Размещено на http://www.allbest.ru/

Курсовая работа по дисциплине

"Методы экологических исследований и моделирование экосистем"

Тенденции водопотребления и загрязнения вод в Российской Федерации в постсоветский период

Оглавление

• Введение
• Глава 1. запасы и Использование водных ресурсов в Российской федерации
• 1.1 Запасы водных ресурсов и их потребление в РФ
• 1.2 Коммунальное водоснабжение
• 1.3 Промышленное водоснабжение
• 1.4 Сельскохозяйственное водоснабжение
• 1.5 Водный транспорт
• 1.6 Рыбное хозяйство
• 1.7 Рекреации
• Глава 2. Основные источники загрязнения вод российской федерации и охрана водоемов
• 2.1 Основные источники загрязнения вод Российской Федерации
• 2.2 Охрана водоёмов
• Глава 3. Количественный анализ тенденций использования и загрязнения водных ресурсов в РФ в постсоветский период
• 3.1 Тенденции водопотребления в РФ
• 3.2 Тенденции загрязнения воды в РФ
• 3.3 Анализ связей между тенденциями водопотребления и загрязнения вод РФ
• Заключение
• Библиографический список
• Введение
• Актуальность темы исследования обусловлена ростом водопотребления и загрязнения пресных вод в Российской Федерации на современном этапе. Многие регионы уже испытывают острый дефицит пресной воды.
• Объект исследования - водопотребление и загрязнение водных ресурсов в РФ в постсоветский период.
• Предмет исследования - структура водопотребления и тенденции загрязнения воды в РФ.
• Цель курсовой работы: Выявить тенденции водопотребления и загрязнения вод в Российской Федерации в постсоветский период.
• Для достижения данной цели нами поставлены следующие задачи:

1) рассмотреть запасы водных ресурсов и структуру водопотребления в Российской Федерации;

2) изучить основные источники загрязнения водных ресурсов и охрану вод в Российской Федерации;

3) провести анализ статистических данных по водопотреблению и загрязнению воды в Российской Федерации в программе STATISTICA и Microsoft office Excel.

Курсовая работа состоит из трех глав. В первой главе рассмотрены запасы водных ресурсов и структура водопотребления в РФ. Во второй главе изучены основные источники загрязнения водных ресурсов и охрана вод в РФ. В третьей главе приводится анализ статистических данных по водопотреблению и загрязнению вод в РФ в постсоветский период. В заключении подведены итоги проделанной работы.

Глава 1. запасы и Использование водных ресурсов в Российской федерации

1.1 Запасы водных ресурсов и их потребление в РФ

Запасы и качество природных вод крайне неравномерно распределены по территории России. Уровень обеспечения территории России проточной водой из поверхностных источников представлен на рис. 1.

Рис. 1. Потенциальный запас водных ресурсов в РФ

Наиболее обеспечены водными ресурсами низовья Оби, Обско-Енисейское междуречье, Низовья Енисея, Лены и Амура. Повышенный уровень водообеспеченности характерен для Европейского Севера, Средней Сибири, Дальнего Востока и западного Приуралья. Из Субъектов Российской Федерации наибольшие показатели имеют Красноярский край и Камчатская область (без автономных округов), Сахалинская область, Еврейская автономная область. В центре и на юге Европейской части страны, где сосредоточено основное население России, зона удовлетворительной водообеспеченности ограничивается долиной Волги и горными районами Кавказа. Из административных образований наибольший дефицит водных ресурсов отмечается в Калмыкии и Ростовской области.

Немногим лучше ситуация в Ставропольском крае, южных областях Центрального, в Черноземном районе и южном Зауралье [5].

Объемы воды, забираемой из природных водных объектов для хозяйственно-питьевых, производственных и прочих нужд представлены на рис. 2. Объемы забора воды на одного экономически активного жителя имеют высокое значение в группе регионов центральной Сибири (Иркутская область, Красноярский край с Таймырским округом, Хакассия, Тува, Кемеровская область). Водоемкость экономики здесь базируется на мощной Ангаро-Енисейской водной системе. Еще более водоемкой является экономика юга России от Оренбургской области до Краснодарского края. Максимальное водопотребления на душу населения отмечается в Карачаево-Черкессии, Дагестане и Астраханской области.

На остальной части Европейской территории страны локальные зоны повышенной водоемкости характерны для хозяйственных комплексов Ленинградской, Архангельской, Пермской, Мурманской областей и, особенно, Костромской и Тверской областей. Минимальное потребление воды для нужд хозяйственного комплекса отмечается в слаборазвитых автономиях - Эвенкии, Ненецком и Коми-Пермяцком округах [1].

Рис. 2. Интенсивность использования водных ресурсов в РФ

1.2 Коммунальное водоснабжение

Коммунальное хозяйство России обеспечивает потребность в воде городского населения, коммунальных, транспортных и прочих непромышленных предприятий, а также расходы воды на благоустройство населенных пунктов, полив улиц и тушение пожаров.

Отличительная особенность коммунального хозяйства - постоянство водопотребления и жесткие требования, предъявляемые к качеству воды.

Основной объем (84-86%) потребляемой воды используется для хозяйственно-питьевых нужд населения, в среднем по России удельное водопотребление на одного городского жителя составляет 367-369 л/сут.

Около 99% городов, 82% поселков городского типа, 19,5% населенных пунктов в сельской местности обеспечены централизованным водоснабжением. Благоустройство городского жилого фонда в среднем по стране характеризуется следующими показателями: обеспеченность центральным водопроводом - 83,8%, канализацией - 81,4% центральным отоплением - 84,7%, ванными и душем - 76,7%, горячим водоснабжением - 70,8% (данные за 1996 год).

В поверхностные водные объекты предприятиями отрасли отводится около 13 км³/год сточных вод, по разным причинам в структуре сбрасываемых вод преобладают недостаточно очищенные. В целом по стране через системы очистных сооружении предварительно пропускается около 70% всей подаваемой воды.

Из-за неблагополучного состояния источников питьевого водоснабжения и несовершенства системы водоподготовки не теряет своей остроты проблема качества воды. Стандартные сооружения очистки, включающие двухступенчатую схему осветления, обесцвечивания и обеззараживания не справляются с возрастающими нагрузками новых загрязнителей (тяжелых металлов, пестицидов, галогенсодержащих соединений, фенолов, формальдегидов). Хлорирование воды, содержащей органические вещества, накапливающиеся в водных источниках, приводит к ее вторичному загрязнению и образованию канцерогенных хлорорганических соединений [9].

1.3 Промышленное водоснабжение

Промышленное водоснабжение, обеспечивающее функционирование технологических процессов, является ведущим направлением водопользования. Системы промышленного водоснабжения включают в себя гидротехнические сооружения по забору технической воды и доставке се предприятиям, а также системы водоподготовки.

Промышленный потенциал каждого экономического района Российской Федерации представлен практически всеми основными отраслями. Есть и такие районы, где преимущественно сконцентрированы совершенно определенные отрасли промышленности. Например, 46% объема производства легкой промышленности сосредоточено в Центральном экономическом районе, на долю Уральского экономического района приходится около 70% продукции черной и цветной металлургии, на долю Западно-Сибирского - 46% топливной промышленности.

Объемы водопотребления зависят от структуры промышленных предприятий, уровня технологии, выполняемых мероприятий по экономии воды. Наиболее водоемкими отраслями являются теплоэнергетика, черная и цветная металлургия, машиностроение, нефтехимическая и деревообрабатывающая промышленность. На долю самой водоемкой отрасли - электроэнергетики - приходится около 68% суммарного потребления свежей и 51% - оборотной воды.

Так как большинство промышленных объектов сосредоточено в крупных городах, в России преимущественное развитие получили объединенные промышленно-коммунальные системы водоснабжения, что, в свою очередь, приводит к неоправданно высоким расходам на промышленные нужды воды питьевого качества (до 30-40% суточной подачи городских водопроводов).

Предприятия промышленности являются основным источником загрязнения поверхностных вод, ежегодно сбрасывая большое количество отработанных сточных вод (в 1996 г. - 35,5 км³). Особенно разнообразны по своим свойствам и химическому составу сточные воды химической, нефтехимической, нефтеперерабатывающей, целлюлозно-бумажной и угольной промышленности. Несмотря на достаточную мощность очистных сооружений, только 83-85% отводимых сточных вод соответствуют нормативным требованиям. В структуре отводимых вод, содержащих загрязняющие вещества выше нормативного уровня, сброс без очистки составляет в настоящее время 23% (в 1991 г- 28%), остальные воды сбрасываются недостаточно очищенными [13].

1.4 Сельскохозяйственное водоснабжение

В сельской местности водоснабжение осуществляется главным образом по локальным системам и путем индивидуального обеспечения водопользователей. Системы локального водоснабжения в очень сильной степени зависят от качества воды в источниках и, в случае необходимости, оборудуются специальными сооружениями. В районах с высокой плотностью сельского населения применяются групповые системы.

Для нужд отрасли из природных водных источников забирается около 28% суммарного объема изъятия воды.

Среди сельскохозяйственных отраслей основным потребителем свежей воды и крупным загрязнителем поверхностных водоемов, сбрасывающим через коллекторно-дренажную сеть неочищенные сточные воды, является орошаемое земледелие. Серьезную опасность для поверхностных водоемов представляет вынос с сельскохозяйственных полей удобрений и ядохимикатов.

Другим крупным водопотребителем и мощным источником загрязнения поверхностных и подземных вод являются животноводческие комплексы по выращиванию крупного рогатого скота, свиней, птицы. Очистка животноводческих сточных вод связана с большими трудностями, поскольку перед сбросом в водные объекты их необходимо длительное время выдерживать в прудах-накопителях [6].

1.5 Водный транспорт

Водный транспорт является едва ли не самым древним водопользователем. По внутренним водным путям России (рекам, озерам, водохранилищам, каналам), имеющим общую протяженность свыше 400 тыс. км, перевозится до 50 млн. т грузов.

При использовании рек и других водных объектов для судоходства необходимо поддерживать на них гарантированные глубины, режим стока и прочие условия, обеспечивающие бесперебойную работу водного транспорта в навигационный период.

В ряде случаев интересы водного транспорта вступают в противоречия с интересами других водопользователей и водопотребителей, таких как водоснабжение, орошение, гидроэнергетика. Например, гидростроительство, с одной стороны, позволяет увеличить глубину и ширину водного пути, ликвидировать пороги, а с другой - вносит серьезные осложнения в работу водного транспорта за счет сокращения продолжительности навигационного периода, резких суточных и недельных колебаний расходов и уровней воды в нижних бьефах гидростанций.

Водный транспорт, не предъявляя высоких требований к качеству воды, является одним из значительных источников загрязнения водных объектов нефтепродуктами и взвешенными веществами.

Весьма неблагоприятное воздействие на экологическое состояние водоемов оказывает лесосплав, изменяя естественное состояние русел, засоряя водные объекты затопленной древесиной, разрушая нерестовые участки [8].

водный коммунальный загрязнение сельскохозяйственный

1.6 Рыбное хозяйство

Рыбное хозяйство непосредственно связано с использованием водных ресурсов и предъявляет очень высокие требования к их режиму, количественному и качественному состоянию. Для успешного воспроизводства и нормального развития рыбы необходимы чистая вода с достаточным количеством растворенного кислорода и отсутствием вредных примесей, соответствующая температура и обеспеченность кормами. Нормативы качества воды для рыбохозяйственных объектов более строгие, чем для источников питьевого водоснабжения.

В России около 30% уловов во внутренних морях и водоемах приходится на долю пресноводных рыб (щуки, леща, судака, плотвы, окуня, сазана, сига, севрюги, белуги, семги, кеты, горбуши). В последние годы отмечается сокращение уловов, что обусловлено уменьшением продуктивности рыбохозяйственных объектов в результате интенсивного антропогенного воздействия.

Увеличение воспроизводства рыбы осуществляется за счет искусственного рыборазведения на рыбоводных заводах, в нерестово-выростных хозяйствах, рыбопитомниках. Весьма перспективным направлением является выращивание рыб в водоемах-охладителях тепловых электростанций [9].

1.7 Рекреации

Водные объекты - излюбленное место для отдыха, спорта, оздоровления людей. Практически все рекреационные учреждения и сооружения размещены либо на берегах водоемов, либо вблизи них. В последние годы масштабы рекреационной деятельности на водных объектах постоянно растут, чему способствует увеличение численности городского населения и совершенствование транспортных коммуникаций.

В Российской Федерации на берегах водоемов расположено около 60% всех санаториев, свыше 80% учреждений отдыха. 60% туристических баз и 90% рекреационных объектов для самого массового в стране пригородного отдыха [6].

Глава 2. Основные источники загрязнения вод российской федерации и охрана водоемов

Основными источниками загрязнения водоёмов служат предприятия чёрной и цветной металлургии, химической и нефтехимической, целлюлозно-бумажной, лёгкой промышленности.

2.1 Основные источники загрязнения вод Российской Федерации

Чёрная металлургия. Объём сбрасываемых сточных вод составляет около 12 млрд. м³, сброс загрязнённых сточных вод достиг 850 млн. м³. Предприятия Магнитогорска, Липецка, Екатеринбурга, Челябинска, Череповца, Новокузнецка не обеспечивают нормативную очистку сточных вод [1].

Цветная металлургия. Объём сброса загрязнённых сточных вод превысил 537,6 млн. м³. Сточные воды загрязнены минеральными веществами, флетореагентами (цианиды, ксантогенаты), солями тяжёлых металлов (медь, свинец, цинк, никель, ртуть и другие), мышьяком, хлоридами и другими веществами.

Деревообрабатывающая и целлюлозно-бумажная промышленность. Главный источник образования сточных вод в отрасли - производство целлюлозы, базирующееся на сульфатном и сульфитном способах варки древесины и отбелки [5].

Нефтеперерабатывающая промышленность. В поверхностные водоёмы предприятиями отрасли было сброшено 543,9 млн. м³сточных вод. В результате в водоёмы попали в значительном количестве нефтепродукты, сульфаты, хлориды, соединения азота, фенолы, соли тяжёлых металлов и др.

Химическая и нефтехимическая промышленность. В природные водные объекты сброшено за год 2467,9 млн. м³сточных вод, вместе с которыми в водоём попали нефтепродукты, взвешенные вещества, азот общий, азот аммонийный, нитраты, хлориды, сульфаты, фосфор общий, цианиды, роданиды, кадмий, кобальт, марганец, медь, никель, ртуть, свинец, хром, цинк, сероводород, сероуглерод, спирты, бензол, формальдегид, фурфурол, фенолы, поверхностно-активные вещества, карбамиды, пестициды, полуфабрикаты [5].

Машиностроение. Сброс сточных вод травильных и гальванических цехов предприятий этой отрасли, например, в 1993 году составил 2,03 млрд. м³, в том числе загрязнённых - 0,95 млрд. м³, в первую очередь нефтепродуктами, сульфатами, хлоридами, взвешенными веществами, цианидами, соединениями азота, солями железа, меди, цинка, никеля, хрома, молибдена, фосфора, кадмия [1].

Лёгкая промышленность. Основное загрязнение водоёмов происходит от текстильного производства и процесса дубления кож. В сточных водах текстильной промышленности наличествуют взвешенные вещества, сульфаты, хлориды, соединения фосфора и азота, нитраты, синтетические поверхностно-активные вещества, железо, медь, цинк, никель, хром, свинец, фтор и другие. Кожевенное производство сбрасывает в водоёмы воду с высоким содержанием соединений азота, фенолов, синтетических поверхностно-активных веществ, жиров и масел, хрома, алюминия, сероводорода, метанола и фенальдегида [1].

2.2 Охрана водоёмов

В соответствии с Конституцией Российской Федерации, водное законодательство России находится в совместном ведении РФ и субъектов РФ. Оно состоит из Водного кодекса Российской Федерации и принимаемых в соответствии с ним федеральных законов и иных нормативно-правовых актов, а также законов и нормативно-правовых актов субъектов РФ.

Согласно водному кодексу Российской Федерации, использование водных объектов для питьевого и хозяйственно бытового водоснабжения является приоритетным. Для этих целей должны использоваться защищённые от загрязнения и засорения поверхностные и подземные водные объекты. Их пригодность для питьевого и хозяйственно-бытового водоснабжения определяется органами санитарно-эпидемиологического надзора.

Централизованное питьевое и хозяйственно-бытовое водоснабжение населения осуществляют специальные организации, имеющие лицензию на водопользование [5].

Согласно Водному кодексу Российской Федерации, водопользователи обязаны стремиться сокращать изъятия и предотвращать потери воды, не допускать загрязнение, засорение и истощение водных объектов, обеспечивать сохранение температурного режима водных объектов. Запрещается сброс сточных и дренажных вод в водные объекты:

ь содержащие природные лечебные ресурсы;

ь отнесённые к особо охраняемым;

ь находящиеся в курортных зонах, в местах массового отдыха населения;

ь находящиеся в местах нереста и зимовки ценных и особо охраняемых видов рыб, в местах обитания ценных и занесённых в Красную книгу видов животных и растений.

Поддержание поверхностных и подземных вод в состоянии, соответствующем экологическим требованиям, обеспечивается установлением нормативов предельно допустимых вредных воздействий на водные объекты. Эти нормативы устанавливаются, исходя из:

ь предельно допустимой величины антропогенной нагрузки, длительное воздействие которой не приведёт к изменению экосистемы водного объекта;

ь предельно допустимой массы вредных веществ, которая может поступать в водный объект и на его водосборную площадь;

ь нормативов предельно допустимых сбросов вредных веществ в водные объекты.

Государственный учёт поверхностных и подземных вод представляет собой систематическое определение и фиксацию в установленном порядке количества и качества водных ресурсов, имеющихся на данной территории. Такой учёт осуществляется в целях обеспечения текущего и перспективного планирования рационального использования водных ресурсов, их восстановления и охраны. Данные государственного учёта характеризуют состояние поверхностных и подземных водных объектов по количественным и качественным показателям, степени их изученности и использования. Государственный учёт осуществляется в РФ по единой системе и базируется на данных учёта, представляемых водопользователями, а также на данных государственного мониторинга [13].

Согласно Водному кодексу Российской Федерации, при размещении, проектировании, реконструкции, вводе в эксплуатацию хозяйственных и других объектов, а также при внедрении новых технологических процессов должно учитываться их влияние на состояние водных объектов и окружающую среду. При этом также необходимо предусматривать создание замкнутых систем технического водоснабжения. Проектирование и строительство прямоточных систем водоснабжения, как правило, не допускается. Оно может быть разрешено в исключительных случаях при положительном заключении государственной экспертизы на предпроектную и проектную документацию и государственной экологической экспертизы. Запрещается ввод в эксплуатацию:

ь хозяйственных и других объектов, в том числе фильтрующих накопителей, пунктов захоронения отходов, городских и других свалок, не оборудованных устройствами, очистными сооружениями, предотвращающими загрязнение, засорение, влекущих истощение водных объектов;

ь водосборных и сбросных сооружений без рыбозащитных устройств и устройств, обеспечивающих учёт забираемых и сбрасываемых вод;

ь животноводческих ферм и других производственных комплексов, не имеющих очистных сооружений и санитарно-защитных зон;

ь оросительных, обводнительных и осушительных систем, водохранилищ, плотин, каналов и других гидротехнических сооружений до проведения мероприятий, предотвращающих вредное воздействие на воды;

ь гидротехнических сооружений без рыбозащитных устройств, а также устройств для пропуска паводковых вод и рыбы;

ь водозаборных сооружений, связанных с использованием подземных вод, без оборудования их водорегулирующими устройствами, водоучитывающими приборами;

ь водозаборных и иных гидротехнических сооружений без установления зон санитарной охраны и создания пунктов наблюдения за показателями состояния водных объектов;

ь сооружений и устройств для хранения и транспортирования нефтяных, химических и других веществ без оборудования средствами для предотвращения загрязнения водных объектов и контрольно-измерительной аппаратурой для обнаружения утечки указанных продуктов.

Не допускается ввод в эксплуатацию объектов орошения сточными водами без создания пунктов наблюдения за показателями состояния водных объектов. До ввода в эксплуатацию водохранилищ должны осуществляться мероприятия по подготовке их ложа к затоплению [8].

Глава 3. количественный Анализ тенденций использования и загрязнения водных ресурсов в РФ в постсоветский период

3.1 Тенденции водопотребления в РФ

Исходными данными для проведения анализа являются данные Федерального агентства водных ресурсов по использованию воды в Российской Федерации [7].

Таблица 1 Использование воды в РФ с 1993 по 2008 гг.

Годы	Использование воды на орошение и с/х водоснабжение, км куб.	Использование воды на производственные нужды, км куб.	Использование воды на хозяйственно-питьевые нужды, км куб.
1993	17	53,5	14,6
1994	15,3	47,5	14,3
1995	14,6	46,9	14,2
1996	13,6	45,6	14
1997	12	44,6	13,6
1998	11,2	41,3	13,7
1999	11,3	43,1	13,3
2000	10,6	42,7	13,6
2001	10,1	43,1	13,6
2002	9,4	41,9	13,6
2003	9,4	41,6	13,1
2004	8,5	40,2	12,8
2005	8,5	40,5	12,3
2006	8,8	41,4	12
2007	9	41,9	11,6
2008	8,5	43,1	11,3

Для осуществления анализа методологической базой послужила методология анализа данных Microsoft office Excel.



Рис. 3. Использование воды на орошение и сельскохозяйственное водоснабжение в РФ с 1993 по 2008 гг.

Из рис. 3 видно, что в 1993 году на орошение и сельскохозяйственное водоснабжение использовалось наибольшее количество воды (17 км куб.). После этого наблюдается резкий спад. На мой взгляд, это связано со снижением продуктивности сельского хозяйства.

Рис. 4. Использование воды на производственные нужды в РФ с 1993 по 2008 гг.

Как мы видим из рис. 4 использование воды на производственные нужды имеет два пика, которые приходятся на 1993 год (53,5 км куб.) и на 2001 год (43,1 км куб.). А также можно наблюдать два спада, которые прослеживаются в 1994 году (47,5 км куб.) и в 1998 году (41,3 км куб.). После этого прослеживается постепенный подъем, что связано с интенсивным ростом производства, а следовательно и затрат воды на него.

Рис. 5. Использование воды на хозяйственно-питьевые нужды в РФ с 1993 по 2008 гг.

Рис. 5 иллюстрирует использование воды на хозяйственно-питьевые нужды в РФ. Здесь мы наблюдаем пик в 1993 году, затем постепенный спад использования воды. В 1997 и в 1999 гг. использовалось самое наименьшее количество воды на хозяйственно-питьевые нужды. А после 2002 года наблюдается тенденция к снижению, причем резкому использования воды на хозяйственно-питьевые нужды. Это может быть связано с сокращением численности населения.

3.2 Тенденции загрязнения воды в РФ

Исходными данными для проведения анализа являются данные Федерального агентства водных ресурсов по загрязнению вод в Российской Федерации [7].

Для осуществления анализа методологической базой послужила методология анализа данных Microsoft office Excel.

Рис. 6. Загрязнение вод РФ фенолом с 1993 по 2008 гг.

На рис. 6 показано загрязнение водных ресурсов РФ фенолом. Из рис. видно, что самый большой объем сброса фенола со сточными водами приходится на 1993 год. Далее происходит спад, затем в 2000 году небольшой скачек и опять постепенное уменьшение загрязнение вод РФ фенолом. Это хорошая тенденция, так как свидетельствует о хорошей системе очистки сточных вод.

Таблица 2 Загрязнение воды в РФ с 1993 по 2008 гг.

Годы	Загрязнение воды фенолом, тонн	Загрязнение воды свинцом, тонн	Загрязнение воды ртутью, тонн	Загрязнение воды нитратами, тыс. тонн	Загрязнение воды пестицидами, тонн	Загрязнение воды сульфатами, млн. тонн	Загрязнение воды хлоридами, млн. тонн	Загрязнение воды аммонийным азотом, тыс. тонн	Загрязнение воды фосфором, тыс. тонн
1993	130,6	118,1	12,4	140,6	2,1	5,7	8,4	160,9	55,6
1994	99,3	84,1	1	137,1	3,4	3,7	8,8	129,9	44,9
1995	85,9	50,5	0,6	179,6	1,5	3,7	8,6	215,1	38,1
1996	78,7	39,9	15,4	188,1	11,8	2,7	3,2	106,9	32,4
1997	65,5	39,9	0,6	196,2	5,3	3,4	4,1	97,8	31,2
1998	62	43,3	0,4	181,7	0,3	3,1	8	90,5	30,2
1999	60,6	33,9	0,2	224,4	0,4	2,7	7	83	26,5
2000	66,6	34,9	0,2	208,5	2,7	2,7	7,3	84,5	26,4
2001	53,1	26,7	0,2	201,3	4,8	2,6	7,7	81,2	24,9
2002	53,6	25	0,2	237,2	2,4	3,1	8,1	79,8	25,1
2003	47,7	23,5	0,2	274,4	2,7	2,4	7,5	78	23,6
2004	46,2	16,8	0,1	288,2	1,7	2,4	6,8	71,7	23,3
2005	42,9	14,8	0,1	374,7	1,2	2,2	6,7	69	23,4
2006	39,9	15,7	0,1	379,5	1,9	2,1	6,3	68,8	23,4
2007	32,6	12,7	0,1	391,7	2	2,2	6,7	62,8	22,6
2008	30,7	13,9	0,03	396,4	0,03	2	6,5	62	22,1

Рис. 7. Загрязнение вод РФ свинцом с 1993 по 2008 гг.

Рис. 7 показывает, что загрязнение вод РФ свинцом имеет наибольший показатель в 1993 году. А в последующем видно постепенное уменьшение загрязнения с небольшими скачками показателей в 1998, 2000 и 2003 гг. после этого видна тенденция к увеличению загрязнения вод РФ свинцом. Безусловно, причиной этому является рост производства.

Рис. 8. Загрязнение вод РФ ртутью с 1993 по 2008 гг.

Рис. 8 имеет очень интересную структуру. В 1993 году загрязнение вод было не самым интенсивным, но все, же высоким (12,4 тонны). Затем до 1995 года происходит уменьшение показателей загрязнения. В 1996 году загрязнение вод РФ ртутью самое интенсивное, его показатель составил 15,4 тонны. После этого происходит резкий спад и начиная с 1997 года показатели загрязнения вод относительно постоянны и очень малы.

Рис. 9. Загрязнение вод РФ нитратами с 1993 по 2008 гг.

Из рис. 9 мы наблюдаем, что загрязнение нитратами вод РФ начинается с некоторого спада, который приходится на 1994 год. Затем происходит некоторое повышение загрязнения, после чего в 1998 году его понижение. В 1999 году скачек загрязнения сменяется постепенным спадом до 2001 года. После этого наблюдается тенденция увеличения загрязнения вод РФ нитратами.



Рис. 10. Загрязнение вод РФ пестицидами с 1993 по 2008 гг.

Рис. 10 имеет скачкообразную структуру. Самый большой показатель загрязнения вод РФ пестицидами наблюдается в 1996 году (11,8 тонн). После этого следует резкий спад загрязнения до 1998 года. Затем, в 2001 году уровень загрязнения возрастает, за ним следует спад. А в 2007 году опять небольшое увеличение загрязнения, после чего уровень загрязнения падает, и увеличение его не наблюдается.

Рис. 11. Загрязнение вод РФ сульфатами с 1993 по 2008 гг.

Из рис. 11 виден один пик загрязнения, который приходится на 2002 год. Уровень загрязнения составлял 3,1 млн. тонн. Также можно выделить один резкий спад загрязнения, который приходится на 1996 год. Показатель загрязнения составлял в этом году 2,7 млн. тонн. А вообще наблюдается тенденция к уменьшению загрязнения вод РФ сульфатами.

Рис. 12. Загрязнение вод РФ хлоридами с 1993 по 2008 гг.

Рис. 12 показывает, что на протяжении 16 лет выделялось три пика загрязнения вод РФ хлоридами и два резких спада. Пики загрязнения приходились на 1994, 1998 и 2002 года, а спады загрязнения на 1996 и 2006 года. Далее наблюдается тенденция к уменьшению загрязнения вод РФ хлоридами.



Рис. 13. Загрязнение вод РФ аммонийным азотом с 1993 по 2008 гг.

Из рис. 13 виден всего один пик загрязнения, который приходится на 1995 год. Показатель загрязнения в этом году составлял 215,1 тыс. тонн. После этого пика идет резкий спад до 1996 года, а затем постепенное уменьшение показателей загрязнения вод РФ аммонийным азотом.

Рис. 14. Загрязнение вод РФ фосфором с 1993 по 2008 гг.

Из рис. 14 видно, что начиная с пика в 1993 году идет постепенное уменьшение загрязнения и по-моему увеличение загрязнения не предвидится.

4.3 Анализ связей между тенденциями водопотребления и загрязнения вод РФ

Для анализа связей между тенденциями водопотребления и загрязнения вод РФ мы использовали корреляционный и регрессионный анализы программы STATISTICA.

Корреляция - это мера связи между двумя случайными переменными. Коэффициенты связи обычно принимают значения в интервале от минус единицы до единицы. Значения, близкие к нулю, показывают отсутствие связи. Положительная связь для коэффициентов корреляции означает, что с ростом одного показателя возрастает и другой, отрицательная - что с ростом одного показателя другой снижается [10, 11, 12].

Можно сказать, что корреляция определяет степень, с которой значения двух переменных пропорциональны друг другу. Важно, что значение коэффициента корреляции не зависит от масштаба измерения.

Анализируя корреляционную матрицу, мы видим, что показатель использования воды на орошение имеет прямо пропорциональную связь с такими показателями как загрязнение воды фенолом, свинцом, сульфатами, аммонийным азотом и фосфором. А с показателем загрязнения нитратами обратно пропорциональную связь.

Показатель использования воды на производственные нужды имеет прямо пропорциональную связь с такими показателями как загрязнение воды фенолом, свинцом, сульфатами, фосфором.

Таблица 3 Матрица коэффициентов корреляции Пирсона

	Ивно	Ивнпн	Ивнхпн	Фенол	Свинец	Ртуть	Нитраты	Пестициды	Сульфаты	Хлориды	Ам. Азот	Фосфор
Ивно*		0,92	0,81	0,96	0,93	0,61	-0,80	0,31	0,87	0,17	0,85	0,95
Ивнпн			0,64	0,91	0,92	0,65	-0,62	0,22	0,89	0,18	0,77	0,94
Ивнхпн				0,86	0,76	0,45	-0,98	0,37	0,77	0,24	0,70	0,74
Фенол					0,97	0,62	-0,82	0,24	0,93	0,26	0,80	0,97
Свинец						0,55	-0,75	0,10	0,95	0,35	0,71	0,98
Ртуть							-0,39	0,66	0,50	-0,36	0,36	0,58
Нитраты								-0,35	-0,73	-0,22	-0,65	-0,71
Пестиц.									0,05	-0,66	0,09	0,14
Сульфаты										0,35	0,75	0,94
Хлориды											0,33	0,30
Ам. азот												0,79
Фосфор

Ивно* - использование воды на орошение и сельскохозяйственное водоснабжение, Ивнпн - использование воды на производственные нужды, Ивнхпн - использование воды на хозяйственно-питьевые нужды.

Показатель использования воды на хозяйственно-питьевые нужды имеет прямо пропорциональную связь с такими показателями как загрязнение воды фенолом, свинцом, сульфатами, аммонийным азотом, фосфором. И обратно пропорциональную связь с показателем загрязнения вод нитратами.

Далее мы с наиболее значимыми связями проводим регрессионный анализ, который представлен ниже.

Задачей регрессионного анализа является посторенние формулы некоторой линии, проходящей через облако точек на графике. По умолчанию обычно принимается, что линия регрессии - это геометрическое место средних Y при заданном X, однако существуют методы регрессии, описывающие положение не средних, а медиан. Различают простую (для описания связи между двумя случайными величинами) и множественную (одна случайная величина зависит от нескольких других), а также линейную и нелинейную регрессии. Линейная регрессия применяется тогда, когда через облако точек можно провести прямую линию. Нелинейный регрессионный анализ допускает наличие не одной, а нескольких типов функций, приблизительно одинаково точно описывающих облако точек. В таком случае необходим критерий, по которому можно выделять наиболее предпочтительные типы функций [2, 3, 4].

Таблица 4 Зависимость загрязнения вод нитратами от использования воды на орошение

	BETA	Stdf.	B	Stdf.	t(14)	p-Niveau
Konstante			549,2928	60,58139	9,06702	0,000000
ИВНО	-0,80489	0,158599	-26,9352	5,30745	-5,07499	0,000169

R=0, 80488971 R²=0, 64784744 Korr. R²= 0, 62269369

F(1,14)=25,755 p<,00017 Stdf. der Schatzung: 55,365

Уравнение регрессии выглядит следующим образом:

Уравнение зависимости загрязнения вод нитратами от использования воды на орошение:

Таким образом, в данном уравнении регрессии, где зависимым показателем является показатель загрязнения вод нитратами, изменчивость составляет 0, 64784744 от исходной дисперсии, что означает 64% от начальной изменчивости. Неизвестными останутся 36%. Из этого следует, что использование воды на орошение на 64% определяет показатель загрязнения вод нитратами.

Таблица 5 Зависимость загрязнения вод фосфором от использования воды на орошение

	BETA	Stdf.	B	Stdf.	t(14)	p-Niveau
Konstante			-7,1978	3,196658	-2,25168	0,040924
ИВНО	0,953418	0,080620	3,31196	0,280055	11,82611	0,000000

R= 0,95341823 R²= 0,90900633 Korr. R²= 0,90250678

F(1,14)=139,86 p<,00000 Stdf. der Schatzung: 2,9214

Уравнение зависимости загрязнения вод фосфором от использования воды на орошение:

Таким образом, в данном уравнении регрессии, где зависимым показателем является показатель загрязнения вод фосфором, изменчивость составляет 0, 90900633 от исходной дисперсии, что означает 90% от начальной изменчивости. Неизвестными останутся 10%. Из этого следует, что использование воды на орошение на 90% определяет показатель загрязнения вод фосфором.

Таблица 6 Зависимость загрязнения вод свинцом от использования вод на производственные нужды

	BETA	Stdf.	B	Stdf.	t(14)	p-Niveau
Konstante			-298,412	38,25130	-7,80136	0,000002
ИВНПН	0,920205	0,104616	7,681	0,87324	8,79605	0,000000

R= 0, 92020528 R²= 0, 84677776 Korr. R²= 0, 83583331

F(1,14)=77,371 p<,00000 Stdf. der Schatzung: 11,441

Уравнение зависимости загрязнения вод свинцом от использования воды на производственные нужды:

Таким образом, в данном уравнении регрессии, где зависимым показателем является показатель загрязнения вод фосфором, изменчивость составляет 0, 84677776 от исходной дисперсии, что означает 85% от начальной изменчивости. Неизвестными останутся 15%. Из этого следует, что использование воды на производственные нужды на 85% определяет показатель загрязнения вод свинцом.

Таблица 7 Зависимость загрязнения вод фенолом от использования вод на производственные нужды

	BETA	Stdf.	B	Stdf.	t(14)	p-Niveau
Konstante			-245,97	37,24324	-6,6045	0,000012
ИВНПН	0,911630	0,109848	7,056	0,85023	8,29903	0,000001

R= 0,91162968 R²= 0,83106868 Korr. R²= 0,81900215

F(1,14)=68,874 p<,00000 Stdf. der Schatzung: 11,139

Уравнение зависимости загрязнения вод фенолом от использования воды на производственные нужды:

Таким образом, в данном уравнении регрессии, где зависимым показателем является показатель загрязнения вод фосфором, изменчивость составляет 0,83106868 от исходной дисперсии, что означает 83% от начальной изменчивости. Неизвестными останутся 17%. Из этого следует, что использование воды на производственные нужды на 83% определяет показатель загрязнения вод фенолом.

Заключение

В ходе написания данной курсовой работы нами были рассмотрены запасы водных ресурсов и структура водопотребления в РФ, изучены основные источники загрязнения водных ресурсов и охрана вод в РФ.

Запасы и качество природных вод крайне неравномерно распределены по территории России. Структура водопотребления включает в себя коммунальное водоснабжение, промышленное водоснабжение, сельскохозяйственное водоснабжение, водный транспорт, рыбное хозяйство и рекреации. Основными источниками загрязнения водоёмов служат предприятия чёрной и цветной металлургии, химической и нефтехимической, целлюлозно-бумажной, лёгкой промышленности. Водное законодательство России состоит из Водного кодекса Российской Федерации и принимаемых в соответствии с ним федеральных законов и иных нормативно-правовых актов, а также законов и нормативно-правовых актов субъектов РФ.

Также проведен количественный анализ тенденций использования и загрязнения водных ресурсов в РФ в постсоветский период в программе STATISTICA и в Microsoft office Excel. В ходе анализа тенденций использования воды в РФ мы пришли к выводу, что объемы использования воды на орошение и сельскохозяйственное водоснабжение заметно сокращаются, с 1993 года и по сей день. На мой взгляд, это связано со снижением продуктивности сельского хозяйства. Использование воды на производственные нужды в РФ в постсоветский период имело небольшой спад, но в принципе наблюдается тенденция к увеличению объемов использования воды. Естественно, что это связано с ростом промышленного производства. А вот использование воды на хозяйственно-питьевые нужды имеет тенденцию к уменьшению объемов использования воды. Возможно, что это связано с сокращением численности населения.

При проведении анализа загрязнения вод РФ мы выявили, что тенденцию к уменьшению загрязнения имеют такие загрязнители как фенол, ртуть, пестициды, сульфаты, хлориды, аммонийный азот и фосфор. А тенденцию к увеличению загрязнения вод РФ имеют следующие загрязнители: свинец и нитраты.

В ходе корреляционного анализа мы выявили наиболее значимые связи и провели с ними регрессионный анализ. В результате мы выявили зависимость загрязнения вод нитратами и фосфором от использования воды на орошение. А также зависимость загрязнения вод фенолом и свинцом от использования воды на производственные нужды.

Библиографический список

1. Государственные доклады "О состоянии окружающей природной среды "Российской Федерации" за 1993-й, 1994-й, 1995-й, 1996-й, 1997-й, 1998 гг. - М.: Госкомэкологии РФ.

2. Математические методы в экологических и географических исследованиях: Учеб. пособие для студ. Вузов / Юрий Георгиевич Пузаченко. - М.: Академия, 2004. - 416с.

3. Методы и средства анализа данных в среде Windows STADIA 6.0.: Учеб. пособие/ А. П. Кулаичев. - М.: НПО Информатика и компьютеры

4. Практикум по математической статистике для студентов нематематических факультетов: Учебное пособие/ под ред. Шеенко П. С. - Комсомольск-на-Амуре: Изд-во Комсом н/А гос. пед. ун-та, 2001. - 116с.

5. Природные ресурсы Российской Федерации (аналитический обзор) / Под ред. В.П.Орлова и др. - М.: Дрофа, 1998. - 145с.

6. Рациональное использование водных ресурсов: Учеб. пособие/ Под ред. А.Б. Авакяна и др. - Екатеринбург: Виктор - Екатеринбург, 1994. - 320с.

7. Сайт Федеральной службы Государственной статистики: http://www.gks.ru/.

8. Санитарные условия спуска сточных вод в водоёмы. Черкинский С.Н. М.:Стройиздат,1977. - 224с.

9. Слово о воде. О. А. Спенглер - Ленинград: Гидрометиоиздат - Ленинград, 1980. - 148с.

10. Статистический анализ данных на компьютере. Тюрин Ю. Н. и др

11. Статистический анализ и обработка данных в среде Windows. Боровиков В.П. и др. - М.: Филинъ, 1997. - 245с.

12. Теория статистики. Громыко Г.Л. - М.: ИНФРА-М, 2000. - 205с.

13. Экология и охрана природы: Словарь-справочник. Снакин В. В. - М.: Академия, 2000. - 201с.

Размещено на Allbest.ru