Экологическая оценка территории Волжского бассейна с использованием обобщенной функции желательности

Трудно отрицать полезность и объективность индексов, если их автор точно знает “что с чем сложить, умножить и поделить”, какие данные при этом использовать и что сравнивать. Существует уже целый ряд разработанных индексов. По некоторым из них проведено районирование территории Волжского бассейна [6].

Используя экологическую информационную систему REGION, разработанную в ИЭВБ РАН, исследователь может по желанию получить любое множество различных комплексных показателей из произвольного набора уже имеющихся в базе данных. Причем в состав порождаемого множества могут входить как исходные, так и ранее синтезированные обобщенные показатели. С помощью ЭИС REGION еще в начале 90-х годов было сделано эколого-экономическое районирование территории Волжского бассейна и выявлены зоны повышенной экологической опасности [5]. В монографии “Волжский бассейн: на пути к устойчивому развитию” [6] приведены результаты районирования той же территории за более поздний период и получено обобщенное районирование по данным 1991-2008 гг.

На основе статистических показателей [8, 9] за 2004-2007 гг. нами проведена экологическая оценка состояния административных единиц территории Волжского бассейна с использованием обобщенной функции желательности. Такой метод, в частности, был применен для экологического районирования г. Нижнего Новгорода [4].

Функции желательности [1, 2] представляют собой способ перевода натуральных значений с любыми единицами измерения в единую безразмерную числовую шкалу, определенную на интервале от 0 до 1. Обобщенная функция желательности ( D ) представляет собой среднее геометрическое из частных функций желательности ( d_i ), причем если хотя бы одна из них равна нулю, то D = 0. Чтобы избежать “зануления”, предложены следующие формулы [3]:

Я _ 2 " (xi " xmax)                                        J 2 " (xi " xmin)

d i = _v2 _v2                                         d i = „2 . „2

xi + xmax                                           xi + x min если увеличение показателя xi является “жела- если увеличение показателя xi является “неже-тельным”,                                    лательным”.

Таблица 1. Градации по значению функции желательности

Экологичес кое состояние	Значения обобщенной функции желательности
Очень хорошее	1,0-0,80
Хорошее	0,80-0,63
Удовлетвор и-тельное	0,63-0,37
Плохое	0,37-0,20
Очень плохое	0,20-0,00

Таблица 2. Значения обобщенной функции желательности D₅ и D₇ по административным единицам Волжского бассейна

Администр ативные еди ницы	D 5		D 7
	Значения	Экологическое с ост ояние	Значения	Экологическое с о ст оя н ие
Астраханская область	0,24	плохое	0,30	п лохое
Владимирская область	0,54	Удовлетворительное	0,52	удовлетворительное
Волгоградская область	0,28	плохое	0,33	п лохое
Ивановская область	0,32	плохое	0,28	п лохое
Калужская область	0,56	Удовлетворительное	0,45	удовлетворительное
Кировская область	0,29	плохое	0,35	п лохое
Костромская область	0,25	плохое	0,30	п лохое
Московская область	0,61	Удовлетворительное	0,56	удовлетворительное
Нижегородская область	0,43	Удовлетворительное	0,49	удовлетворительное
Пензенская область	0,55	Удовлетворительное	0,48	удовлетворительное
Пермский край	0,12	оче нь плохое	0,22	п лохое
Республика Башкортостан	0,22	плохое	0,34	п лохое
Республика Марий Эл	0,32	плохое	0,32	п лохое
Республика Мордовия	0,42	Удовлетворительное	0,39	удовлетворительное
Республика Татарстан	0,34	плохое	0,40	удовлетворительное
Рязанская область	0,44	Удовлетворительное	0,45	удовлетворительное
Самарская область	0,33	плохое	0,42	удовлетворительное
Саратовская область	0,44	Удовлетворительное	0,45	удовлетворительное
Тверская область	0,41	Удовлетворительное	0,41	удовлетворительное
Тульская область	0,22	плохое	0,26	п лохое
Удмуртская республика	0,54	Удовлетворительное	0,57	удовлетворительное
Ульяновская область	0,55	Удовлетворительное	0,47	удовлетворительное
Чувашская республика	0,70	хорошее	0,67	хорошее
Ярославская область	0,39	Удовлетворительное	0,41	удовлетворительное

а

б

Рис. 1. Экологическая оценка состояния административных единиц территории Волжского бассейна

(а - по D₅ , б - по D₇ )

1 - хорошая; 2 - удовлетворительная; 3 - плохая; 4 - очень плохая

Экологическая оценка проводилась по 24 административным единицам территории Волжского бассейна. В расчет было включено 7 показателей, включающих природную, антропогенную, социальную и экономическую составляющую. Были использованы следующие показатели.

“Нежелательные” показатели:

• 1.    Выбросы в атмосферу твердых загрязняющих веществ, отходящих от стационарных источников, т/чел. в год (средние значения за 20042006 гг.).

• 2.    Выбросы в атмосферу окиси углерода, отходящих от стационарных источников, т/чел. в год (средние значения за 2004-2006 гг.).

• 3.    Объем загрязненных сточных вод, м³/чел. в год (средние значения за 2004-2007 гг.).

• 4.    Необезвреженные отходы производства и потребления, т/чел. в год (средние значения за 2006-2007 гг.).

• 5.    Число зарегистрированных экологических преступлений на одного жителя (средние значения за 2004-2007 гг.).

• 6.    Площадь зеленых массивов и насаждений в городах на одного городского жителя, м² (средние значения за 2004-2007 гг.).

• 7.    Текущие затраты на охрану окружающей среды в 2007 г., тыс. руб./чел в год.

“Желательные” показатели:

Поскольку вопрос о допустимых или оптимальных величинах того или другого показателя является открытым, то в качестве х_min ( х_max ) принимались минимальные (максимальные)

значения в выборке.

По полученным значениям d_i (i = 1,2,3,4,5 -“нежелательные” показатели) рассчитаны значения обобщенной функции желательности D₅, и на основе рекомендованных градаций (табл. 1) по функции желательности Харрингтона [2] выделены зоны, соответствующие “хорошему”, “удовлетворительному”, “плохому” и “очень плохому” состоянию (рис. 1а, табл. 2).

Расчетные значения D₇ , включающие как “нежелательные”, так и “желательные” показатели, приведены в табл. 2, пространственное распределение по градациям экологического состояния показано на рис. 1б.

Характеристика экологической ситуации (по D₇ в сравнении с по D₅ ) заметно сместилась в лучшую сторону в Республике Татарстан, Пермском крае и Самарской области.

Проведенный анализ значений обобщенной функции желательности ( D₇ ) территории Волжского бассейна свидетельствует, что наиболее благополучная экологическая обстановка по комплексу выбранных показателей имеет место в Чувашской республике, а самая неблагополучная – в Пермском крае, Тульской и Ивановской областях.