включенными в модель объясняющими переменными. Коэффициенты детерминации для обеих моделей имели высокие значения (больше 0,9), что свидетельствовало о достаточной степени связи объясняющей переменной с результирующим показателем.

Проверка значимости отдельных коэффициентов регрессии проведена по t-критерию Стьюдента путем проверки гипотезы о равенстве нулю каждого коэффициента регрессии. Коэффициенты регрессии для обеих моделей статистически значимы, так как их р-значения практически равны нулю (меньше принятого уровня значимости 0,05).

Критерий поворотных точек с 5% уровнем значимости равен 10. Поскольку число поворотных точек больше критического значения, обе модели считаются адекватными, а ряд остатков случайным.

Проверка отсутствия автокорреляции ряда остатков выполнена по критерию Дарбита-Уотсона. Полученные значения принадлежат допустимому интервалу при уровне значимости 5% и гипотеза о независимости ряда остатков принимается, модели признаны адекватными.

Статистические оценки качества полученных уравнений парной регрессии позволяют сделать вывод об их приемлемости. За последние 20 лет выявлено достоверное снижение объемов загрязнений, для бассейна Балтийского моря загрязнения снижаются со скоростью 0,03 миллиарда кубических метров в год, для бассейна Карского моря со скоростью 0,09 миллиардов кубических метров в год.

Заключение

Загрязнения морей способствуют изменению важных характеристик климата на планете, сокращению численности морских обитателей. При анализе динамики объемов загрязнения Балтийского и Карского морей выявлена позитивная тенденция снижения объемов загрязняющих веществ. Принимаемые меры по очищению морей можно считать действенными. Мертвый океан - мертвая планета, а значит, и все человечество.

Список литературы

1. Авакян А.Б., Широков В.М.: Рациональное использование водных ресурсов: Учебник для геогр., биол. и строит. спец. вузов — Екатеринбург, изд-во «Виктор», 1994. — 320 с.

2. Новиков Ю. В., « Экология, окружающая среда и человек» Москва: ФАИР-ПРЕСС, 2003 г.

3. Сергеев Е. М., Кофф. Г. Л. «Рациональное использование и охрана окружающей среды городов» - Москва: Высшая школа, 2001 г.

4. Снежко В.Л. Современные способы обработки данных гидравлического эксперимента: Монография / В.Л. Снежко. М.: Издательство РГАУ-МСХА, 2015.

Код для цитирования: Скопировать