Национальный исследовательский университет Высшая школа экономики Отделение статистики, анализа данных и демографии

Национальный исследовательский университет
Высшая школа экономики
Отделение статистики, анализа данных и демографии
факультета экономики
Профиль специальных дисциплин «Статистика и
демография»
Кафедра демографии
БАКАЛАВРСКАЯ РАБОТА
«Статистический анализ влияния качества окружающей среды
на население»
Выполнила
студентка группы № 4СД
Ганичева А. Н.
Научный руководитель
Козлов В. А.
Москва 2014
Оглавление
Введение ................................................................................................................... 3
Глава 1. Методологические основы изучения влияния экологии на здоровье
и продолжительность жизни .................................................................................. 6
1.1 Основные определения ..................................................................................... 6
1.2 Теоретическое обоснование влияния окружающей среды на состояние
здоровья населения ................................................................................................. 9
Глава 2. Обзор экологической и демографической ситуации в РФ ................. 13
2.1 Общая характеристика состояния окружающей среды в России .............. 13
2.2 Демографическая ситуация и состояние здоровья в Российской
Федерации .............................................................................................................. 23
Глава 3. Статистический анализ влияния загрязнения воды и воздуха на
продолжительность
жизни
и
смертность
от
новообразований
и
респираторных заболеваний ................................................................................ 36
3. 1 Методология и данные .................................................................................. 36
3.2 Регрессионный анализ влияния качества окружающей среды на население
................................................................................................................................. 39
Заключение ............................................................................................................ 44
Список литературы ............................................................................................... 46
Приложение ........................................................................................................... 48
2
Введение
Одной из глобальных проблем, с которой столкнулось человечество в
XXI веке, является состояние окружающей среды, оставленное в наследство
от предыдущих поколений, когда реальный ущерб экологии в целом для
всего мира казался чем-то абстрактным и несущественным. Однако в
настоящий момент, изменения, произошедшие с природой, актуальны
практически для всех государств в мире, которые тем или иным образом
решают проблемы защиты окружающей среды.
Для Российской Федерации, как для поставщика природных ресурсов и
как для страны, занимающей большую территорию с разнообразными
природными зонами, экологические проблемы носят актуальный характер.
В последнее время исследователи стали обращать больше внимания на
то, как качество окружающей среды влияет на демографические показатели,
такие как продолжительность жизни, здоровье, в том числе репродуктивные.
Данный вопрос является актуальным как для развитых, так и для
развивающихся стран, так как везде наблюдается высокая антропогенная
нагрузка, которая непосредственно отражается на экологии.
Проблема данного исследования - негативное влияние загрязнения
окружающей среды на здоровье и смертность населения регионов России.
Представленная проблема представляет сложность, так как существует ряд
трудностей с ее решением: неоднородность регионов России по состоянию
экологии
и
по
демографическим
показателям
искажает
общую
характеристику страны и затрудняет эффективное решение проблемы.
Например, в России во многих городах качество воды и воздуха не отвечает
нормам, в то время как в тех же регионах в сельской местности наблюдается
довольно благоприятная экологическая обстановка.
Объектом исследования является демографическая ситуация в регионах
России.
3
Предметом - взаимосвязь между загрязнением и продолжительностью
жизни
и
смертностью
от
респираторных
и
злокачественных
новообразований.
Основная
цель
статистического
данной
анализа
работы
влияния
заключается
загрязнения
в
воды
и
проведении
воздуха
на
продолжительность жизни и смертность от указанных выше заболеваний в
Российской Федерации, а также и получение научно-обоснованных выводов,
позволяющих предсказать развитие ситуации касательно дальнейшего
развития ситуации.
В процессе исследования необходимо выполнить следующие задачи:
 рассмотреть
основные
понятия,
используемые
в
статистике
окружающей среды и в демографии;
 проанализировать общую ситуацию в сфере экологии в России в
последние годы;
 описать демографическую ситуацию в России в настоящее время;
 провести статистический анализ влияния загрязненности воды и
воздуха
на
продолжительности
жизни
и
смертности
от
злокачественных новообразований и от респираторных заболеваний, в
том числе выполнить анализ региональных различий и разделение
регионов на кластеры по качеству окружающей среды.
Используемые при расчетах и описании данные основываются на
официальных статистических данных Росстата, а также министерств и
ведомств,
деятельность
экологическим
которых
контролем
и
связана
охраной
с
природопользованием,
окружающей
среды,
и
здравоохранением.
Работа состоит из трех глав. В первой главе рассматриваются основные
понятия и показатели, которые используются при изучении окружающей
среды и населении, а также производится обзор литературы по тематике
данной
работы.
Вторая
глава
посвящена
общей
характеристике
экологической и демографической (в первую очередь в области смертности и
4
продолжительности жизни) ситуации в РФ. В третьей главе производится
непосредственно статистический анализ влияния загрязнения воды и воздуха
на продолжительность жизни и на смертность от онкологических и
респираторных заболеваний. В конце работы представлен список источников
данных и литературы, а также приложение.
5
Глава 1. Методологические основы изучения влияния
экологии на здоровье и продолжительность жизни
1.1 Основные определения
Перед тем как приступить к статистическому анализу, необходимо
обозначить основные понятия и показатели, которые характеризуют
состояние окружающей среды и здоровья населения. Именно этому вопросу
будет посвящен данный параграф.
В соответствии с методологией Федеральной Службы Государственной
Статистики РФ, окружающей средой называется «совокупность компонентов
природной среды, природных и природно-антропогенных объектов, а также
антропогенных
объектов.
К
ним
относятся:
земля,
недра,
почвы,
поверхностные и подземные воды, атмосферный воздух, растительный,
животный мир и иные организмы, а также озоновый слой атмосферы и
околоземное космическое пространство, обеспечивающие в совокупности
благоприятные условия для существования жизни на Земле» [19].
Загрязнением
окружающей
среды
является
«поступление
в
окружающую среду вещества и (или) энергии, свойства, местоположение или
количество которых оказывают негативное воздействие» [19]. В рамках
данной работы, более подробно будут рассмотрены понятия загрязнения
воздуха и воды.
Под загрязнением воздуха понимается повышенное содержание
вредных примесей в атмосфере. Выделяют наиболее распространенные
выбросы загрязняющих атмосферу веществ от стационарных источников и
автомобильного транспорта: диоксид серы, оксиды азота, оксид углерода,
летучие органические испарения.
Загрязнение воды характеризуется любыми изменения физических,
химических и биологических свойств воды в водоемах в связи со
сбрасыванием в них веществ, которые делают воду данных водоемов
6
опасной для использования, нанося ущерб народному хозяйству, здоровью и
безопасности населения. Одной
из работ, рассматривающих проблему
загрязнения воды, является статья «Global water pollution and human health»
[5].
Согласно
пресноводных
ей,
более
ресурсов
одной
трети
используются
доступных
в
возобновляемых
сельском
хозяйстве,
промышленности и в быту. В большинстве своем данные области
применения воды загрязняют ее химическими веществами, таким образом,
химическое загрязнение пресноводных вод стало предметом озабоченности
многих стран мира.
Основными источниками загрязнения водоемов является недостаточно
очищенные сточные воды. Загрязняющие вещества, попадая в природные
водоемы, приводят к качественным изменениям воды, которые в основном
проявляются
в изменении
физических
свойств воды, в изменении
химического состава воды.
Источниками химических загрязнений можно назвать: сельское
хозяйство (пестициды); нефтяные и бензиновые пятна; промышленные и
городские сточные воды; места захоронения опасных отходов (химикаты
могут попасть в воду через грунт); повседневная химия, свалки [5].
Качество питьевой воды определяется в соответствии с Всемирной
организации здравоохранения (ВОЗ) такими показателями как:
• неорганические вещества (в большей части тяжелые металлы,
нитраты и нитриты);
• органические вещества, пестициды;
• вещества, используемые для дезинфекции питьевой воды (в основном
разнообразные соединения брома и хлора);
• вещества, оказывающие влияние на вкус, цвет и запах питьевой воды
[10].
В
качестве
демографической
составляющей
данной
работы,
рассмотрим такие показатели как ожидаемая продолжительность жизни при
рождении и показатели смертности от заболеваний.
7
Ожидаемая
продолжительность
жизни
при
рождении
(средняя
продолжительность предстоящей жизни) - интегральный демографический
показатель, характеризующий уровень смертности населения; это число лет,
которое проживет человек в среднем при рождении из данного поколения
родившихся при условии, что на всем протяжении жизни этого поколения
смертность в каждой возрастной группе будет оставаться неизменной на
уровне расчетного периода [8].
В качестве показателя, характеризующего здоровье в регионах России,
будут использованы стандартизированные коэффициенты смертности от
злокачественных новообразований и от болезней органов дыхания. Причина
выбора стандартизированного коэффициента, а не общего, обусловлена тем,
что общий коэффициент смертности сильно зависит от возрастной структуры
населения.
Злокачественными
новообразованиями
называются
избыточные
разрастания тканей, состоящие из изменившихся клеток организма,
утративших свою форму и функции. Особенностью их является то, что они
продолжают размножаться и после прекращения действия факторов,
вызвавших злокачественные новообразования, прорастают в окружающие
ткани и разрушают их [14].
К респираторным заболеваниям (болезням органов дыхания) относят
болезни дыхательной системы, то есть системы органов, проводящих воздух
и участвующих в газообмене между организмом и окружающей средой.
Большинство острых заболеваний дыхательных путей и легких вызываются
вирусами, бактериями, паразитическими грибками [14].
Основными
причинами смертности в данной группе болезней являются хронический
бронхит,
пневмония,
бронхиальная
астма,
острые
респираторные
заболевания грипп [21].
Описав основные понятия, с которыми предстоит столкнуться в
дальнейшей работе, перейдем к обоснованию актуальности данного
8
исследования
и
обзору
литературы
на
данную
тематику,
которые
представлены в следующем параграфе.
1.2 Теоретическое обоснование влияния окружающей среды на
состояние здоровья населения
В последнее время исследователи стали обращать все большее
внимание на то, как экологическая обстановка влияет на демографические
показатели. Среди зарубежных исследователей следует отметить такие имена
Брюнекриф Б., Шварценбах Р., Земп Е., Гринстоунек М., Шиндлер С.,
Докери Д., Холгейт С. В отечественной науке наиболее серьезные
исследования были проведены Ревичем Б.А., Авалиани С.Л., Кликушина Е.Г.
Ревич Б.А. в статье "Роль окружающей среды как фактора смертности
населения России" считает, что неблагоприятные факторы окружающей
среды находятся на втором месте по причинам смерти, уступая первое место
социальным факторам, а именно
образу жизни: курение (в том числе
пассивное), алкоголь, наркотики, низкая физическая нагрузка [16].
Катлер Д. и Миллер Дж. в работе «The role of public health improvements
in health advances: the 20th century united states» доказывают, что загрязнение
воды вносит существенный вклад в здоровье человека и остается проблемой
для развивающихся стран [2].
Так, авторы подтверждают гипотезу о влиянии технологий очистки
воды на смертность на историческом примере крупных городов Америки в
начале 20 века, когда инфекции являлись основной причиной смерти в
городах,
так как через воду передавалось большинство смертельных
инфекционных заболеваний (туберкулез, пневмония, брюшной тиф и
прочее). В 2000, одна пятая проб воды, взятых из систем водоснабжения, не
отвечает стандартам качества. 1% из 1.7 миллионов смертей, приходящихся
на
желудочно-кишечные
инфекции,
обеззараживания воды.
9
можно
предотвратить
путем
Воздействие загрязнения воздуха на здоровье стало в последние годы
предметом интенсивного изучения. Однако если в середине XX века
исследования были посвящены влиянию диоксида серы, который в больших
объемах выбрасывают в атмосферу предприятия тяжелой промышленности,
то последние работы обращают внимание на фотохимический смог. Это
явление представляет собой смесь газов и аэрозольных частиц, исходящих от
транспорта и стационарных источников, которые накапливаются в атмосфере
и поглощают солнечное излучение. Первыми внимание к этой проблеме
подняли такие города как Лос-Анджелес и Мехико [1].
Европейское «the APHEA (Air Pollution and Health: a European
Approach)», а также американское «the National Mortality, Morbidity and Air
Pollution Studies (NMMAPS)» исследования на основе данных о смертности и
содержании в атмосфере мелких взвешенных частиц PM10 установили, что с
ростом концентрации в воздухе вредных веществ росла смертность от
респираторных и сердечно-сосудистых заболеваний [1].
Еще одно долгосрочное исследование влияния P10, диоксида азота и
диоксида серы на заболеваемость было проведено в Швейцарии, где
концентрация вредных веществ в воздухе относительно высока из-за горной
местности. Была установлена связь концентрации вредных частиц с
симптомами бронхита [7].
Не смотря на то, что количество выбросов относительно мировых
мегаполисов в Москве находит почти на одном и том же уровне и имеет
тенденцию к сокращению, природные аномалии меняют ситуацию. Так,
уровень выброса озона и PM10 в период аномальной жары возрастает, это
зависимость подтверждается статистически в исследование «Климатические
условия, качество атмосферного воздуха и смертность населения Москвы в
2000-2006 гг.» [17]. Таким образом, уровень загрязненности воздуха связан с
температурой.
Также
Ревич Б.А. и Шапошников Д.А в указанной выше работе
устанавливают связь между теплыми или холодными волнами и качеством
10
воздуха и смертностью населения Москвы. К примеру, во время аномальной
жары 2010 г. смертность населения Москвы выросла по всем крупным
классам причин смерти на 11 тысяч случаев по сравнению с июлем –
августом 2009 г., причем в августе во время пожаров произошел более резкий
ее рост от заболеваний органов дыхания (табл. 1), значительный рост от
инфекционных и паразитарных заболеваний (на 61,5%), новообразований (на
70,2%), от внешних причин (на 52,9%). Из внешних причин в наибольшей
степени выросла смертность от суицидов в июле на 63 случая (101,6%) и в
августе на 38 случаев (52,1%).
Таблица 1.
Волна аномальной жары и смертность в Москве в 2010 г
Показатель
Июль
Число дней с температурой выше многолетней среднемесячной на 5°С 27
Дополнительная смертность в 2010 г. по сравнению с 2009 г., абс. (%)
Август Всего
18
45
+4 824 +6 111
+10 935
(50,7)
(68,6)
(59,6)
в том числе от:
51,5
66,1
58,8
болезней системы кровообращения, %
59,1
110,1
84,5
болезней органов дыхания, %
56,3
66,7
61,5
инфекционных болезней, %
58,8
81,6
70,2
новообразований, %
48,0
57,8
52,9
внешних причин, %
Источник:[15]
Анализ показал, что пожилые люди сильно реагируют на повышение
температуры. Во время жары хронические заболевания органов дыхания
усугубляется и наблюдается скачок смертности. Холодная волна оказывает
существенное влияние на уровень смертности в возрасте старше 75 лет, и это
также привело к дополнительным смертям лиц в возрасте до 75 возраста [17].
Негативному влиянию загрязнения воздуха на продолжительность
жизни посвящена отдельная группа работ. Исследование «Evidence on the
11
impact of sustained exposure to air pollution on life expectancy from China’s Huai
River policy» касается проблемы загрязнения воздухи в Китае вдоль реки
Хуай. Исследователи из Массачусетского технологического института,
Университет Цинхуа, Пекинского университета и Еврейского университета
обнаружили, что использование угля для отопления среди северян Китая
привело к сокращению продолжительности жизни, по крайней мере, на пять
лет в 1990-х годах по сравнению с жителями юга. Согласно расчетам,
средняя продолжительность жизни на севере Китая примерно на 5,5 лет
меньше, чем на юге из-за повышенной сердечно-сосудистой заболеваемости
и смертности [6].
Еще
одним
трудом
на
данную
тему
является
американское
исследование «Fine-Particulate Air Pollution and Life Expectancy in the United
States». В работе рассматривается воздействие мелких твердых частиц в
воздухе на заболеваемость и смертность, а также делается предположение,
что
устойчивое
снижение
загрязнения
воздуха
приведет
к
росту
продолжительности жизни. На основе данных о продолжительности жизни,
социально-экономического статусе и демографических характеристиках и
загрязнении воздуха для 211 окружных подразделений в 51 городах США за
конец XX века были построены регрессионные модели. Анализ данных
потвердил, что снижение воздействия загрязнения окружающей среды с
помощью очистки воздуха от микрочастиц способствовало увеличению
продолжительности жизни в Соединенных Штатах [4].
Таким
образом,
загрязнение
окружающей
среды
оказывает
существенное влияние на здоровье населения и на демографическую
ситуацию в стране. Из этого следует, что качество воздуха и воды является
проблемой, требуемой анализа.
12
Глава 2. Обзор экологической и демографической ситуации в
РФ
2.1 Общая характеристика состояния окружающей среды в России
Экология Российской Федерации характеризуется рядом различных
экологических проблем. Многие из них были унаследованы от Советского
Союза, где экономическая деятельность часто приводила к загрязнению
окружающей среды, особенно в тяжелой промышленности и добычи
полезных ископаемых. В то время как власти считали, что экологические
проблемы незначительны и не требуют внимания. В результате, по
некоторым оценкам, к концу 1990-х годов около 40% территории России
имело серьезные экологические проблемы, такие как вырубка лесов,
радиоактивное загрязнение, загрязнения воздуха и воды [3]. Неблагоприятное
воздействие человеческой деятельности распространилось на биосферу,
атмосферу, гидросферу, литосферу. За последние 100 лет в России исчезли
несколько тысяч гектаров хвойного леса, были добыты несколько миллионов
тон полезных ископаемых, сильно загрязнена
касается загрязнения почвы, воздуха
атмосфера и вода. Что
воды, то они являются причинами
многих заболеваний людей. Все это может привести к необратимым
изменениям в природных системах, подрыва естественных условий и
ресурсов существования человека.
Качество атмосферного воздуха
Среди наиболее важных проблем экологической сферы России
выделяется высокий уровень загрязнения атмосферы. Качество атмосферного
воздуха в стране по-прежнему остается очень низким. К главным источникам
источники загрязнения воздуха относят
промышленные предприятия, что
выбрасывают в атмосферу немалое количество вредных отходов. Все это
приводит к тому, что в городах складывается определенный тип климата, где
становится частым такое явление, как смог и кислотные дожди. К наиболее
экологически опасным отраслям промышленности причисляют добычу угля
13
и нефти энергетику, производство промышленных материалов (особенно,
металлургические комплексы), а так же военно-промышленные комплексы. В
России ситуация усугубляется тем, что перечисленные комплексы зачастую
располагаются в одном месте.
На Рис. 1.
представлено количество выбросов загрязняющих
атмосферу веществ (тыс. тонн) по видам экономической деятельности в
России за 2011 год.
Рис. 1. Выбросы загрязняющих атмосферу веществ, отходящих от
стационарных источников, по видам экономической деятельности в 2011 г.
(тысяч тонн)
Источник: [19]
Нельзя не отметить такой источник загрязнения воздуха, как
автомобильный транспорт. В крупных городах, существует большое
скопление автомобилей, из-за их газа атмосфера загрязняется ещё больше.
Помимо этого, отмечается резкое повышение температуры
приводит к нарушению озонового слоя.
14
воздуха, что
Госкомстат, приводит следующую статистику основных показателей
охраны окружающей среды в России (Рис. 2.).
Рис. 2. Основные показатели охраны окружающей среды в России
Источник: Росстат
В 2012 году общий объём загрязняющих выбросов составил 32.5 млн.
т. (из них 19.6 млн. т - промышленные и 12.9 млн. т. - транспортные). Так, в
138 городах (57% городов) степень загрязнения воздуха оценивается как
15
высокая и очень высокая. В этих городах проживает 55,1 млн. человек, что
составляет 53% городского населения России. По данным, полученным от
Федеральной службы государственной статистики за 2012 год, наибольшие
объемы выбросов загрязняющих веществ в атмосферу зафиксированы в
Тюменской области (3519,782 тыс. тонн), Красноярском крае (2582,678 тыс.
тонн) и Ханты-Мансийском автономном округе (2429,574 тыс. тонн).
Максимум выбросов от передвижных источников наблюдается в Москве и в
Московской области, в первую очередь из-за большого абсолютного числа
автомобилей. Однако оценивая качество воздуха по комплексному индексу
загрязнения атмосферы, в тройку самых загрязненных городов вошли:
Новороссийск (36.0), Братск (28.0) и Красноярск (23.8) [11].
Представленные выше данные наглядно изображены на Рис. 3., где
наибольший объем выбросов в атмосферу загрязняющих веществ от
стационарных источников наблюдается в промышленных регионах России, а
именно: Красноярский край, Тюменская область, Ханты-Мансийский
автономный округ.
Более 1500
От 101 до 200
От 501 до 1500
От 51 до 100
От 201 до 500
50 и менее
Рис. 3.
Группировка субъектов российской федерации по объему
выбросов загрязняющих атмосферу веществ, отходящих от стационарных
источников, в 2011 г. (тысяч тонн)
Источник: Росстат
16
Разнообразие ландшафтов, степень антропогенной нагрузки, характер
использования территории – все это влияет на экологическое зонирование и
тем самым выделяет регионы по уровню загрязнённости окружающей среды.
С этой целью было проведено разделение регионов на группы по уровню
загрязнения окружающей среды с точки зрения состояния атмосферного
воздуха и уровня загрязнения водных ресурсов, а так же выделение регионов
с наибольшей заболеваемостью. Для кластеризации данных использовался
статистический пакет STATISTICA.
Для того чтобы классифицировать регионы по степени загрязненности
воздушного
пространства
вредными
выбросами
от стационарных и
передвижных источников загрязнения, в качестве измерителей качества
воздуха
было
использовано
два
показателя:
плотность
загрязнения
территории (тонн/кв. км), объем загрязняющих выбросов на 1 человека (кг).
Методом k-средних с числом кластеров 3 регионы разделились на три
группы. Результаты кластерного анализа представлены на Рис. 4.
3,5
3,0
2,5
2,0
1,5
1,0
0,5
0,0
-0,5
-1,0
-1,5
плотность загрязнения
объем зягрязнения на чел.
Variables
Рис. 4.
Кластер 1
Кластер 2
Кластер 3
Кластерный анализ загрязненности атмосферного воздуха.
График средних значений переменных.
17
Результаты, представленные на Рис.4., показывают, что Кластер 2
выделяется по значениям средних показателей загрязнения атмосферного
воздуха. В эту группу с высокой степенью загрязнения попали 6 регионов:
крупные города с большим скоплением автомобильного транспорта (города
Москва и Санкт-Петербург) и регионы с нефтегазовой промышленностью и
металлургией (Тюменская область, Ханты-Мансийский автономный округ,
Кемеровская область и Красноярский край). Для них характерна наибольшая
плотность загрязнения территории и наибольшее количество загрязняющих
выбросов на одного человека. К среднему уровню относятся 15 регионов из
Кластера 1, среди которых Московская область, Челябинская область,
Красноярский край. В группу наиболее благоприятных вошел 61 субъект
(Кластер 3). Здесь отмечается относительно низкий объём загрязняющих
воздух веществ как на площадь, так и на число населения региона. Более
подробно ознакомиться со списком регионов каждого кластера можно в
Приложении 1.
Качество водных ресурсов
Качество воды на территории РФ зависит от местных условий. В
районах с интенсивным воздействием человека оно хуже. Несмотря на
наметившуюся в последние годы положительную тенденцию уменьшения
антропогенной нагрузки на отдельные водные объекты, адекватного
улучшения качества поверхностных вод не происходит. Основными
причинами являются: отсутствие на многих предприятиях необходимых
очистных сооружений; сброс неочищенных ливневых стоков с территорий
больших городов, промышленных и сельскохозяйственных предприятий;
большие
объемы
отложениях,
накопившихся
являющихся
загрязняющих
источниками
веществ
вторичного
в
донных
загрязнения
поверхностных вод. Наибольшие объемы сбросов сточных вод приходятся на
Дон, Кубань и Волгу. Связано это с развитым сельским хозяйством в
прилегающих регионах, а также с многочисленными промышленными
зонами.
18
Что
касается
качества
водопроводной
воды,
то
по
данным
Министерства водных ресурсов России в 2011 году 29,6% проб воды в
местах
водозабора
водоснабжения
не
из
источников
соответствующих
централизованного
гигиеническим
питьевого
нормативам
по
санитарно-химическим показателям [9]. Наихудшее соответствие нормам
зафиксировано в Ханты-Мансийском автономном округе: 84,2% проб воды
из
источников
централизованного
водоснабжения
не
соответствуют
гигиеническим нормативам.
Рис. 5. Доля проб воды из источников централизованного питьевого
водоснабжения, не соответствующих гигиеническим нормативам, в % за
2011 г
Источник: [9]
С целью проведения сравнительного анализа регионов по степени
загрязнения
водных
ресурсов,
был
19
проведен
кластерный
анализ.
Группирование проводилось по таким признакам, как объем сброшенной
загрязненной сточной, шахтно-рудничной, карьерной и коллекторнодренажной воды (млн.куб.м) на душу населения, а так же на единицу
площади региона. Кластерный анализ методом k-средних с числом кластеров
4 показал следующие результаты (см. Рис. 6.).
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
-1
-2
-3
-4
загрязнение на чел
плотность загрязнения
Кластер 1
Кластер 2
Кластер 3
Кластер 4
Рис. 6. Кластерный анализ загрязненности водных ресурсов. График
средних значений переменных.
Как видно из Рис.6. , наибольший объем загрязненной воды характерен
для второго кластера (Высокий уровень загрязнения водных ресурсов). В
этот кластер вошли 6 регионов, включая промышленные регионы с развитой
металлургией, такие как Кемеровская, Мурманская и Челябинская области, и
целлюлозно-бумажной промышленностью (Архангельская и Иркутская
области и Карелия). Однако относительно плотности загрязнения водных
ресурсов лидером является первый кластер, состоящий Москвы и СанктПетербурга.
К группе со средним уровнем
загрязненности (Кластер 3)
относятся 22 региона, наиболее характерные из них: Московская и
Ленинградская области, Красноярский и Краснодарский край. Относительно
20
наилучшие показатели качества водных ресурсов зафиксированы в 52
субъектах страны (Кластер 4). Полный список регионов по кластерам
представлен в Приложении 2.
Состояние лесных ресурсов
Вырубка лесов – еще одна экологическая проблема, с которой
столкнулась Российская Федерация. Регионы, занимающиеся поставкой
древесины, значительно снизили запасы леса. Бесконтрольная и незаконная
вырубка и вывоз леса, а также ставшие традиционными лесные поджоги с
целью сокрытия незаконного промысла и горение торфяников привели к
ситуации, грозящей экологическим и экономическим бедствием. Тысячи
гектаров леса уничтожаются, а новые лесопосадки не восполняют потерь.
Россия располагает огромными лесными ресурсами – свыше 808 млн. га,
однако леса стремительно вырубаются и подвергаются пожарам, более 60%
которых произошли по вине человека [19]. Вырубка леса и пожары приводят
к изменению среды обитания, исчезновению животных, птиц, климатическим
изменениям.
Основными
составляющими
воспроизводства
лесных
ресурсов
обязательное лесовосстановление вырубок и регулируемое естественное
возобновление
лесов
на
непокрытых
лесом
землях.
В
2011
году
лесовосстановление было проведено на площади в 860,0 тыс. гектаров.
Наибольшая территория лесов была восстановлена в Хабаровском крае (68,7
тыс. Га) и в Республике Саха (Якутия) (60,3 тыс. Га). Однако на федеральном
уровне наибольшая площадь лесовосстановления наблюдалась в Сибирском
федеральном округе – 238,1 тыс. Га. [19].
Отходы производства и потребления
Отметим так же загрязнение почвы в нашей стране. Районы, что так
близки к промышленным предприятиям или большим городам, зачастую
представляют собой пустыри и горы мусора, а так же отвалы горных пород.
Утилизацию мусора в России практически не осуществляют. Отметим, что
совсем недавно в нашей стране было распространено в сельском хозяйстве
21
применение ядовитых химических веществ, в качестве борьбы с вредителями
и сорняками.
И не смотря на то, что данная тенденция уже отошла,
последствия загрязнения почвы останутся еще надолго. Не секрет. Какую
опасность для почвы несет нефтяное загрязнение на воде. Так, в Западной
Сибири в результате утечек при запуске нефтяных скважин и различных
аварий за год проливается около сотни раз больше нефти, чем её вмещает
нефтеналивной танкер. Все это способствует постоянной гибели флоры и
фауны, в т.ч. и в лесах тайги. Экологи подсчитали, что более двухсот тысяч
гектаров почвы в Западной и Восточной Сибири покрыты слоем нефти в 3-4
сантиметра.
Серьезные
опасения
вызывает
неудовлетворительное
состояние
полигонов промышленных и бытовых отходов. В регионах страны ежегодно
наблюдается
стабильный
рост
количества
отходов
производства
и
потребления, из которых используется и обезвреживается менее половины.
Полигоны твердых бытовых отходов практически повсеместно исчерпали
свои
возможности.
Многие
существующие
свалки
не
отвечают
элементарным требованиям санитарной и экологической безопасности.
Объем отходов производства и потребления в Российской Федерации в
2012 составил 5 007.9 млн.т. , что больше чем было в 2011 (4 303,32 млн. т).
При этом доля использованных и обезвреженных отходов уменьшилась на
0,1%, составив в 2011 г. 46,8%. Больше всего отходов образовывается в
Кемеровской области [11].
Рассмотрев основные проблемные области экологии Российской
Федерации, в дальнейшем при анализе внимание будет акцентировано на
состоянии атмосферного воздуха и на качестве водных ресурсов регионов.
Данный выбор обусловлен тем, что вода и воздух являются жизненно
важными
компонентами
окружающей
среды
и
имеют
постоянное
воздействие на человека.
В 2012 году президент утвердил «основы государственной политики в
области экологического развития России на период до 2030 года», но
22
говорить о ее результатах еще рано. Кроме того, проблемным регионам,
таким как Алтайский край, Ростовская область, Челябинская область,
необходим более строгий экологический надзор.
2. 2 Демографическая ситуация и состояние здоровья в Российской
Федерации
Начнем с общих характеристик населения нашей страны. Так, в 2014
году
отмечается
плотность
–
8,40
чел./км2.
Населения
в
стране
распространено неравномерно, так 65% всего населения проживают в
Европейской части России, между тем – территория европейской части
России составляет только 17% от всей территории. Урбанизация населения
составляет 73.87% за 2013 год. Урбанизация способствуют увеличению
концентрации антропогенной
нагрузки, вследствие чего интенсивнее
загрязняется окружающая среда. Это, в свою очередь, негативно влияет как
на физическое, так и на психическое состояние людей. Городская среда
может не поспевать за своим бурным ростом, так, во многих городах России
качество
воды
и
воздуха не отвечает
нормам.
В свою очередь,
неудовлетворительное состояние атмосферного воздуха и водных ресурсов
может привести к росту заболеваемости.
Для населения РФ характерна тенденция убыли населения, однако, с
2009 г численность населения возрастает. По данным Федеральной службы
государственной статистики численность населения составила 143,3 млн. в
2013 году. Причиной этому послужил миграционный прирост, но проблема
естественной убыли населения по-прежнему сохраняется, не смотря на то,
что данный процесс в настоящий момент находится не в такой острой фазе
как в 1990-начале 2000-х. На Рис.7. показана динамика числа рождений,
смертей и естественный прирост [20].
23
Рис. 7. Динамика рождаемости, смертности и естественного
прироста в Российской Федерации
Источник: [20]
Динамика
общих
коэффициентов
рождаемости
и
смертности
представлена на Рис.8.
Рис. 8. Динамика общих коэффициентов рождаемости и смертности
(на 1000 населения)
Источник: [13]
24
Несмотря на положительные тенденции, представленные на графике
выше, демографические показатели в регионах страны сильно отличаются.
Суммарный
коэффициент
рождаемости,
являющийся
наиболее
объективным показателем уровня рождаемости, для Российской Федерации
в 2012 году составил 1,691. Это число детей, которое родит одна женщина в
условном поколении за всю её жизнь при сохранении существующих
уровней рождаемости в каждом возрасте независимо от смертности и от
изменений возрастного состава [8]. Максимальное значение наблюдается в
Республике Тыва - 3,350, в то время как минимальное, равное 1,220, в
Ленинградской области [20]. Рождаемость по федеральным округам
выглядит следующим образом:
Рис. 9. Суммарный коэффициент рождаемости за 2012 год
Источник: Расчеты автора [20]
Несмотря на то, что уровень рождаемости в России недостаточен для
простого воспроизводства населения, он выше, чем во многих европейских
странах (Португалия – 1,28, Италия – 1,43, Германия – 1,38) [18].
Если рассматривать смертность, то для анализа ситуации потребуются
стандартизированные
коэффициенты смертности. Как и в случае с
коэффициентом рождаемости, здесь наблюдается сильный разброс значений.
25
Стандартизированный коэффициент смертности для Российской Федерации
в 2012 году составил 1085,9 (количество умерших на 100 тысяч населения)
для обоих полов, и 1555,7 - для мужчин, 765,2 - для женщин. Наименьший
показатель зафиксирован в городе Москва - 727,9 (для мужчин и женщин), а
наибольший - 1855,8 – в Чукотском автономном округе [13]. По
федеральным округам, как для мужчин, так и для женщин, максимальное
значение стандартизированных коэффициентов смертности принадлежит
Дальневосточному федеральному округу (см. Рисунок 10).
Рис. 10 . Стандартизованные коэффициенты смертности от всех
причин за 2012 год
Источник: Расчеты автора [13]
Ожидаемая продолжительность жизни при рождении в 2012 году
составила 64,56 лет для мужчин и 75,86 лет – для женщин. Относительно
высокие показатели наблюдаются в Северо-Кавказском федеральном округе
и Центральном ФО, худшие – в Дальневосточном ФО [20].
26
Рис. 11. Ожидаемая продолжительность жизни при рождении в 2012
год
Источник: Расчеты автора [20]
Так,
дольше всех проживут женщины и мужчины Республики
Ингушетия (80,72 лет и 74,43 лет) и Москвы (79,59 лет и 71,60 лет ), а менее
всех жители Республики Тыва (мужчины - 55,53 лет, женщины - 66,91 лет) и
Чукотского автономного округа (мужчины - 56,59 лет, женщины - 64,87
лет)[19].
Анализируя смертность по причинам, получили, что 60% смертей в
Российской Федерации вызваны болезнями кровообращения, затем 17% новообразованиями, 11% - внешними причинами, 5% - болезнями
пищеварительного тракта, 4% - болезнями органов дыхания и 3% инфекционными заболеваниями. В рамках данной работы более подробно
будут рассматриваться смертность от злокачественных новообразований и
респираторных заболеваний.
По
данным
за
2012
год,
наибольшие
стандартизированные
коэффициенты смертности от болезней органов дыхания для мужчин и
женщин наблюдаются в Республике Дагестан - 100,6 (смертей на 100 тысяч
населения) и в Республике Тыва - 96,2. Наименьшие – в Республике
Ингушетия (7,5) и в Республике Северная Осетия-Алания (7,5). Рассмотрим
27
подробнее заболеваемость респираторными заболеваниями в каждом
федеральном округе [13].
На
Рис.12
представлены
стандартизированные
коэффициенты
смертности от болезней органов дыхания для Центрального федерального
округа. Мы можем заметить, что показатели сильно колеблются и в
Ивановской и Тамбовской областях они значительно выше, в частности
смертность мужчин.
Рис. 12. Стандартизованные коэффициенты смертности от болезней
органов дыхания по ЦФО за 2012 год
Источник: Расчеты автора [13]
Для
Северо-Западного
федерального
округа
также
характерна
неравномерность. Однако не наблюдается такого аномального скачка как в
Ивановской
и
коэффициентов
Тамбовской
смертности
областях.
от
Значения
болезней
проиллюстрированы графически на Рис.13.
28
стандартизированных
органов
дыхания
Рис. 13. Стандартизованные коэффициенты смертности от болезней
органов дыхания по СЗФО за 2012 год
Источник: Расчеты автора [13]
В Южном федеральном округе показатели значительно меньше, чем в
предыдущих регионах. Только в Волгоградской области коэффициент
смертности превысил 100.
Рис. 14. Стандартизованные коэффициенты смертности от болезней
органов дыхания по ЮФО за 2012 год
Источник: Расчеты автора [13]
Что касается Северо-Кавказского федерального округа, то в целом
уровень
смертности
от
респираторных
заболеваний
там
ниже
среднероссийского, но Республика Дагестан выбивается из общей картины.
29
Рис. 15. Стандартизованные коэффициенты смертности от болезней
органов дыхания по СКФО за 2012 год
Источник: Расчеты автора [13]
Значения
болезней
стандартизированных
органов
дыхания
в
коэффициентов
Приволжском
смертности
федеральном
от
округе
представлены на Рис. 16. Как видно из графика, существует разительная
разница между показателями для мужчин и женщин.
Рис. 16. Стандартизованные коэффициенты смертности от болезней
органов дыхания по ПФО за 2012 год
Источник: Расчеты автора [13]
30
В Уральском федеральном округе так же показатели смертности от
болезней органов дыхания, даже для обоих полов, выше среднего по России.
Рис. 17. Стандартизованные коэффициенты смертности от болезней
органов дыхания по УФО за 2012 год
Источник: Расчеты автора [13]
Сибирский федеральный округ характеризуется высокими значениями
стандартизированных коэффициентов смертности от болезней органов
дыхания, как для мужчин, так и для женщин.
Рис. 18. Стандартизованные коэффициенты смертности от болезней
органов дыхания по СФО за 2012 год
Источник: Расчеты автора [13]
31
В
Дальневосточном
федеральном
округе
ситуация
выглядит
значительно лучше, однако значения показателей остаются высокими, в
сравнении с ЦФО.
Рис. 19. Стандартизованные коэффициенты смертности от болезней
органов дыхания по ДВФО за 2012 год
Источник: Расчеты автора [13]
Стандартизированный
коэффициент
смертности
населения
от
злокачественных новообразований в 2012 году для Российской федерации
составил 169,8 (число умерших на 100 тысяч населения; для обоих полов).
Максимальные значения показателя для мужчин и женщин зафиксировано в
Чукотском автономном округе - 333,7 и в Еврейской автономной области
225,0. А минимальные – в Республике Ингушетия (63,3) и в Республике
Дагестан (106,9) [13].
Рассматривая смертность от злокачественных новообразований, стоит
отметить, что колебания показателей стандартизированных коэффициентом
смертности от новообразований в регионах повторяет описанную выше
картину смертности от болезней органов дыхания. То есть существует
разительная разница значений коэффициента для мужчин и для женщин (для
мужчин он выше более чем в 2 раза) и внутри федеральных округов нет
однородности. Поэтому, подробное графическое представление данных по
федеральным округам вынесено в Приложение 3-10.
32
На Рис. 20 представлены средние значения по федеральным округам.
Как видно из графика, наибольший стандартизированный коэффициент
смертности
от
злокачественных
новообразований
принадлежит
Дальневосточному и Сибирскому федеральным округам.
Рис.
20. Стандартизованные коэффициенты смертности от
злокачественных новообразований за 2012 год
Источник: Расчеты автора [13]
Для того чтобы объединить описанные выше данные о смертности от
респираторных заболеваний и от злокачественных новообразований, была
проведена
кластеризация
регионов.
В
качестве
переменных,
характеризующих уровень смертности от перечисленных выше заболеваний,
были
использованы
следующие
показатели:
стандартизированный
коэффициент смертности от болезней органов дыхания для мужчин (смертей
на 100 тысяч населения) и стандартизированный коэффициент смертности от
злокачественных новообразований для мужчин (смертей на 100 тысяч
населения). Кластерный анализ методом k-средних с числом кластеров 4
показал следующие результаты (см. Рис. 21).
33
3,5
3,0
2,5
2,0
1,5
1,0
0,5
0,0
-0,5
-1,0
-1,5
-2,0
Кластер
Кластер
Кластер
Кластер
-2,5
-3,0
болезни органов дыхания
нов ообразов ания
1
2
3
4
Рис. 21. Кластерный анализ по уровню смертности. График средних
значений переменных.
Наиболее остро проблема смертности от респираторных заболеваний и
злокачественных новообразований стоит в регионах первого и третьего
кластера (уровень очень высокий и высокий). Причем для первого кластера, в
который вошли 12 регионов России, характерна высокая смертность от
болезней органов дыхания, а смертность от злокачественных опухолей здесь
менее существенна. К кластеру с «высокой» смертностью отнеслись 25
регионов.
Для
них
характерны
как
высокий
стандартизированный
коэффициент смертности заболеваний органов дыхания, так и высокий
стандартизированный
коэффициент
смертности
от
злокачественных
новообразований. В эти два кластера вошли преимущественно регионы
Сибирского и Дальневосточного федеральных округов. Стоит отметить, что
группы регионов с высоким уровнем смертности практически соответствуют
кластерам с высокой степенью загрязнения атмосферного воздуха и водных
ресурсов. Это может свидетельствовать о наличии взаимосвязи между
экологической обстановкой в регионах и заболеваемостью, а в последствии и
более высокой смертностью.
34
Субъектами РФ со средним уровнем смертности от респираторных
заболеваний и злокачественных новообразований являются 33 региона,
попавшие в Кластер 2, расположенные в европейской части страны. В
данном кластере смертность от болезней органов дыхания ниже, чем от
новообразований.
Наименьший уровень смертности отмечен в Кластере 4. В число 12
регионов вошли Москва, а также Кавказские республики. Однако для этого
кластера
характерна
структура
смертности:
стандартизированный
коэффициент смертности от злокачественных новообразований меньше
стандартизированного коэффициента смертности от болезней органов
дыхания. Полные результаты кластерного анализа размещены в Приложении
11.
35
Глава 3. Статистический анализ влияния загрязнения воды и
воздуха
на
продолжительность
жизни
и
смертность
от
новообразований и респираторных заболеваний
3. 1 Методология и данные
Для того чтобы определить влияние загрязнения воды и воздуха на
продолжительность жизни и смертность от новобразований и респираторных
заболеваний в Российской Федерации будет проведен статистический анализ.
Ожидается, что регрессионные уравнения подтвердят гипотезу о том, что
загрязнение
окружающей
среды
негативно
отражается
на
здоровье
населения.
Источником данных являются публикации Федеральной службы
государственной статистики, размещенные на сайте службы, а также
статистические материалы Министерства здравоохранения РФ. В работе
были взяты показатели по 82 субъектам РФ за 2010 год, которые были
максимально доступными. Расчеты проводились средствами Microsoft Excel
и эконометрического пакета Statistica.
Пусть зависимые переменные Yi в n наблюдениях определяется m
объясняющими факторами Х=(Х1, Х2 .., Хm), а функциональная зависимость
между ними имеет вид:
В качестве зависимых переменных выступили следующие показатели:
Y1 - стандартизованный коэффициент смертности от злокачественных
новообразований (для мужчин и женщин);
Y2 - стандартизованный коэффициент смертности от болезней органов
дыхания (для мужчин и женщин);
Y3 – ожидаемая продолжительность жизни при рождении (для мужчин
и женщин).
Критериями оценки состояния атмосферного воздуха в регионах
выступят
такие
показатели,
как
выбросы
36
загрязняющих
веществ,
приходящиеся на единицу территории и на душу населения. А критериями
оценки состояния водных ресурсов - объем сброшенной загрязненной воды
на душу населения. В качестве контрольных переменных, характеризующих
экономическое состояние региона и дополнительные факторы влияния на
здоровье, были использованы следующие данные: среднедушевые денежные
доходы населения, валовой региональный продукт на душу населения, число
лиц с высшем образованием, а также доли занятых на тяжелых работах и
работающих
в условиях, не отвечающих гигиеническим нормативам
условий труда.
Независимые переменные следующие:
X1 – объем выбросов в атмосферу загрязняющих веществ от
стационарных источников (с учетом улавливания), тонн на 1 человека;
X2 – плотность загрязнения воздуха, тонн на км2;
X3 – объем сброшенной загрязненной сточной, шахтно-рудничной,
карьерной и коллекторно-дренажной воды, тонн на 1 человека;
X4 – среднедушевые денежные доходы населения, рублей;
X5 – ВРП на душу населения, рублей;
X6 – число мужчин и женщины в возрасте старше 15 лет, имеющих
высшее образование и более, человек
X7 – доля занятых на рабочих местах с тяжелыми и вредными
условиями труда, %
X8 – доля работающих в условиях, не отвечающих гигиеническим
нормативам условий труда, %.
Перед тем как преступить непосредственно к анализу зависимости,
необходимо исключить из исходных массивов переменных грубые ошибки и
проверить данные на нормальность. Однако, ввиду большого количества
переменных
и
неоднородности
региональных
показателей,
достичь
нормальности для всех не представляется возможным. В противном случае в
выборке не осталось бы данных. Для исключения грубых ошибок был
проведён тест Титьена-Мура [12] для зависимых переменных, а так же для
37
контрольных переменных. Результатом проведения теста стало исключение
30 субъектов РФ, в том числе г. Москвы и г. Санкт-Петербурга.
С помощью теста Шапиро-Уилка [12] была проверена гипотеза о
нормальности распределения. Все объясняемые переменные подчинены
нормальному закону распределения. Результаты теста и гистограммы
соответствующих переменных представлены в Приложении 12.
Также необходимо выяснить, какие переменные должны входить в это
уравнения регрессии, а какие нет. Поскольку мы имеем довольно много
различных параметров и не имеем представления об их поведении между
собой, то, прежде чем строить само уравнение регрессии, построим
корреляционную матрицу парных коэффициентов корреляции для всех
имеющихся переменных. По данной матрице можно определить наличие
проблемы мультиколлинеарности, заключающейся в том, что регрессоры
могут тесно коррелировать друг с другом, что в свою очередь может
привести к сдвигу оценок регрессии в меньшую сторону [12].
Корреляционная матрица выглядит следующим образом:
Таблица 2.
Корреляционная матрица исходных данных для регрессии Y1
x1
x2
x3
x4
x5
x6
x7
x8
x1
x2
x3
x4
1,0000
0,6462
1,0000
0,3592
0,1725 1,0000
0,3090
0,1661 0,5991
0,4377
0,2527 0,5479
0,6141
0,2681 0,0332
0,4995
0,3701 0,4713
0,3786
0,2911 0,5288
x5
1,0000
0,7273
0,3016
0,2112
0,4221
1,0000
0,2113
0,3538
0,5468
x6
1,0000
0,0549
-0,0986
x7
x8
1,0000
0,6235 1,0000
Как видно из Таблицы 2, переменные, значение корреляций которых
отмечено красным, тесно связаны друг с другом, что свидетельствует о
наличии мультиколлинеарности. Для борьбы с возникшей проблемой будет
использован метод включения переменных и метод исключения переменных.
Поэтому все последующие регрессии будут строиться пошаговым методом.
38
Процесс
построения
регрессионных
уравнений
описывается
в
следующем параграфе.
3. 2 Регрессионный анализ влияния качества окружающей среды на
население
В данном параграфе будет анализироваться взаимосвязь переменных,
характеризующих смертность и продолжительность жизни, и факторов,
отражающих степень загрязненности водных ресурсов и воздуха в регионах
РФ.
Первым этапом анализа воздействия экологии на население России
будет
построение
регрессии
для
смертности
от
злокачественных
новообразований (переменная Y1).
Сначала было построено уравнение регрессии методом включения
переменных (процедура Forward stepwise). Суть его заключается в том, что в
уравнение поочередно включаются переменные, наиболее коррелируемые с
объясняемой переменной. Однако данный способ не дал результатов, так как
на первом шаге ни одна из переменных не оказалась значима, и,
следовательно, уравнение регрессии невозможно построить (см. Приложение
13).
Следующим способом построения регрессии является процедура
исключения переменных (Backward stepwise). В изначальное уравнение
включим все выбранные объясняющие переменные. Следом на каждом шаге
будем исключать те переменные, t-статистика которых по модулю
наименьшая. Процедура продолжается до тех пор, пока все коэффициенты
регрессии не станут значимыми. Результаты метода представлены в
Приложении 14-15, а оценки параметров и итоговая регрессия выглядят
следующим образом:
(3,45463)
(0,00794)
R2 = 0,14331
39
(0,00001)
Полученное уравнение регрессии является значимым на основании Fкритерия Фишера. Коэффициент детерминации R2 говорит о том, что
полученное уравнение регрессии объясняет 14% переменной Y1. Остатки
регрессии распределены по нормальному закону (Приложение 16). Можно
сказать, что полученная модель хорошо подходит для данных. Таким
образом, можно сказать, что существует взаимосвязь смертности от
злокачественных новообразований и качеством атмосферного воздуха: при
увеличении объема выбросов загрязняющих воздух веществ на одного
человека на одну тонну стандартизированный коэффициент смертности от
злокачественных
новообразований
увеличивается
на
0,01748
пункта.
Полученное отношение подтверждает предположение о негативном влиянии
загрязнения окружающей среды на здоровье.
Следующим
этапом
регрессионного
анализа
будет
построение
регрессии для переменной Y2 (стандартизованный коэффициент смертности
от болезней органов дыхания).
Метод включения переменных также не дал результатов: ни одна из
переменных не оказалась значимой на первом шаге (см. Приложение 17). А
метод исключения переменных, показал, что на смертность от болезней
органов дыхания положительно влияет объем выбросов загрязняющих
веществ в атмосферу и
плотность загрязнения воздуха. Полученная
регрессия выглядит следующим образом:
(3,04038) (0,00895)
(0,69825)
(0,00001)
R2 = 0,26662
Данное уравнение является статистически значимым (на основании Fкритерия Фишера), объясняющая сила равна 26,6%, остатки распределены
нормально (см. Приложение 18-20). Полученные результаты говорят о том,
что с ростом объема загрязняющих атмосферный воздух выбросов на одного
человека и единицу территории региона, стандартизированный коэффициент
смертности от респираторных заболеваний увеличивается. При этом, в
40
сравнении с предыдущим уравнением регрессии, влияние факторов
окружающей среду здесь более существенно (коэффициенты при x1 и x2).
Третьим этапом анализа является построение уравнения регрессии для
ожидаемой продолжительности жизни при рождении (переменная Y3).
Процедура Forward stepwise (Приложение 21-22) показала, что
продолжительность жизни отрицательно зависит от загрязнения воды:
(0,44925)
(0,00237)
(0,00000)
R2 = 0,16698
Уравнение регрессии значимо на основании критерия Фишера, остатки
распределены
нормально
(Приложение
23).
Исходя
из
полученных
коэффициентов при независимых переменных, модно сделать вывод о том,
что качество водных ресурсов оказывает влияние на продолжительность
жизни населения России. Так, с сокращением объема сброшенной
загрязненной воды на одну тонну, продолжительность жизни увеличится на
0,00528 лет.
Обратная процедура Backward stepwise дала следующий результат:
(0,372080)
(0,000855)
(0,000001)
R2 = 0,182817
Все коэффициенты, а также само уравнение регрессии являются
значимыми (Приложение 24-25). Данное уравнение регрессии говорит о
негативном
влиянии
загрязненности
атмосферного
воздуха
на
продолжительность жизни. С увеличением объема выбросов в атмосферу
загрязняющих веществ продолжительность жизни сокращается на 0,002095
лет.
Выбирая из двух уравнений регрессий, предпочтение отдадим
последней, так как ее объясняющая сила на 2 процентных пунктов выше, а,
следовательно, большая доля зависимого признака объясняется изменениями
независимыми переменными.
41
Normal Prob. Plot; Raw Residuals
Dependent v ariable: y 3
(Analy sis sample)
3,0
2,5
,99
2,0
,95
Expected Normal Value
1,5
1,0
,75
0,5
,55
0,0
-0,5
,35
-1,0
,15
-1,5
,05
-2,0
,01
-2,5
-3,0
-4
-3
-2
-1
0
1
2
3
4
Residual
Рис. 22. Нормальный вероятностный график остатков для регрессии
Y3 (методом Backward stepwise)
Однако, график остатков полученной регрессии для Y3 (Рис. 22) ставит
под сомнение адекватность выбранной модели, так как остатки на графике не
лежат на прямой линии. Поэтому дополнительно проверим остатки на
нормальность с помощью теста Харки-Бера [12].
Таблица 3.
Тест Харки-Бера
КОЭФФИЦИЕНТ ЭКСЦЕССА
КОЭФФИЦИЕНТ АСИММЕТРИИ
JARQUE-BERA
P-VALUE
2,956539
-0,43383058
1,603790023
0,448478287
Так как значение статистики p-value больше 0,05, нулевая гипотеза о
нормальности распределения остатков не отвергается, и, следовательно,
имеет место быть нормальное распределение остатков регрессии. Также был
выполнен тест Уайта [12] на наличие зависимости остатков от переменных x1
и x6. Гипотеза об отсутствии гетероскедастичности подтвердилась, таким
образом, остатки регрессии гомоскедастичны (Таблица 4).
42
Таблица 4.
Тест Уайта
CHI-SQ.
CHI-SQ. CR.
P-VALUE
1,5718
5,9915
0,4557
На основании проделанного выше анализа, можно утверждать, что
регрессионная модель для Y3 адекватна.
Таким образом, негативное влияние факторов окружающей среды,
таких как загрязненность воды и воздуха имеет место быть, хотя
экологическое
воздействие
не
является
ключевым
показателем,
определяющим продолжительность жизни.
В
данной
главе
были
построены
уравнения
регрессий,
демонстрирующие взаимосвязь между загрязнением и продолжительностью
жизни
и
смертностью
новообразований.
от
Ввиду
респираторных
наличия
и
линейной
злокачественных
зависимости
между
независимыми переменными, регрессионные модели строились методами
включения и исключения переменных. В итоге, мы получили четыре модели,
объясняющие зависимость переменных Y1, Y2 и Y3 от переменных,
характеризующих качество отгружающей среды, x1-3
и от контрольных
переменных x4-8.
Таким образом, можно сделать следующие выводы:
 Из
уравнения
Y1
было
получено,
что
росту
смертности
от
злокачественных новообразований способствует увеличение объема
загрязняющих атмосферу выбросов;
 Уравнение Y2 говорит о влиянии объема выбросов загрязняющих
веществ в атмосферу и
плотности загрязнения воздуха на
рост
смертности от болезней органов дыхания;
 Из уравнений для Y3 можно заключить о негативном влиянии на
продолжительность жизни загрязненности воды и воздуха.
43
Заключение
Качество
окружающей
среды
являются
одним
из
наиболее
обсуждаемых вопросов конца XX – начала XXI века, затрагивающим
абсолютно все сферы деятельности человека. Так, понятие «экология»
неразрывно связано со здоровьем. Поэтому данная работа затрагивает
проблему влияния качества окружающей среды на заболеваемость и
продолжительность жизни.
В исследовании была подробно рассмотрена демографическая и
экологическая ситуация в Российской Федерации, обозначена область
исследования, а именно: влияние загрязнения воды и воздуха на
продолжительность жизни и смертность от заболеваний органов дыхания и
злокачественных новообразований.
Для классификации регионов по степени загрязнения водных ресурсов
и атмосферного воздуха был проведен кластерный анализ методом kсредних в статистическом пакете Statistica. Также была проведена
кластеризация по уровню заболеваемости. Данные процедуры позволили
выделить регионы в группы и сделать предварительные выводы о связи
экологии со здоровьем. Так, в группу с высокой степень загрязнения и
высокой
заболеваемостью
промышленное
попали
производство
и
регионы,
регионы
ориентированные
с
на
неблагоприятными
климатическими условиями.
Регрессионные уравнения, полученные методом включения и методом
исключения
переменных,
демографическими
переменными
подтвердили
и
взаимосвязь
показателями,
между
характеризующими
качество окружающей среды. Была установлено, что рост смертности от
злокачественных новообразований в незначительной степени обусловлен
количеством выбросов загрязняющих веществ в атмосферу. На смертность от
респираторных заболеваний негативное влияние оказывает загрязнение
44
атмосферного воздуха. А продолжительность жизни зависит от качества
воды и воздуха.
Подводя итог, следует сделать вывод что, несмотря на незначительное,
но все же присутствующее влияние загрязнения экологии
населения, вопросу качеству
на здоровье
и охраны окружающей среды необходимо
уделять больше внимания.
45
Список литературы
1. Brunekreef, B. and Holgate, S.T. Air pollution and health / Lancet, 2002, 360,
(9341), 1233-1242
2. Cutler D., Miller G. The role of public health improvements in health
advances: the 20th century United States. // National bureau of economic
research. 2004
3. Henry L.A., Douhovnikoff V. Environmental Issues in Russia. / Annu. Rev.
Environ. Resour., 2008, (33), 437-460
4. Pope, C. Arden, III, Ezzati, Majid, Dockery, Douglas W. N Engl FineParticulate Air Pollution and Life Expectancy in the United States/ J Med
Volume 360, No 4, pp 376-386, 22 Jan 2009.
5. Schwarzenbach, R., Egli, T., Hofstetter, T. B., von Gunten, U. & Wehrli, B.
Global water pollution and human health. // Annu. Rev. Environ. Resour.
2010.35:109-36
6. Yuyu Chena, Avraham Ebensteinb, Michael Greenstonec and Hongbin Lie
Evidence on the impact of sustained exposure to air pollution on life expectancy
from China’s Huai River policy/ MIT Department of Economics Working
Paper No. 13-15, June 2013
7. Zemp E, Elsasser S, Schindler C, et al. Long-term ambient air pollution and
respiratory symptoms in adults (SAPALDIA study). / Am J Respir Crit Care
Med 1999; 159: 1257–66.
8. Борисов В. А. Демография — М.: Издательский дом NOTABENE, 1999,
2001. — 272 с.
9. Водные ресурсы и водное хозяйство России в 2011 году (Статистический
сборник)/ Под ред. Н.Г. Рыбальского и А.Д. Думнова. – М.: НИАПрирода, 2012. – 268 с.
10. Всемирная организация здравоохранения Руководство по обеспечению
качества питьевой воды. Том 1 : 3-е изд – Женева: Всемирная организация
здравоохранения, 2004
46
11.Государственный доклад «О состоянии и об охране окружающей среды
Российской Федерации в 2012 году» [Электронный ресурс] / Режим
доступа: http://www.mnr.gov.ru/regulatory/list.php?part=1528
12. Магнус Я.Р, Катышев П.К., Пересецкий А.А. Эконометрика. Начальный
курс: Учеб. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Дело, 2000. – 400 с.
13. Медико-демографические показатели Российской Федерации в 2012 году`
2013: Стат. справочник/Р__Минздрав России. – М., 2013. – 180 c.
14. Популярная медицинская энциклопедия. Гл. ред. В. И. Покровский. – 4-е
изд. (в 1-м томе). — Ул.: «Книгочей», 1997.
15. Ревич Б.А. Волны жары, качество атмосферного воздуха и смертность
населения Европейской части России летом 2010 года: результаты
предварительной оценки // Экология человека. – 2011. – № 7. – С. 3–9.
16.Ревич Б.А. Роль окружающей среды как фактора смертности в России.
[Электронный ресурс] // Демоскоп. №227-228, 2005 г. Режим доступа:
http://www.demoscope.ru/weekly/2005/0227/analit02.php
17.Ревич Б.А.,
Шапошников Д.А. Климатические условия, качество
атмосферного воздуха и смертность населения Москвы в 2000-2006 гг. //
Климат, качество атмосферного воздуха и здоровье москвичей / Под ред.
Проф. Б.А. Ревича. – М., 2006
18. Статистическая служба Европейского союза Eurostat [Электронный
ресурс] /Режим доступа: http://epp.eurostat.ec.europa.eu/
19.Статистический сборник Охрана окружающей среды - 2012 [Электронный
ресурс] /Режим доступа: http://www.gks.ru/bgd/regl/b12_54/Main.htm
20. Статистический сборник Демографический ежегодник России - 2012
[Электронный
ресурс]
/Режим
доступа
http://www.gks.ru/bgd/regl/B12_16/Main.htm
21. Характеристика болезней органов дыхания как причины смертности
жителей мегаполиса// Здравоохранение 10-2008
47
Приложение
Приложение 1.
Результаты кластерного анализа регионов по уровню загрязнения
атмосферного воздуха
Кластер 1
Средний
Липецкая область
Московская область
Республика Коми
Вологодская область
Краснодарский край
Ростовская область
Республика Башкортостан
Республика Татарстан
Пермский край
Оренбургская область
Свердловская область
Ямало-Ненецкий авт. округ
Челябинская область
Иркутская область
Самарская область
Кластер 2
Кластер 3
Уровень загрязнения атмосферного воздуха
Высокий
Низкий
Город Москва
Белгородская область
Город Санкт-Петербург
Брянская область
Тюменская область
Владимирская область
Ханты-Мансийский авт. округ
Воронежская область
Кемеровская область
Ивановская область
Красноярский край
Калужская область
Костромская область
Курская область
Орловская область
Рязанская область
Смоленская область
Тамбовская область
Тверская область
Тульская область
Ярославская область
Республика Карелия
Архангельская область
Ненецкий авт. округ
Калининградская область
Ленинградская область
Мурманская область
Новгородская область
Псковская область
Республика Адыгея
Республика Дагестан
Республика Ингушетия
Кабардино-Балкарская Республика
Карачаево-Черкесская Республика
Республика Северная Осетия-Алания
Чеченская Республика
Ставропольский край
Астраханская область
Волгоградская область
Республика Марий Эл
Республика Мордовия
Удмуртская Республика
Чувашская Республика
Кировская область
Нижегородская область
Пензенская область
Саратовская область
Ульяновская область
Курганская область
Республика Алтай
Республика Бурятия
Республика Тыва
Республика Хакасия
48
Алтайский край
Забайкальский край
Новосибирская область
Омская область
Томская область
Республика Саха (Якутия)
Камчатский край
Приморский край
Хабаровский край
Амурская область
Магаданская область
Сахалинская область
Еврейская автономная область
Чукотский авт. округ
Приложение 2.
Результаты кластерного анализа регионов по уровню загрязнения водных
ресурсов
Кластрер 1
Очень высокий
Город Москва
Город СанктПетербург
Кластер 2
Кластер 3
Уровень загрязнения водных ресурсов
Высокий
Средний
Республика Карелия
Московская область
Архангельская
Тульская область
область
Мурманская область
Ярославская область
Челябинская область
Республика Коми
Иркутская область
Вологодская область
Кемеровская область
Ленинградская область
Новгородская область
Карачаево-Черкесская Республика
Республика Северная ОсетияАлания
Краснодарский край
Республика Татарстан
Пермский край
Кировская область
Нижегородская область
Самарская область
Свердловская область
Красноярский край
Камчатский край
Приморский край
Хабаровский край
Магаданская область
Чукотский авт. округ
49
Кластре 4
Низкий
Белгородская область
Брянская область
Владимирская область
Воронежская область
Ивановская область
Калужская область
Костромская область
Курская область
Липецкая область
Орловская область
Рязанская область
Смоленская область
Тамбовская область
Тверская область
Ненецкий авт. округ
Калининградская область
Псковская область
Республика Адыгея
Республика Дагестан
Республика Ингушетия
Кабардино-Балкарская
Республика
Чеченская Республика
Ставропольский край
Астраханская область
Волгоградская область
Ростовская область
Республика Башкортостан
Республика Марий Эл
Республика Мордовия
Удмуртская Республика
Чувашская Республика
Оренбургская область
Пензенская область
Саратовская область
Ульяновская область
Курганская область
Тюменская область
Ханты-Мансийский авт. округ
Ямало-Ненецкий авт. округ
Республика Алтай
Республика Бурятия
Республика Тыва
Республика Хакасия
Алтайский край
Забайкальский край
Новосибирская область
Омская область
Томская область
Республика Саха (Якутия)
Амурская область
Сахалинская область
Еврейская автономная область
Приложение 3.
Стандартизованные коэффициенты смертности от злокачественных
новообразований по ЦФО за 2012 год
50
Приложение 4.
Стандартизованные коэффициенты смертности от злокачественных
новообразований по СЗФО за 2012 год
Приложение 5.
Стандартизованные коэффициенты смертности от злокачественных
новообразований по ЮФО за 2012 год
51
Приложение 6.
Стандартизованные коэффициенты смертности от злокачественных
новообразований по СКФО за 2012 год
Приложение 7.
Стандартизованные коэффициенты смертности от злокачественных
новообразований по ПФО за 2012 год
52
Приложение 8.
Стандартизованные коэффициенты смертности от злокачественных
новообразований по УФО за 2012
год
Приложение 9.
Стандартизованные коэффициенты смертности от злокачественных
новообразований по СФО за 2012 год
53
Приложение 10.
Стандартизованные коэффициенты смертности от злокачественных
новообразований по ДВФО за 2012 год
54
Приложение 11.
Результаты кластерного анализа регионов по уровню смертности от
болезней органов дыхания и злокачественных новообразований
Кластер 1
Кластер 3
Кластер 2
Кластер 4
Уровень смертности болезней органов дыхания и злокачественных новообразований
Очень высокий
Высокий
Средний
Низкий
Ивановская область
Костромская область
Белгородская область
Город Москва
Тамбовская область
Курская область
Брянская область
Ненецкий автономный округ
Республика Марий Эл Орловская область
Владимирская область
Ростовская область
Удмуртская
Тульская область
Воронежская область
Республика Дагестан
Республика
Чувашская
Республика Коми
Калужская область
Республика Ингушетия
Республика
Кировская область
Архангельская область
Липецкая область
Кабардино-Балкарская Республика
Республика Алтай
Вологодская область
Московская область
Карачаево-Черкесская Республика
Республика Бурятия
Псковская область
Рязанская область
Республика Северная ОсетияАлания
Республика Тыва
Оренбургская область
Смоленская область
Чеченская Республика
Забайкальский край
Курганская область
Тверская область
Ставропольский край
Иркутская область
Свердловская область
Ярославская область
Республика Башкортостан
Магаданская область
Челябинская область
Калининградская область Республика Мордовия
Республика Хакасия
Ленинградская область
Саратовская область
Алтайский край
Мурманская область
Красноярский край
Новгородская область
Кемеровская область
Город Санкт-Петербург
Омская область
Республика Адыгея
Томская область
Республика Калмыкия
Приморский край
Краснодарский край
Хабаровский край
Астраханская область
Амурская область
Волгоградская область
Сахалинская область
Республика Татарстан
Еврейская автономная
Пермский край
область
Чукотский автономный
Нижегородская область
округ
Республика Карелия
Пензенская область
Самарская область
Тюменская область
Ханты-Мансийский
авт.окр
Ямало-Ненецкий авт.окр
Новосибирская область
Республика Саха
(Якутия)
Камчатский край
Ульяновская область
55
Приложение 12.
Гистограммы переменных в пакете Statistica
Histogram: y1
K-S d=,08255, p> .20; Lilliefors p> .20
Shapiro-Wilk W=,96158, p=,09740
18
16
14
No. of obs.
12
10
8
6
4
2
0
120
130
140
150
160
170
180
190
200
210
220
X <= Category Boundary
His togram: y 2
K-S d=,07539, p> .20; Lilliefors p> .20
Shapiro-Wilk W=,98623, p=,81435
Histogram: y3
K-S d=,11311, p> .20; Lilliefors p<,10
Shapiro-Wilk W=,97392, p=,31941
18
20
16
18
14
16
14
No. of obs.
No. of obs.
12
10
8
12
10
8
6
6
4
4
2
2
0
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
63
64
X <= Category Boundary
65
66
67
68
69
70
71
72
X <= Category Boundary
Приложение 13.
Результаты процедуры Forward stepwise в пакете Statistica для Y1
(стандартизованный коэффициент смертности от злокачественных
новобразований)
56
Приложение 14.
Результаты процедуры Backward stepwise в пакете Statistica для Y1
57
Приложение 15.
Результаты итоговой множественной регрессии для Y1, полученной
процедурой Backward stepwise
Регрессионная статистика
Множественный R
0,37857
R-квадрат
0,14331
Нормированный Rквадрат
0,10762
Стандартная ошибка
12,97020
Наблюдения
51,00000
Дисперсионный анализ
Регрессия
Остаток
Итого
Y-пересечение
x1
x6
df
2,00000
48,00000
50,00000
SS
1350,83593
8074,85701
9425,69294
Коэффициен
ты
184,23006
0,01748
-0,00004
Стандартная
ошибка
3,45463
0,00794
0,00001
MS
675,4179
168,2261
tстатистик
а
53,32842
2,20299
-2,75951
F
4,0149
PЗначение
0,0000
0,0324
0,0082
Значимость
F
0,02442
Верхние
95%
191,176
0,03344
-0,00001
Нижние
95,0%
177,28406
0,00153
-0,00006
Приложение 16.
Нормальный вероятностный график остатков для регрессии Y1
58
Приложение 17.
Результаты процедуры Forward stepwise в пакете Statistica для Y2
Приложение 18.
Результаты процедуры Backward stepwise в пакете Statistica для Y2
59
Приложение 19.
Результаты итоговой множественной регрессии для Y2, полученной
процедурой Backward stepwise
Регрессионная статистика
Множественный R
0,51636
R-квадрат
0,26662
Нормированный Rквадрат
0,21981
Стандартная ошибка
11,32382
Наблюдения
51,00000
Дисперсионный анализ
df
3,00000
47,00000
50,00000
SS
2191,05236
6026,75352
8217,80588
Коэффициен
ты
53,14003
0,03439
1,92671
-0,00004
Стандартная
ошибка
3,04038
0,00895
0,69825
0,00001
Регрессия
Остаток
Итого
Y-пересечение
x1
x2
x6
MS
730,3507
128,2288
tстатистик
а
17,47810
3,84073
2,75935
-3,34464
F
5,6956
PЗначение
0,0000
0,0003
0,0082
0,0016
Значимость
F
0,00207
Верхние
95%
59,2564
0,05240
0,52202
-0,00002
Нижние
95,0%
47,02358
0,01638
3,33141
-0,00006
Приложение 20.
Нормальный вероятностный график остатков для регрессии Y2
Normal Prob. Plot; Raw Residuals
Dependent variable: y2
(Analysis sample)
3,0
2,5
,99
2,0
,95
Expected Normal Value
1,5
1,0
,75
0,5
,55
0,0
,35
-0,5
-1,0
,15
-1,5
,05
-2,0
,01
-2,5
-3,0
-40
-30
-20
-10
0
Residual
60
10
20
30
40
Приложение 21.
Результаты итоговой множественной регрессии для Y3, полученной
процедурой Forward stepwise
Приложение 22.
Результаты итоговой множественной регрессии для Y3, полученной
процедурой Forward stepwise
Регрессионная статистика
Множественный R
0,40863
R-квадрат
0,16698
Нормированный Rквадрат
0,13227
Стандартная ошибка
1,41042
Наблюдения
51,00000
Дисперсионный анализ
Регрессия
Остаток
Итого
Y-пересечение
x3
x6
df
2,00000
48,00000
50,00000
SS
19,14010
95,48610
114,62620
Коэффициен
ты
67,75904
-0,00528
0,00000
Стандартная
ошибка
0,44925
0,00237
0,00000
61
MS
9,57005
1,98929
tстатистик
а
150,8259
-2,23142
2,22740
F
4,81078
PЗначение
0,0000
0,0303
0,0306
Значимость
F
0,01247
Верхние
95%
68,6623
-0,00052
0,00000
Нижние
95,0%
66,85576
-0,01004
0,00000
Приложение 23.
Нормальный вероятностный график остатков для регрессии Y3 (методом
Forward stepwise)
Normal Prob. Plot; Raw Residuals
Dependent v ariable: y 3
(Analy sis sample)
3,0
2,5
,99
2,0
,95
Expected Normal Value
1,5
1,0
,75
0,5
,55
0,0
-0,5
,35
-1,0
,15
-1,5
,05
-2,0
,01
-2,5
-3,0
-4
-3
-2
-1
0
Residual
62
1
2
3
4
Приложение 24.
Результаты процедуры Backward stepwise в пакете Statistica для Y3
63
Приложение 25.
Результаты итоговой множественной регрессии для Y3, полученной
процедурой Backward stepwise
Регрессионная статистика
Множественный R
0,427571
R-квадрат
0,182817
Нормированный Rквадрат
0,148767
Стандартная ошибка
1,396951
Наблюдения
51,000000
Дисперсионный анализ
Регрессия
Остаток
Итого
Y-пересечение
x1
x6
df
2,000000
48,000000
50,000000
SS
20,955581
93,670619
114,626200
Коэффициен
ты
67,337803
-0,002095
0,000005
Стандартная
ошибка
0,372080
0,000855
0,000001
64
MS
10,477791
1,951471
tстатистик
а
180,9767
-2,450722
3,221850
F
5,369175
PЗначение
0,0000
0,0179
0,0022
Значимость
F
0,007864
Верхние
95%
68,0859
-0,00037
0,000008
Нижние
95,0%
66,589686
-0,003813
0,000002