Прогнозирование зависимости выброса вредных веществ на болезни дыхательной системы человека

Организм человека постоянно подвергается различного рода угрозам извне, и одна из них – атмосфера. Так, к нарушению здоровья и различным негативным последствиям могут привести изменения химического состава или физических свойств атмосферного воздуха.

Источниками загрязнения атмосферы могут быть как передвижными, так и стационарными. К передвижным источникам относятся все транспортные средства: автомобили, воздушные и морские суда, любые средства передвижения, двигатели которых работают на топливе. К числу стационарных источников можно отнести заводские трубы или дефлекторы, хранилища материалов. Транспортные средства загрязняют атмосферу компонентами, наносящими ощутимый вред всему живому и неживому, от чего увеличилась заболеваемость по основным классам болезней.

В России за последнее время наблюдается стремительный рост выбросов вредных веществ в атмосферу от передвижных и стационарных источников. Большую часть загрязнения занимает стационарные источники.

В данной работе выполнено прогнозирование болезней дыхательной системы (Y) от выброса передвижных стационарных источников в атмосферу (X). За основу были взяты данные за период с 2006 по 2015 год. Данные выбросов были взяты как стационарных, так и передвижных источников в тысячи тонн, а данные по болезням – тысячи человек населения.

Статистические данные, использованные в работе, получены из официального источника статистики – сайта Федеральной службы государственной статистики (РОССТАТ).

Для анализа и вычисления статистических характеристик использовалась программа Microsoft Excel.

Для прогнозирования болезней дыхательной системы необходимо было определить зависимость между выбранными экономическими показателями. Так же были построены следующие модели парной регрессии: линейная, степенная, показательная и гиперболическая модели. Были показаны все уравнения регрессии для линейной, показательной, степенной и гиперболической.

Построенные модели проверены на адекватность, и сделан вывод о том, что наилучшей адекватностью обладает линейная модель. В данной модели связь прямая и сильная, существует хорошее качество подгонки, существует линейная связь с вероятностью 90%; загрязнение воздуха передвижными и стационарными источниками (X) существенно влияет на болезни дыхательных органов (Y) с вероятностью 90%.

Проверка выполнения условий для получения «хороших» оценок методом наименьших квадратов показала, что ожидание случайной компоненты равно нулю с вероятностью 90%, дисперсия уменьшается и является постоянной величиной; по критерию Дарбина–Уотсона имеется положительная автокорреляция, третье условие «хороших» свойств Сov(εi,εj) = 0 нарушается.

Таким образом, был сделан вывод, что построенная линейная модель Y = 100103,50 - 1,62*X является адекватной по проверенным признакам с вероятностью 90%, и по ней можно построить прогноз с вероятностью 90%. На основе данной модели можно осуществить прогноз влияния выбросов на заболевания дыхательных систем на 2016 и 2017 годы.

Прогноз осуществляется построением графика зависимости значения выбросов от периода времени. Была построена экспоненциальная линия тренда, так как именно для этого вида линии тренда коэффициент R2 ближе к 1, и были отображены уравнение этой линии и значение коэффициента детерминации R2. По уравнению линии тренда было определено значение X при t равном 2016 и 2017. На основе линейной модели для значений X были вычислены интервальные значения Y. Результаты вычислений представлены на рисунке 2.

Рисунок 2 – Интервальный прогноз на 2016 и 2017 годы

В 2016 году «выброс передвижных стационарных источников в атмосферу» (Х) составит 31187,2 тысячи тонн, при этом прогноз «болезней дыхательной системы» (Y) будет составлять 49455 тысячи человек. Интервальный прогноз «болезней дыхательной системы» (Y) принадлежит интервалу (47409,8;51500,3).

В 2017 году «выброс передвижных стационарных источников в атмосферу» (Х) составит 31011,9 тысячи тонн, при этом прогноз «болезней дыхательной системы» (Y) будет составлять 49739 тысячи человек. Интервальный прогноз «болезней дыхательной системы» (Y) принадлежит интервалу (48676;51785).