Региональное загрязнение почв и продукции растениеводства в УССР остаточными количествами пестицидов: оценка, модели, прогноз тема диссертации по экономике, полный текст автореферата

Автореферат диссертации по теме "Региональное загрязнение почв и продукции растениеводства в УССР остаточными количествами пестицидов: оценка, модели, прогноз"

Академия наук Украинской ССР Ордена Ленина Институт кибернетики имени В. М. Глушкова

На правах рукописи

ВЛАСЮК Владимир Степанович

УДК 519.862.6:519.237:631.5(477)

РЕГИОНАЛЬНОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ ПОЧВ И ПРОДУКЦИИ

РАСТЕНИЕВОДСТВА В УССР ОСТАТОЧНЫМИ КОЛИЧЕСТВАМИ ПЕСТИЦИДОВ: ОЦЕНКА, МОДЕЛИ,

ПРОГНОЗ

08.00.13 — экономико-математические методы

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата экономических наук

Киев 1991

Работа выполнена в ордена Ленина Институте кибернетики имени В. М. Глушкова АН УССР.

Научный руководитель: академик АН УССР БАКАЕВ А. А.

Официальные оппоненты: доктор экономических наук

КАДИЕВСКИИ В. А.,

кандидат экономических наук СКЛЯРОВ А. В.

Ведущая организация: Институт экономики АН УССР.

о ? X ¿г^^^у /¿/.¿¿¿У

Защита состоится «-» -—- 19''г. в—--

часов на заседании специализированного совета К 016.45.05 при Институте кибернетики имени В. М. Глушкова АН УССР по адресу:

252207 Киев 207, проспект Академика Глушкова, 40.

С диссертацией можно ознакомиться в научно-техническом архиве института.

л ¿/у Автореферат разослан —г» - 19 '/г.

Ученый секретарь специализированного совета У РЕВЕНКО В. Л.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. Глобальное загрязнение окружающей среды продуктами хозяйственной деятельности человека приобрело в современном мире характер экологического кризиса В настоящее время ваияейпие обязанности государства заключаются в обеспечении населения экологически чистыми продуктами питания, постоянном контроле за состоянием объектов окружающей среды и реализация мероприятий по предотвращения их загрязнения. Кроме того, региональная взакмосвязанность экологических процессов определяет ответственность каждой страны за сохранность и чистоту ее природных объектов перед шровин сообществом, поэтому эффективное реташе природоохранные проблем является . необходимой предпосылкой интеграции государства в оОцсмироЕыз структуры.

Актуальность экологических задач для Украины связана с высокой концентрацией промышленного и сельскохозяйственного производства в регионе, ограниченностью земельных ресурсов, интенсивно!» химизацией сельского хозяйства. В области стоящих перед УССР природоохранных проблем особенно важно предупреждение и снимание загрязнения почв и продукции растениеводства химическими средствами зашиты растения (ЖЗР) или пестицидами, поскольку последние непосредственно воздействуют на посевы сельскохозяйственных культур, в связи с чем их использование в значительной мере определяет экологическую чистоту продуктов питания человека.

Для реиения указанной проблемы необходимы всестороннее Исследование загрязнения почв и продукции растениеводства, пестицида!.«!, выделение факторов, определяющих его динамику, изучение количественных связей меяду ними, оценка текущее масштабов загрязнения и прогноз изменения ситуации в регионе при различном состоянии характеристик, обусловливающих развитие изучаемого процесса. Эффективным инструментом решения такого рода задач, предусматривающих сбор, хранение и обработку больших объемов статистической информации, являются методы математического моделирования и обработки многомерных информационных массивов, реализованные на современных средствах вычислительной техники. Использование экономико-математических методов для изучения процесса загрязнения почв и продукции растениеводства пестицидами в регионе представляется актуальным, поскольку позволяет провести объективный анализ, разработать аппарат исследования, ■ а также оперативно получать непротеворечивые альтернативные прогнозы его развития.

В СССР вопросами оценки и прогнозирования загрязнения природных объектов применяемыми в сельском хозяйстве ХСЗР занимаются ВНИИ гигиены, токсикологии пестицидов, полимеров и пластических тсс, Центральный институт агрохимического обслуживания сельского хозяйства (ЦШАО), НИИ Госкомгидромета В области изучения процессов загрязнения почв и продукции растениеводства пестицидами большой интерес представляют работы Ивановой А. а , Спыну Е. И., Лунева Ы. И., Шостак JL Б. , Соколова М. С., Галиулина Р. R Среди зарубежных исследований в данной области следует отметить труды таких ученых, как Valker А. , Pimental D. , Grokkot А. , Cottam С,

Настоящая диссертационная работа посвящена решению проблемы оценки и прогнозирования регионального загрязнения почв и продукции рйстениеводства в УССР остаточными количествами пестицидов (ОКЛ). Актуальность выбранной теш диссертационной работы подтверждается: рядом правительственных постановлений экологического характера, принятых как на союзном, так и на республиканском уровнях, предусматривающих значительное расширение научно-исследовательских работ по природоохранным проблемам; необходимостью выработки эффективной стратегии экологически приемлемого использования ХСЗР в республике при отсутствии методологии и моделей для разработки^текущей и перспективной оценки регионального загрязнения ОКП почв и продукции растениеводства; свявью темы работы с республиканской целевой программой исследований по вопросам отрицательного воздействия химизации сельского хозяйства, научно-производственной деятельностью республиканских проек-тно-изыскательных станций химизации в области осуществления мониторинга за ОКП в окружающей среде, тематикой ЦИНАО.

Цель и задачи исследования. Цели диссертационной работы заключаются в разработке методологии, математических методов и моделей решения проблемы оценки и прогнозирования загрязнения почв и продукции растениеводства пестицидами на региональном уровне; анализе состояния, комплексной оценке, создании аппарата исследований и определении альтернативных перспектив развития изучаемого процесса в УССР.

Основными задачами исследования являются: - разработка методологии решения проблемы оценки и прогнозирования загрязнения почв и продукции растениеводства пестицидами на региональном уровне, включающей определение системы показателей, обоснование используемых математических методов и ме-

тодшсу конструирования эконометрической иодели для определения альтернативных перспектив разпггия изучаемого процесса;

- разработка методики расчета системы региональных показателей загрязнения почв и продукции растениеводства ОКП;

- анализ ретроспективной диианикл системы региональных по-казателеЛ загрязнения пота и продукции разтениеводства в УССР;

- комплексная оценка текутдэго и перспективных уровней ваг-рязнения почв и продукции растениеводства в УССР на основе системы региональных показателей;

- paspaOoTita экснометрических моделей прогнозирования регионального загрязнения почв и продуэдм растениеводства в УССР остаточными количества»® хлор-органических соединений (ХОС), фзс-форорганических соединений (ŒOC) и гербицидов;- оценка прогнозных свойств разработанных зкоиометрических

коде гей;

- разработка сценариев н реализация пропгагно-имитационнкх расчетов на сконструированных моделях по региональному загрязнению почв и продукции растениеводства ОКП в УССР.

Объект и предмет исследования. В качестве объекта исследования рассматриваются растениеводство как отрасль сельсгого хозяйства и сельскохозяйственные угодкя УССР. Предметом исследования является процесс регионального загрязнения почв и продукции растениеводства остатками пестицидов в УССР.

Методология исследования, Методологическую базу исследования составляют правительственные документы з области экологшг и рационального использования природных ресурсов, концепция мониторинга антропогенного загрязнения окружавшей среды, теория системного анализа, методы эконометрического моделирования и многомерного сравнительного анализа.

Научная новизна результатов работы состоит в том, что впервые в отечественной практике оценки и прогнозирования загрязнения почв и продукции растениеводства ОКП сделано следующее:

1. Разработана методология решения проблемы оценки и прогнозирования регионального загрязнения почв и продукции растениеводства ОКП, в рамках которой:

- определена и обоснована система показателей, позволяющих дать комплексную характеристику загрязнения почв и продукции растениеводства всеми контролируемыми видами пестицидов на региональном уровне;

- обосновано применение методов многомерного сравнительного анализа для разработки комплексной оценки загрязнения почв и продукции растениеводства в регионе ОКП;

- разработана методика конструирования эконометрической модели прогнозирования загрязнения почв и продукции растениеводства ОКП, где обоснована ее структура, установлены основные взаимосвязи и предложена базовая спецификация ограничений.

2. Разработана методика расчета системы региональных показателей загрязнения почв и продукции растениеводства ОКП, выполнен анализ их текущего состояния для УССР.

3. Сконструированы эконометричемсие модели прогнозирования регионального загрязнения почв и продукции растениеводства в УССР остаточными количествами ХОС, ФОС и гербицидов, представляющие собой системы ограничения смешанного типа с наличием нелинейных форм функциональной зависимости.

4. Реализованы прогнозно-имитационные решения и получена альтернативная динамика загрязнения почв и продукции растениеводства в УССР ОКП по сценариям, предусматривающим изменения в количестве и ассортименте применяемых пестицидов.

6. Разработаны комплексные оценки ретроспективного и перспективного загрязнения ОКП почв и продукции растениеводства в УССР, основанные на фактической и сценарий динамике системы региональных показателей, характеризующих исследуемый процесс.

Практическая ценность работы состоит в том, что предложенная в ней методология решения поставленной проблемы, методик-рас чета системы региональных показателей загрязнения почв и продукции растениеводства ОКП, структура зконометрическнх моделей и спецификация их ограничений могут быть использованы как типовые при решении аналогичных задач по другим территориальным объектам, а также по другим видам химических полютантов, например нитратов. ' Практическая направленность работы предполагает использование разработанных моделей и результатов прогнозно-имитационных расчетов природоохранными органами республики для анали-ва текущего, состояния загрязнения почв и продукции растениеводства в УССР ОКП, а также для оценки экологических последствий тех или иных решений в области применения в регионе химических средств защиты растений.

Реализация и внедрение результатов исследования. Работа связан^ с тематикой ЦИНАО и научно-производственной деятель-

ностыо токсикологических подразделений проекгно-изисгсательных станций химизации УССР по осуществлению мониторинга за ОКП в ок-руяаодей среде. Результаты исследований использовались в институте "Укрземпроекг" при разработке в 1388 г. "Генеральной схемы использования земельных ресурсов УССР на период до Я005- года" в разделе "Площади земель, загрязненных пестицидами и минеральными удобрениями, и затраты нз предотвращение и ликвидацию загрязнения", а такаже в работе органов Госкомприроды УССР при контроле за применением колхозами и еозхозаш средств химизации сельского хозяйства. Представленная в работе методиса расчета системы показателей загрязнения ггочв и продукции растениеводства ОКП на региональном уровне используется в учебном процессе в Украинской сельскохозяйственной академии при изучении проблемы производства экологически чистой продукции.

На заоггу выносятся следуйте результаты диссертации:

- методология ресешя проблемы оценки и прогнозирования регионального загрязнения ОКП почв и продутадии растениеводства;

- методика расчета системы региональных показателей загрязнения почв и продукции растениеводства ОКП и результаты анализа их динамики для УССР;

- результаты таксономического анализа ретроспективной и прогнозной динамики исследуемого процесса для УССР;

- комплекс эноноыетрическнх моделей прогнозирования регио-. нального загрязнения почв и продукции растениеводства в УССР остаточными количествами КОС, S00 и гербицидов;

- результаты прогнозно-имитационных расчетов развития регионального загрязнения почв я продукции растениеводства в ' УССР остатками пестицидов на период до 2000 г. •

Апробация работы. Результаты проведенных•исследований докладывались на Республиканской иаучно-технической конференции "Агроэкологичестая обстановка на сельскохозяйственных угодиях Украинской ССР к пути снижения их загрязнения токсичными веществами" (г. Черкассы, 1S89 г.), Республиканском сеишаре "Совершенствование системы контроля за загрязнением почв и продукции растениеводства", (г. Ровно, 1989 г.) и Всесоюзной научно-практической конференции "Агрометерологические ресурсы и продукционные процессы в растениеводстве" (г. Киев,-1991 г.).

Публикация. Результаты исследований представлены в пяти научных публикациях общим объемам 3,5 усл.- печ. л.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, описка использованной литературы . (101 наименование) • и приложений. Работа содержит 199 страниц машинописного текста, 42 рисунка, 35 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении диссертации обосновывается актуальность проблемы диссертационного исследования, приведены основные цели и задачи, определены объект и предмет исследования, сформулированы новизна и практическая ценность работы. ' <

В первой главе анализируется текущее использование пестицидов в УССР и его экологические последствия, исследуется отечественный и зарубежный опыт оценки состояния и определения перспектив развития исследуемого процесса, разрабатывается методология решения поставленных в диссертации задач, в рамках которой,определяется и обосновывается система показателей, характеризующих исследуемый процесс на региональном уровне, конкретизируется совокупность применяемых математических методов, а также предлагается базовая спецификация эконометрической модели прогнозирования загрязнения почв и продукции растениеводства 0Ш1

Анализ экологических последствий использования пестицидов в УССР на протяжении 1978 - 1987 гг. свидетельствует об интенсивном загрязнении их остатками почв и продукции растениеводства в регионе. Так, в среднем, за указанный период времени 58,6%. проверенных почвенных.и 44,IX растительных образцов содержали остаточные количества пестицидов, в том числе, соответственно 4.3Х и 1,9%. содержали ОКП с превышением допустили нормативов. Ситуация обостряется в связи с ростом объемов использования ХСЗР, которых в 1987 году было применено 177,4 тыс. тонн по физическому весу (ф. в.), что в 1,31 раза выше уровня 1978 г,

Отечественная и зарубежная практика оценки и прогнозирования загрязнения объектов окружающей среды ОКП в основном ориентирована на.изучение загрязнения конкретного участка конкретным видом препарата, поэтом/ проблема текущей и-перспективной оценки регионального загрязнения почв и продукции растениеводства всей совокупностью используемых ХСЗР требует разработки оригинальной методологии ее-решения.

Длр эффективного достижения целей настоящего исследования

необходима целенаправленная организация и математичоасая обработка информации о состоянии исследуемого обге;ста. Ватаейпиш компонентом предлагаемой методологии реиения поставленной проблемы является определение и разработка методики расчета системы региональных показателей загрязнения почв и продукции растениеводства ОКП, к которым относятся: плопетя земель, загрязненные ОКП, в том числе загрязненные ОКП с превышением предельно допустимой концентрации (ЦДК), и их удельный вес в общей площади пашни и многолетних насаждений; "запаек" ОКП, аккумулированные в пахотном слое загрязненных почв; условная плотность загрязнения почв ОКП; стоимость продукции растениеводства, загрязненной ОКП, в том числе загрязненной ОКП с превышением максимально допустимого уровня (УДУ), и их удельный вес в обцем объеме.произведенной растениеводческой продукции; масса 01Ш, содержащаяся в загрязненной продукции растениеводства; условная плотность загрязнения растениеводческой продукции ОКП. Различия в зкотоксиколо-гических свойствах пестицидов обусловливают необходимость расчета перечисленных характеристик дифференцированно по группам препаратов: ХОС, ЮС и гербицидам. Территориальное агрегирование производимых расчетов соответствует масштабам региона.

Важнейший! величинами, используемыми при расчете и моделировании большинства характеристик изучаемого процесса, являются объемы применения пестицидов, площади почв, обработанных пестицидами, удельный вес выЬокоопаснкх веществ в общем объеме используемых ЖЗР.

Согласно принятой методике, уровень загрязнения в текувдй момент времени можно представить ¡сак точку в п-мерном пространстве с координатами, определявши набором из п признаков, в роли' которых гыступают показатели загрязнения. Такая интерпретация проблемы позволяет прибегнуть для комплексной динамической оценки загрязнения рассматриваемых объектов к математическим методам обработки шюгомэрньк массивов. Большие возмозчности в этой области предоставляют таксономические методы исследования, предполагающие, в частности, алгоритмы для проведен,'« многомерного сравнительного анализа и динамической характеристики множества элементов.

Для прогнозирования развития макроуровневых процессов, к которым можно применить системное описание, а именно к этой категории следует отнести и процесс загрязнения ОКП почв и продукции растениеводства, эффективным является использование эконометри-

ческих методов. Главным инструментом исследования в данном случае будет эконометрическая модель прогнозирования развития изучаемого процесса. Совокупность объясняемых переменных в такой модели составляют показатели регионального загрязнения почв и растениеводческой продукции ОКП. В качестве основных объясняющих факторов выступают такие величины, как объемы использования пестицидов, индекс,применения пестицидов 1-го класса опасности, лаговыэ значения 'показателей загрязнения, стоимость и валовой сбор основной 15 побочной продукции растениеводства в УССР.

С целью обеспечения возможности реализации широкого круга сценарных вариантов развития и с целью разработки качественного прогноза загрязнения ОКП почв и продукции растениеводства необходимо ввести в модель ряд относительных показателей (индексов). Это позеолйт избегать чэрезмеркой экэогенизащш, повысить гибкость модели и получить конкретные перспективные оценки относительных уровней загрязнения вне зависимости от точности прогнозирования объемов производства растениеводческой продукции в стоимостном и натуральном выражении, моделирование которых представляет собой отдельную сложную проблему, не являющуюся целью настоящего исследования.

На рис. 1 представлены основные переменные и взаимосвязи в экономегрической модели регионального загрязнения ОКП почв и продукции растениеводства Согласно, блок-схеме, основным 'фактором, определяющим процесс загрязнения, является количество применяемых пестицидов. Его воздействие на эндогенные переменные однонаправленное, .объемы применения пестицидов прямо пропорциональны интенсивности загрязнения. Обратные- связи в базовой версии модели не используются ввиду того, что в настоящее время при планировании объемов применения пестицидов такой «фактор, как уровни содержания их остатков .в природной среде, не учитывается. Экзогенные переменные модели описываются как функция от времени.

Согласно базовой версии, эконометрическая модель регионального загрязнения почв и продукции растениеводства ОКП состоит ив 17 ограничений (12 стохастических уравнений и 5 балансовых тождеств). Формируют взаимосвязи модели 14 эндогенных и 3 предопределенных (экзогенных) переменных. В процессе оценки параметров регрессионные уравнения могут принять различный вид для различных групп пеетицидов. Однако основные взаимосвязи между эконо-метричеркими переменными, приведенные на рис.1, сохраняются.

IBíimoS eéop cchcsm&R!

подчас* npojynsM* !-íptctwwBioacm i на-!

ÍTfpíAHO* «i>pUS»W !

•Baioíoft сбвр ссиавнзй м no-! -Рыбачил продукции растение- ! !юцст»1 в «»турено* eupí-í ! ккми, мгрмюнной CXfo !

i •З»««*1 OBI, J !лскумуД1'.?синмю И !• ммтнси c/.oí ! !шр*зиен»и* псчз!

f Otiev»

!iiikki пе~ !сткцкдс»

!Ул«лы*Я не 31ГвгамекноЛ ОКИ ос-

\ ■ • efiss« oíieve «« гра^зюдсп?.

!Стои*осп rpotf»-! !м#енио!1 предук-! !«««pacrsííKeic^.' ! ctfli >

i

»

t _'•

¡Стшнасп —-!Уд5лшА cec earjrewwtja (ХЯ!

!?)« t-iCTttwctojr ! !преатяи рзстекнвездеш » Ы!' !trea, вагрвин- ! стсгеиктн гргигзеднтаг!

i J* . ____________

! i Kícca SKfl, ccsfp-! í ! Плооди !

! ! eisjiar.a i гаграа-! ! ¡печь, 84- !

! ! ненкой прогукцим ! ! !Г0!ЭИ«М№|!

! ! ргстекиедодстк! ! ! \ КП \

.......i >

I ко» Crfl

! Ctuusm ! ifptjfwim pie-! ! тпммкш —!•

! BarpmeHHsí !

!CKJ1 с тпим*! ! тм W !

!р1стенир|сз«:еск11й rjatyкгьк

! Г*о«ди, !

-IcípúaTia-l !wis пести-! ! wsshh ! -3—

fsc зггрлаке*-! !>и> CF.il fuautl i tí- !

! Г-SC ПАШНЯ Г'йЧЗ !

мс aarptswiwaS с Í !rp«usPHtsn Ш продукция ргс-! ~!тениеииспа в ct's?« стоаиостмЯГ-!с»грииеинцй QKH рггтгчяеасд- ! ! чккиЛ продутгим Í

!Уаелм;9 «ее ! вес м- ВД

! кстюисз ! ! грвомсюч*'х с гр г-! —1— ■'.1-го XliCCi и rrít-í

!опасности i ! ! кгдей i cí.'H ;

íeésiew críese í !c£k¡?.'<?? ajrprírfetf-HS--

'¡■: прмрнгнма! ! mu CKÍI паче !

t

!Г.лмм»!

! ГЗЧ9, !

Inrpts-! ¡ks^K» ! ! ССЛ с ! ! rre;.-!

• Зндагшяж пернтмя

• Экязгвта t¡ffF*eK:íKe

Рис. 1. Блок-схема взаимосвязей переменных базовой версия зконометрической модели прогнозирования регионального загрязнения почв и продукции растениеводства ОКП Во второй главе разрабатывается методика расчета система региональных показателей загрязнения почв и продукция растениеводства ОКП, анализируются их динамические ряды для УССР и проводится сравнительный многомерный анализ ретроспективной динамики исследуемого процесса в республике.

В 1978-1987 гг. происходи., прирост загрязнения почв и продукции растениеводства в УССР остаточными количествами (ЮС и гербицидов и снижение загрязнения ХОС. Так, в частности, в 1978 г. 6,7% (2155,0 тыс. га) общей площади паши и многолетних насаждений и 4,27. (970,6 млн. руб) общей стоимости продукции Растениеводства в УССР были загрязнены гербицидами, в том числе соответственно 0,2% (66,1 тыс. га) и 0,3% (58,8 млн. руб.) загрязнены с превышением, допустимых нормативов. В 1987 г. перечисленные показатели составили соответственно 16,7% ■ (52288,3 тыс. га), 15,IX (3498,2 млн. руб.), 0,4% (124,9 тыс. га) И 0,4% (98,7 млн. руб.). Прирост загрязнения по ФОС и гербицидам обусловил

увеличение в 1978-1987 гг. общих "запасов" пестицидов в почвах в 1,04 раза (с 2061,8 тонн по действующему веществу (д. в.) до 2157.0 тонн д. в.) и общэй массы ОКП в загрязненной продукции растениеводства в 1,52 раза (с 9,9 тонн д. в. -до 15,0 тонн д. в.).

Представленные на рис. 2 кривые описывают динамику таксономического показателя уровня развития загрязнения почв и продукции растениеводства в УССР всеми контролируемыми пестицидами ча протяжении 1978-1988 гг. Они имеет тенденцию к росту. Экологическая ситуация на сельскохозяйственных утодиях, характеризуемая таксономическим показателем уровня развития загрязнения, была наиболее обострена в 1984г. (0,834), минимальным был уровень загрязнения 1979 года - (0,235).

1 - почва; 2 - продукция растениеводства; 3 - почва и продукция растениеводства.

Рис.2. Динамика показателей уровня развития загрязнения почв и продукции растениеводства в УССР всей совокупностью контролируемых пестицидов в 1978 - 1987 гг.

В третьей гладе реализуется эконометрический анализ стохастических ограничений и генерация моделей, оцениваются их прогнозные свойства, рассматриваются результаты пассивного прогнозирования динамики характеристик исследуемого процесс;..

В основу эконометрического анализа и генерации I тохастичес-ких ограничений моделей положены результаты предварительного теоретического исследования взаимосвязей рассматриваемого процесса. Информационную базу для генерации регрессионных уравнений модели составляют векторы значений разработанной системы показателей, охватывающих период с 1978 г. по 1987 г. Оценка параметров регрессионных уравнений осуществлялась методами наименьших квадратов, робастной регрессии и автокорреляции 1-го порядка. Каждое соотношение сопровождается описанием входящих в его состав переменных. Квадратные скобки после иденгефикаторов некоторых показателей указывают на их лаговые значения, а цифра в скобках - на период запаздывания. Паралельно оценке параметров Р' грс^пмошшх уравнений рассчитывались следующие статистические Н-игрри)*: П" ■ коэффициент детерминации, 3. К. - средно'срадрзти-

А

г/Г^

(,10 Ч\

)3'..1 ¡''И «в( li.il |А !*Х 1М4 Н0> ""И 'м7

ческая ошибка уравнения, D.W. - статистика Дарбина-Уотсона, F -статистика Фкпера, t - статистика Сгьюдэнта (указывается е скобках под параметрами стохастических уравнений). В стохастические уравнения вошли комбинации переменных, которце после оценки параметров удовлетворяли требованиям теоретической интерпретируемости и статистической значимости.

Ниже приведена совокупность регрессионных уравнений, трендов и балансовых тождеств эконометрической модели загрязнения почв и продукции растениеводства в УССР остаточными количествами гербицидов (ОКР):

ISZG - 0,0418 LOS(PQ) + 0,758 ISZGC1] + 7,541 IPOS ; (1)

(8,18) (10,11) (2,31)

S. Е. -0,219; D.W. -2,85; R2 - 0,995; F- 331,7. ISZGP - 1,589 IPOG + 0,003 L0G(ZG[13) - 0,013 ISZG; (2)

(8,64) (3,37) (1,62)

S. E. 0,0649; D.W. -1,23; R2 - 0,982; F - 90.9. IPZG - 0,010 S0G/10OT + 1,162 IPOG + 0,061 ZGI13/1000; (3)

(4,04) (2,05) (2,10)

S.E. - 0,0074; D.W. -1,8 5; R2 = 0,997; F- - 553,9.

. IPZGP - 0,786 IPOG + 0,967 ISZGP - 0,018 IPZ6; (4)

(4,94) (13,43) (4,82)

S.E. - 0,0632; D.W. - 1,69; R2 - 0.988; F - 164,7. ZG/ÎOOO - 0,073 SOG/lOOO +-1,448 ISZ6PI13; (5)

(29,04) (1,97)

0,1997-, D.W. - 1,77; R2 - 0,995;

S. E. L0G( M3P)

S.E.

F - 675,3.

0,514 LOG(PG) + 0,723 LOG(TCPZS) + 0,532 ISZG ; (6)

(16,1) - 0,245;

D.W.

(223,3) 2,65; R2

1,000;

(1.4) F -oo.

SOG/lOOO - 0,163 PG/1000 - 144,2 IPOG ;

(23,32) (5,52)

S. E. - 0,566; D.W. -1,87; R2 - 0,995; F - 70,1. IVPZG - 1,010 IPZG; (84,2)

S. E. - 0,0044; D.W. -1,57; R2 - 0,999; F - 4162,5. CP - 64,9 VC;

(190,88)

S. E. - 354,7; D.W. -2,22; R2-1.00; F - C*= , VC - -5,72 T + 312,2 EXP(T/40); (2,04) (20,3) S.E. - 22,31; D.W. - 1,45; R2 - 0,996; F - 703,9.

(7)

(8)

(9)

шз(р© = 10,21 + 0,400 шз(т); (11)

(145,81) (9,27) ' 5. е. - 0,0658; й-и. -2,20; н2 - 0,913; р - 84,5.

1р03 = -0,0018 т +■ 0,0185 ехр(т/23); (12)

(4,69) (9,74) э.е. - 0,0027; ъ.ч. - 1",49; № - 0,907; р - 102,9.

526 - ¡520 х 506; (13)

- 13гвр х ^б; (14)

сгаз х СР; (15)

сргвр - 1ргср х сргв; ■ • (16)

усргз - 1ургб х ус. (1?)

В приведенной модели приняты следующие условные обозначения: ШБ - индекс удельного веса площадей, загрязненных ОКГ, в общем объеме обработанных данной группой препаратов почв,б/р; Р(3

- объемы применения гербицидов,тонн д. в.; 1Р03 - индекс применения гербицидов 1-го класса опасности,б/р; 15гБР - индекс удельного веса площадей, загрязненных ОКГ с превышением ПДК, в обазрм объеме загрязненных данной группой препаратов земель, б/р; ZU -"запасы" ОКГ, аккумулированные в пахотном слое загрязненных почв,тонн д.в.; БОЗ - площади, обработанные гербицидами, тыс.га; 1Рг0Р - индекс удельного веса продукции растениеводства, загрязненной ОКГ с превышением ИДУ, в общем объеме загрязненной гербицидами растениеводческой продукции, б/р; ШР - масса ОКГ, содержащаяся в загрязненной продукции растениеводства, кг д. в.; УСРгв

- валовой сбор основной и побочной продукции растениеводства в натуральном выражении, загрязненной ОКГ, млн. тонн; 1Ргб - индекс удельного , веса продукции растениеводства, загр. зненной ОКГ, в общем объеме произведенной растениеводческой продукции; ¡УРгй -индекс удельного веса основной и побочной продукции растениеводства. в натуральном выражении, загрязненной ОКГ, в общем объеме произведенной растениеводческой продукции; СР - стойкость произведенной в УССР продукции растениеводства, млн. руб. (в сопоставимых ценах 1983 г.); УС - валовой сбор-в УССР основной и побочной продукции растениеводства в натуральном выражении, млн. тонн; Т - время; Бгв - площади почв, загрязненных ОКГ, тыс. га; БгБР -площади почв, загрязненных ОКГ с превышением ПДК, тыс. га; СПЪ

- стоимость продукции растениеводства, загрязненной ОКГ, млн. руб; СР26Р - стоимость продукции растениеводства, загрязненной ОКГ с превышением ЫДУ, млн. руб.

В результате объединения регрессионных уравнений, трендов и

балансовых тождеств в единую совокупность соотношений были сформированы эконометрические модели загрязнения почв и продукции растениеводства в УССР остаточными количествами ХОС, <ЮС и гербицидов. Модели имеют аналогичную структуру, совместно используют два ограничения по производству продукции растениеводства и могут функционировать как в автономном режиме, так и в составе единого комплекса. Каждая из моделей, предназначенная для автономного функционирования, состоит из 17 ограничений, из которых 12 - стохастические уравнения и 5 - балансовые тождества. Фзрмируюг взаимосвязи всего комплекса моделей 40 эндогенных и 9 экзогенных переменных.

Результаты оценки прогнозных свойств моделей, полученные по различным методикам, позволяют признать точность ex post прогноза удовлетворительной, а сами модели пригодными к практическим исследованиям поставленной проблемы.

11а разработанных моделях был реализован пассивный прогноз загрязнения ОКП почв и продукции растениеводства в УССР на период до 2000 г. В 1988-2000 гг. ожидается наиболее интенсивный рост загрязнения контролируемой среды гербицидами, загрязнение ФОС также возрастет, а ХОС - снизится. Прирост абсолютного содержания ОКБ в почве и продукции растениеводства составит в течение рассматриваемого периода времени по гербицидам соответственно 57,17. и 96,17., по ООО - 11.92 И 40,2% и ПО ХОС - -36,27. и -31,3%. Обще "запасы" ОКП в почвах составят в 2000 г. 2513,2 тонн д. в., а общая масса ОКП в растениеводческой продукции - 25 тонн д.в., что соответственно в 1,02 и 1,45 раза выше уровня 1986 года. Отмеченный прирост загрязнения произойдет в основном за счет гербицидов и, частично, за счет ФОС. Тем самым, роль ХОС, как полютантов сельскохозяйственных угодий республики, снизится, а гербицидов и <ЮС - возрастет.

В четвертой главе диссертации разрабатываются различные сценарные варианты загрязнения, анализируются результаты имитационных расчетов, дается комплексная прогнозная оценка динамики исследуемого процесса

Для реализации на эконометрических моделях были разработаны три группы сценариев, предусматривающие, начиная с 1989 г., соответственно п > ХОС, ЮС и гербицида»« изменение общих объемов применения на -6Д, +3,5% и +57.; изменение удельного веса пестицидов 1-го класса опасности в общем объеме используемых ХСЗР на -27., +1,5£ и до О в 2000 г.; сокращение удельного веса пестици-

дов 1-го класса опасности в общем объеме используемых ХСЗР на -2%, до 0 в 2000 г. и до О в 2000 Г', на фоне корректировки общих объемов применения пестицидов на величину их текущих "запасов" в грунте. Результаты прогнозно-имитационных расчетов позволили изучить развитие загрязнения в условиях сценарно заданных тенденций в объеме и ассортименте применяемых ХОС, Ï0C и гербицидов и сделать определенные выводы о возможностях управления исследуемым процессом. Чем чувствительней реакция характеристик загрязнения на сценарные изменения, тем реальнее возможности воздействия на изучаемый процесс.

Наиболее чувствительны к изменениям в объемах применения пестицидов характеристики регионального загрязнения почв и продукции растениеводства в УССР остатками гербицидов. Так, прирост объемов использования гербицидов относительно контрольного уровня на 33,8Z обеспечил прирост их "запасов" в почвах на 39,ZZ и массы в продукции растениеводства на 44,1 У.. Реакция характеристик загрязнения рассматриваемых объектов £ОС на изменения в объемах и ассортименте применения препаратов данной группы менее интенсивна чем гербицидов, но также весьма существенна. Наиболее устойчивым является региональное загрязнение почв и продукции растениеводства остатками ХОС. Tait, сценарное сокращение объемов -использования ХОС к 2000 г. на ■'SI,17. относительно контрольного уровня позволило уменьшить их "запасы" в грунте лииъ на 10,3% и массу в растениеводческой продукции на 18,2%.

Эффективной мерой снижения содержания остаточных количеств ХОС в рассматриваемых объектах является сокращение объемов их применения на величину "запасов" ХОС в почвах сочетаемое с уменьшением индекса использования высокоопасних пре'аратов данной группы, что позволит дополнительно сократить к 2000 г. массу ХОС в продукции растениеводства на 11,4?. и их "запасы" в грунте на 16,5%. Реализация комплекса аналогичных мер с целью снижения загрязнения контролируемой среды остаточными количествами «ЮС и гербицидов не является эффективной.

Представленные на рис.3 кривые характеризуют в обобщенной форме ожидаемые к 2000 г. изменения экологической обстановки на сельскохозяйственных утодиях Украины, складывающейся в связи с инерционным и альтернативным использованием ХСЗР. В сценарном варианте, предполагающем, начиная с 1989 г., ежегодное снижение обкомов применения ХОС на 6£ и увеличение использования <МС и гербицидов соответственно ка 3,57. и 5Z, что является наиболее

вероятным о учетом сложившихся в последние годы тенденций в спросе хозяйств Украины на ХСЗР, загрязнение прогрессирует более интенсивно, чем в базовом. Так, согласно сценарию значение таксономического показателя уровня развития загрязнения в 2000 г. превысит уровень 198? г. в 1,79 раза, а согласно пассивному прогнозу - в 1,52 раза.

Рис.3. Контрольные (1) и гипотетические (2) траектории показателя уровня развития загрязнения ОКП почв и продукции растениеводства в УССР в 1978 -2000 гг.

В заключении приводятся краткие итоги выполненного исследования.

Приложения содержат сведения о санитарно-гигиенической характеристике контролируемых пестицидов, исходную информацию для комплексных ретроспективных и прогнозных оценок загрязнения, информационную Сазу эконометрических моделей загрязнения почв и продукции растениеводства УССР остаточными количествами ХОС, <ЮС и гербицидов, пассивный прогноз основных характеристик исследуемого процесса.

обшиб выводы

1. Разработана методология -©пения проблемы оценки и прогнозирования загрязнения почв и продукции растениеводства ОКП на региональном уровне, конкретизирующая последовательность работ, совокупность применяемых математических методов и используемое програмное обеспечение, в рамках которой, впервые в отечественной практике, определена система показателей, обосновано использование методов многомерного сравнительного анализа, а также предложены методика конструирования, структура, основные взаимосвязи и базовая спецификация ограничений эконометрической модели для исследования альтернативных перспектив развития изучаемого процесса. Данная методология может быть использована как типовая при решении соответствующих задач относительно других

полютантов сельскохозяйственных угодий, в частности нитратов.

?.. Разработана методика расчета системы региональных показателей загрязнения почв и продукции растениеводства ОКП, позволяющая сформировать динамические ряды характеристик и реализовать на их основе многоплановые исследования изучаемого процесса.

■ 3. Проведен анализ ретроспективной динамики системы региональных показателей и рассчитана комплексная оценка текущего уровня загрязнения почв и продукции растениеводства ОКП в УССР, что дало возможность определить тенденции развития изучаемого процесса в республике и оценить вклад конкретной группы пестицидов в загрязнение исследуемого объекта.

4. Сконструированы эконометрические модели прогнозирования регионального загрязнения почв -и продукции растениеводства в УССР остагочньаш количествами Ж)С, ФОС и гербицидов, представляющие собой системы ограничений смешанного типа с наличием нелинейных форм функциональной зависимости, предназначенные для решения имитационных задач, предусматривающих сценарное развитие изучаемого процесса. Проведены исследования прогнозных свойств моделей и установлено, что их точностные характеристики отвечают нормативным требованиям, а сами модели достоверно воспроизводят реальную динамику загрязнения почв и продукции растениеводства ОКП в республике.

5. разработаны сценарии и реализованы прогнозно-имитадион-ные решения по зконометрическим моделям на период до 2000 г., предусматривающее инерционное развитие и сценарные изменения объемов применения и ассортимента используемых пестицидов, позволившие определить альтернативные перспектизы за'ряанения ОКП почв и продукции растениеводства в УССР, оценить возможности воздействия и изучить влияние варьируемых факторов на динамику изучаемого процесса

6. Рассчитаны комплексные оценки перспективной динамики регионального загрязнения почв и продукции растениеводства в УССР, основанные на результатах прогнозно-имитационных решений по разработанным моделям, что дало возможность сопоставить текущий и прогнозируемый уровни загрязнения исследуемого объекта, оценить последствия предлагаемых структурных изменений в ассортименте применяемых ХСЗР данного вида и определить перспективный вклад каждой из анализируемых групп пестицидов в альтернативное развитие данного процесса.

Динамические ряды характеристик, эконометрические модели,

прогнозно-имитационные решения, ретроспективная и перспективные оценки в практике исследований процесса загрязнения почв и продукции растениеводства ОКП в УССР получены впервые.

7. Методические и практические результаты исследования использовались в практической работе института «Укрземпроект», Госкомприроды, Украинской сельскохозяйственной академии.

Основные положения и результаты диссертации изложены в следующих печатных работах:

1. Состояние и прогноз загрязнения сельскохозяйственных угодий УССР остаточными количествами гербицидов / Н. И. Майстренко, В. С. Власюк, Л. К. Поляченко и др. // Новое в науке, технике и производстве. — 1988. - Вып. 1. — 15 с.

2. Власюк В. С. Использование эконометрических методов для прогнозирования загрязнения почв и продукции растениеводства УССР остаточными количествами пестицидов // Тез. докл. респ. науч.-техн. конф. «Агроэкологическая обстановка на сельскохозяйственных угодиях Украинской ССР н пут» снижения нх загрязнения токсическими веществами» (Черкассы, 13—15 сент. 1989 г.). — Б. Церковь, Гортипография, 1989. — С. 6—7.

3. Власюк В. С., Майстренко Н. И. Прогнозирование загрязнения почв Украины остаточными количествами пестицидов / Укр. филиал ЦИНАО. — Киев, 1990. — 24 с. — Деп. в УкрНИИНТИ 12.01.91, №1991 — Ук90.

4. Власюк В. С. Методологический подход к проблеме оценки и прогнозирования загрязнения почв и продукции растениеводства Украины пестицидами // Тез. докл. Всесоюз. науч.-практ. конф. «Агрометерологические ресурсы и продукционные процессы в растениеводстве» Киев, 18—21 марта ,1991 г.). — Киев : ЦУОГ1 ГОСАГРОПРОМА УССР, 1991. — С. 150

5. Власюк В. С. Оценка состояния и прогнозирование загрязнения почв и продукции растениеводства в УССР гербицидами. — Киев, 1991. — 20 с. — (Препр. / АН УССР. Ин-г кибернетик» им, В. М. Глушкова; 91-26).

151.

Подп. в псч. 17.05.91. Формат С0>(81/16. Бум. пнеч. цв. Офс. печ. Усл. псч. л. 1,16. Усл. кр.-отт. 1,16. Уч.-нзд. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ 830. Бесплатно.

Редакционио-нздательскнй отдел с полиграфическим участком Института кибернетики имени В. М. Глушкова АН УССР 252207 Киев 207, проспект Академика Глушкова, 40