III Международный конкурс
научно-исследовательских и творческих работ учащихся
«СТАРТ В НАУКЕ»
 
     

МЕТОДЫ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ СТАТИСТИКИ ПРИ ИЗУЧЕНИИ ПРОБЛЕМЫ УТИЛИЗАЦИИ ОТХОДОВ В НАЦИОНАЛЬНОМ ПАРКЕ "ЗЮРАТКУЛЬ"
Садомская А.В.
Автор работы награжден дипломом победителя второй степени
Диплом школьника      Диплом руководителя
Текст научной работы размещён без изображений и формул.
Полная версия научной работы доступна в формате PDF


Введение.

2017 год объявлен Годом экологии и Годом особо охраняемых природных территорий. Его проведение намечено в целях привлечения внимания общества к вопросам экологического развития России, сохранения биологического разнообразия и обеспечения экологической безопасности.

В Саткинском районе Челябинской области расположен уникальный природный комплекс – Национальный парк «Зюраткуль» – особо охраняемая территория федерального значения.

Переработка отходов и мусора — основное направление экологии в борьбе за чистоту планеты. Рассмотрим проблему утилизации отходов на территории Национального парка «Зюраткуль», используя инструменты математической статистики.

Цель работы – изучение методов математической статистики и их применения в экологии.

Задачи:

  • освоить стандартные методы статистической обработки данных на примере задачи утилизации отходов в Национальном парке «Зюраткуль».

  • составить базу данных в таблицах;

  • составить ряды данных и построить по ним графики (гистограммы, диаграммы);

  • определить статистические характеристики полученных рядов данных;

  • охарактеризовать состояние объекта исследования.

  1. Статистические исследования.

Статистическое исследование состоит из трёх этапов:

  1. Статистическое наблюдение – сбор первичной статистической информации.

  2. Операции по статистической обработке данных: собранная информация при помощи метода статистических группировок обобщается и распределяется.

  3. Выявление статистических закономерностей – анализ статистической информации.

Данное статистическое наблюдение получено из статистической отчётности, предоставленной ФГБУ «Национальный парк Зюраткуль». Оно оформлено в виде таблиц, неудобных для дальнейшего статистического анализа.

Для анализа данных необходимо их сгруппировать и получить базы данных. Для того чтобы анализ был более содержательным, базы данных должны соответствовать поставленным задачам и оформлены в виде статистической таблицы.

Статистический анализявляется заключительной стадией статистического исследования. Он включает в себя обработку полученных статистических данных, интерпретацию полученных результатов с целью получения объективных выводов о состоянии изучаемого явления и закономерностях его развития.

Обработка данных по утилизации отходов в Национальном парке «Зюраткуль» произведена в основном с помощью их графического представления, а также вычисления некоторых статистических характеристик.

2. Проблема переработки отходов в экологии

На территории Национального парка «Зюраткуль» образуются отходы 16 видов, на всей территории парка существует 19 объектов временного накопления отходов, сроком не более 11 месяцев.

Размещение отходов производства и потребления производит негативное воздействие на окружающую среду. Поэтому очень важно контролировать этот процесс. С этой целью в 2016 году для Национального парка «Зюраткуль» был разработан Проект нормативов образования отходов и лимитов на их размещение (ПНООЛР), сроком на 5 лет.

Отходы в зависимости от степени негативного воздействия на окружающую среду подразделяются на пять классов опасности: чем ниже класс отходов, тем большую угрозу они представляют для человека и всей планеты в целом.

К первому классу относят чрезвычайно опасные отходы, которые могут нарушить экосистему в катастрофических масштабах. Последствия такого воздействия необратимы.

Второй класс представляют очень опасные отходы, несущие угрозу экологии в течение длительного периода (около 30 лет).

Третьему классу принадлежат умеренно опасные отходы. Экосистема нарушена, но её восстановление возможно только через 10 лет при условии устранения вредного источника.

Малоопасные отходы составляют четвертый класс. Их пагубное воздействие на окружающую среду продолжается в течение 3 лет.

Отходы пятого класса не представляют собой угрозу для экологии.

Решаема ли проблема утилизации отходов? Несмотря на огромные масштабы, проблема утилизации отходов решаема.

На территории парка постоянно ведется учет образующихся отходов и отходов, переданных организациям по договорам на захоронение, использование, обезвреживание (платно), а также на вторичное использование (аккумуляторы, которые сдаются на дальнейшее использование, принося доход).

Применение статистических методов в изучении возникновения и движения отходов на территории парка даёт возможность прогнозировать этот процесс и корректировать его.

3. Базы данных и их графическое представление.

В ходе исследований рассмотрим данные о движении отходов в течение трёх лет: с 2014 по 2016 годы. Данные, предоставленные ФГБУ «Национальный парк Зюраткуль» приведены в приложении. Для обработки данных необходимо выполнить их сортировку по отдельным таблицам, а также перевести в удобный формат, округлив их.

В таблице 1 приведены данные о количестве отходов по классам опасности в тоннах, округлённые до сотых.

Таблица 1.

Виды отходов

Образование отходов за 2014 год

Образование отходов за 2015 год

Образование отходов за 2016 год

Всего по I классу опасности

0

0,01

0

Всего по II классу опасности

0,16

0,07

0

Всего по III классу опасности

0,12

0,13

0,20

Всего по IV классу опасности

20,80

23,70

58,60

Всего по V классу опасности

7,80

0,03

0,06

ВСЕГО

29

27

59

Графическая интерпретация (диаграмма) даёт возможность более наглядного сравнения полученных результатов:

По диаграмме видно, что самые опасные отходы 1-го класса были в количестве 10 кг только в 2015 г. Это лампы ртутные, ртутно-кварцевые, люминесцентные, утратившие потребительские свойства.

 

Другой вид очень опасных отходов в наибольшем количестве (160 кг) наблюдался в 2014 г., в 2015 г. это количество уменьшилось до 70 кг, а в 2016 г. не было. Это аккумуляторы свинцовые отработанные неповрежденные,

с электролитом (которые затем сдаются на вторичное использование).

 

Третий вид умеренно опасных отходов в количестве 200 кг представлен только в 2016 г. Это отходы очистки минеральных и синтетических масел, фильтры.

Как видно из этой диаграммы наименее опасные и неопасные отходы образуются в больших количествах и составляют основную массу всех отходов парка. Причём количество отходов 4 класса – отходы жилищ – имеет тенденцию роста. В 2016 г. оно выросло почти до 59 тонн. Это связано с ростом количества посетителей парка.

Общее количество отходов по годам:

Спад и рост общего количества отходов также связан с количеством посетителей парка «Зюраткуль».

Таблица № 2. Количество переданных отходов разным организациям для переработки (в тоннах)

Наименование видов отходов

2014 г.

2015 г.

2016 г.

для

использо-

вания

для

обезвре-

живания

для

захоро-

нения

для

использо-

вания

для

обезвре-

живания

для

захоро-

нения

для

использо-

вания

для

обезвре-

живания

для

захоро-

нения

Всего по I классу опасности

0

0

0

0

0,009

0

0

0

0

Всего по II классу опасности

0,133

0

0

0,329

0

0

0

0

0

Всего по III классу опасности

0

0

0,006

0

0

0,016

0,106

0

0,073

Всего по IV классу опасности

0

0

20,7

0

0

23,7

0,0

0,683

57,865

Всего по V классу опасности

0

0

7,8

1,6

0

0

1,07

0

0

ВСЕГО

0,133

0

28,486

1,892

0,009

23,705

1,176

0,683

57,938

Ниже представлена диаграмма для графической интерпретации этой информации.

Отходы передаются на 3 вида переработки: вторичное использование (А), обезвреживание (Б) и захоронение (В).

Для обезвреживания отходы принимаются специализированными предприятиями «Экотехпром» (отходы 1 класса), «Челябинской Экологической компанией», ООО «Эмульсия» (Челябинск).

Для размещения и захоронения отходы принимает «Комбинат Магнезит».

Как видно из диаграммы, в основном отходы передаются для захоронения, и это отходы 4 класса опасности.

Поскольку основная часть отходов идёт на захоронение, интересно посмотреть, как распределяется в течение каждого года это количество. Это видно из следующей таблицы и полученной из неё диаграммы.

Собрано и вывезено с территории ФГБУ «Национальный парк «Зюраткуль» отходов (м3)на захоронение

Таблица № 3

года

отходы из жилищ несортированные (исключая крупногабаритные), мусор и смет уличный, м3

Всего,

м3

январь

февраль

март

апрель

май

июнь

июль

август

сентябрь

октябрь

ноябрь

декабрь

2014

11,0

7,0

7,0

0

26,0

16,0

25,0

22,5

15,0

8,0

0

5,0

142,5

2015

9,0

5,0

8,0

5,0

8,0

24,0

22,0

24,0

11,0

0

7,5

0

123,5

2016

0

0

58,5

0

23,5

36,0

38,0

35,5

14,25

4,5

5,8

7,7

223,75

В распределении в течение каждого года количества посетителей парка заметна связь с количеством образования основной массы отходов.

Посещение туристами территорий Национального парка «Зюраткуль»

Таблица № 4

года

Посетило туристов, чел.

Всего, чел

январь

февраль

март

апрель

май

июнь

июль

август

сентябрь

октябрь

ноябрь

декабрь

2014

8250

389

3200

528

1000

13403

16200

4760

1280

658

1895

3201

54764

2015

16500

450

3850

700

2400

15000

23000

11389

2019

1720

2000

5264

84292

2016

18010

500

5000

685

2680

10892

21580

14500

2004

520

1001

4044

81426

4. Статистические характеристики

Наиболее известные и простейшие статистические характеристики рядов данных это: среднее арифметическое, медиана, мода, размах.

Средним арифметическим ряда чисел называется частное от деления суммы этих чисел на их количество.

Модой называют число ряда, которое встречается в этом ряду наиболее часто. Такая характеристика обычно используется для изучения спроса. Здесь отыскание моды нецелесообразно.

Размах — это разность между наибольшим и наименьшим значениями ряда данных.

Медианой ряда, состоящего из нечетного количества чисел, называется число данного ряда, которое окажется посередине, если этот ряд упорядочить. Медианой ряда, состоящего из четного количества чисел, называется среднее арифметическое двух стоящих посередине чисел этого ряда. Такую характеристику находят, если нужно выделить результат больше или меньше среднего в ряду.

В рассмотренных выше рядах данных статистические характеристики целесообразно вычислить для тех рядов, где показана статистика по месяцам. Это информация о посещении туристами парка и образование отходов жилищ.

Характеристики

Среднее арифметическое

Размах

Медиана

Годы

2014

2015

2016

2014

2015

2016

2014

2015

2016

Объём отходов

жилищ (м3)

11,87

11,23

18,65

26

24

58,5

9,5

8

11

Количество

посетителей

парка

4564

7024

6784

15811

22550

17510

2548

3125

3362

Несоответствие роста посетителей и количества отходов видно в 2015г. Это объясняется тем, что большинство посетителей в этот год приезжали на 1 день и не пользовались гостиничными услугами.

Наибольшие показатели по всем характеристикам, кроме медианы наблюдаются в 2015 году. То есть наплыв туристов по месяцам происходит очень неравномерно, что видно также из диаграмм.

Заключение.

Работая над проектом, я научилась обрабатывать статистическую информацию, делать выводы. А также узнала подробнее о проблеме утилизации отходов в экологии.

В работе рассмотрена статистика движения отходов в парке «Зюраткуль» за три года. Из полученных данных можно сделать выводы:

  • Основной вид отходов в парке – малоопасные отходы 4 класса, количество которых тесно связано с количеством посетителей парка. Прогнозируя приток туристов, можно планировать работу по утилизации отходов.

  • Общее количество отходов, образованных в парке и количество утилизированных отходов практически совпадает, то есть экология парка находится в достаточной безопасности.

Литература:

  1. Макарычев Ю.Н. Алгебра: 7 – 9 классы: элементы статистики и теории вероятностей: учеб. пособие / Ю.Н. Макарычев, Н.Г. Миндюк. – М.: Просвещение, 2008.

  2. Мордкович А.Г. События. Вероятности. Статистическая обработка данных : Доп. параграфы к курсу алгебры 7 – 9 кл. общеобразоват. учреждений / А.Г. Мордкович, П.В.Семенов – 3-е изд. – М.: Мнемозина, 2005.

  3. Утилизация отходов – важнейшая проблема современности [Электронный ресурс], URL: http://greenologia.ru/othody/utilizaciya-i-pererabotka/problema-sovremennosti.html

Приложение. Таблицы отчётности ФГБУ «Национальный парк Зюраткуль»

Движение отходов производства и потребления в 2016 году, тонн

Наименование видов отходов

Наличиена начало отчетного года

Образова-ниеза отчетный год

Всего

Передача другим организациям

Наличие в учреждении

на конец

отчетногогода

для исполь-зования

для

обезвре-живания

для захоро-нения

               
           
           
           
           
           
           
           
           
           
           
           
           
           
           
           
           
           
           

ВСЕГО

15,001

58,866

59,797

1,176

0,683

57,938

14,070

Всего по I классу опасности

0,000

0,000

0,000

0,000

0,000

0,000

0,000

лампы ртутные, ртутно-кварцевые, люминесцентные, утратившие потребительские свойства

0,000

0,000

0,000

0,000

0,000

0,000

0,000

Всего по II классу опасности

0,126

0,000

0,000

0,000

0,000

0,000

0,126

аккумуляторы свинцовые отработанные неповрежденные, с электролитом

0,126

0,000

0,000

0,000

0,000

0,000

0,126

Всего по III классу опасности

0,000

0,192

0,179

0,106

0,0000

0,073

0,013

отходы минеральных масел трансмиссионных

0,000

0,010

0,01

0,01

0,000

0,000

0,000

отходы синтетических и полусинтетических масел моторных

0,000

0,109

0,096

0,096

0,000

0,000

0,013

фильтры очистки масла автотранспортных средств отработанные

0,000

0,073

0,073

0,000

0,000

0,07325

0,000

Всего по IV классу опасности

0,0

58,617

58,548

0,0

0,683

57,8648

0,069

отходы из жилищ несортированные (исключая крупногабар.)

0,0

23,529

23,529

0,0

0,0

23,5288

0,0

отходы мусор от строительных и ремонтных работ

0,0

4,0

4,0

0,0

0,0

4,0

0,0

смет с территории предприятия малоопасный

0,0

26,340

26,34

0,0

0,0

26,34

0,0

мусор от офисных и бытовых помещений организаций несортированный (исключая крупногабаритный)

0,0

3,996

3,996

0,0

0,0

3,996

0,0

клавиатура, манипулятор "мышь" с соединительными проводами, утратившие потребительские свойства

0

0,0003

0,0003

0,0003

0,0

0,0

0,0

катриджи печатающих устройств с содержанием тонера менее 7 % отработанные

0

0,0002

0,0002

0,0002

0,0

0,0

0,0

шины пневматические автомобильные отработанные

0,0

0,752

0,0

0,0

0,6827

0,0

0,069

Всего по V классу опасности

14,875

0,057

1,07

1,07

0,0

0,0

0,0

лом и отходы, содержащие незагрязненные черные металлы в виде изделий, кусков, несортированные

14,875

0,057

1,07

1,07

0,0

0,0

13,862

Движение отходов производства и потребления в 2015 году, тонн

Наименование видов отходов

Наличие на начало отчетного года

Образова-ние за отчетный год

Использо-

вание

Всего

Передача другим организациям

Наличие в учреждении

на конец

отчетного года

для исполь-зования

для

обезвре-живания

для захоро-нения

ВСЕГО

17,039

26,999

3,431

25,606

1,892

0,009

23,706

15,001

Всего по I классу опасности

0,000

0,009

0,000

0,009

0,000

0,000

0,000

0,000

лампы ртутные, ртутно-кварцевые, люми-несцентные, утратившие потребительские свойства

0,000

0,009

0,009

0,000

0,000

0,000

0,0

0,000

Всего по II классу опасности

0,385

0,070

0,000

0,329

0,329

0,000

0,000

0,126

аккумуляторы свинцовые отработанные неповрежденные, с электролитом

0,385

0,070

0,0

0,329

0,329

0,000

0,0

0,126

Всего по III классу опасности

0,000

0,127

0,112

0,016

0,000

0,000

0,016

0,0

отходы минеральных масел трансмиссионных

0,000

0,042

0,042

0,000

0,000

0,000

0,000

0,000

отходы синтетических и полусинтетических масел моторных

0,000

0,070

0,070

0,000

0,000

0,000

0,000

0,000

фильтры очистки масла автотранспортных средств отработанные

0,000

0,016

0,000

0,016

0,000

0,000

0,016

0,0

Всего по IV классу опасности

0,2

23,7

0,2

23,7

0,0

0,0

23,7

0,0

отходы из жилищ несортированные (исключая крупногабаритные)

0,0

1,7

1,7

1,7

0,0

0,0

1,7

0,0

мусор и смет уличный

0,0

17,5

0,0

17,5

0,0

0,0

17,5

0,0

мусор от офисных и бытовых помещений организаций несортированный (исключая крупногабаритный)

0,0

4,5

0,0

4,5

0,0

0,0

4,5

0,0

шины пневматические автомобильные отработанные

0,2

0,0

0,2

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

Всего по V классу опасности

16,4

3,1

3,1

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

лом и отходы, содержащие незагрязненные черные металлы в виде изделий, кусков, несортированные

16,4

0,0

0,0

1,6

1,6

0,0

0,0

14,875

                 

Движение отходов производства и потребления в 2014 году, тонн

Наименование видов отходов

Наличие отходов на начало отчетного года

Образование отходов за отчетный год

Использование отходов

Передача отходов другим организациям

Наличие на предприятии на конец отчетного года

всего

из них:

для исполь-зования

для захоро-нения

ВСЕГО

16,847

28,925

0,114

28,619

0,133

28,486

17,039

Всего по I классу опасности

0,000

0,000

0,000

0,000

0,000

0,000

0,000

лампы ртутные, ртутно-кварцевые, люминесцентные, утратившие потребительские свойства

0,000

0,000

0,000

0,000

0,000

0,000

0,000

Всего по II классу опасности

0,363

0,155

0,000

0,133

0,133

0,000

0,385

аккумуляторы свинцовые отработанные неповрежденные, с электролитом

0,363

0,155

0,000

0,133

0,133

0,000

0,385

Всего по III классу опасности

0,000

0,119

0,114

0,006

0,000

0,006

0,000

Масла моторные отработанные

0,000

0,099

0,099

0,000

0,000

0,000

0,000

Отходы сложного комбинированного состава в виде изделий, оборудования, устройств, не вошедшие в другие пункты

0,000

0,006

0,000

0,006

0,000

0,006

0,000

отходы минеральных масел трансмиссионных

0,000

0,014

0,014

0,000

0,000

0,000

0,000

Всего по IV классу опасности

0,1

20,8

0,0

20,7

0,0

20,7

0,2

отходы из жилищ несортированные (исключая крупногабаритные)

0,0

10,3

0,0

10,3

0,0

10,3

0,0

мусор от офисных и бытовых помещений организаций несортированный (исключая крупногабаритный)

0,0

10,4

0,0

10,4

0,0

10,4

0,0

шины пневматические автомобильные отработанные

0,1

0,1

0,0

0,0

0,0

0,0

0,2

Всего по V классу опасности

16,4

7,8

0,0

7,8

0,0

7,8

16,4

Отходы сложного комбинированного состава в виде изделий, оборудования, устройств, не вошедшие в другие пункты

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

Прочие коммунальные отходы

0,0

7,8

0,0

7,8

0,0

7,8

0,0

лом и отходы, содержащие незагрязненные черные металлы в виде изделий, кусков, несортированные

16,4

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

16,4

Собрано и вывезено с территории ФГБУ «Национальный парк «Зюраткуль» отходов - м3

на захоронение

п/п

года

отходы из жилищ несортированные (исключая крупногабаритные), мусор и смет уличный, м3

Всего,

м3

январь

февраль

март

апрель

май

июнь

июль

август

сентябрь

октябрь

ноябрь

декабрь

1

2013

8,0

1,0

0

24,5

8,2

23,0

42,0

16,0

13,5

0

9,5

0

145,7

2

2014

11,0

7,0

7,0

0

26,0

16,0

25,0

22,5

15,0

8,0

0

5,0

142,5

3

2015

9,0

5,0

8,0

5,0

8,0

24,0

22,0

24,0

11,0

0

7,5

0

123,5

4

2016

0

0

58,5

0

23,5

36,0

38,0

35,5

14,25

4,5

5,8

7,7

223,75

Итого 2013-2016

                       

635,45

Посещение туристами территорий Национального парка «Зюраткуль»

п/п

года

Посетило туристов (в том числе по льготной цене: ветеранов, инвалидов, детей), чел

Всего, чел

январь

февраль

март

апрель

май

июнь

июль

август

сентябрь

октябрь

ноябрь

декабрь

1

2013

9726

1500

3241

520

985

13450

15899

6750

1300

581

1759

5510

61221

2

2014

8250

389

3200

528

1000

13403

16200

4760

1280

658

1895

3201

54764

3

2015

16500

450

3850

700

2400

15000

23000

11389

2019

1720

2000

5264

84292

4

2016

18010

500

5000

685

2680

10892

21580

14500

2004

520

1001

4044

81426

Итого 2013 - 2016

                       

281703