В даній статті наведені результати економетричного дослідження системи управління природними водними ресурсами на прикладі ділянки річки Ісеть (Свердловська область). Продемонстровано низький рівень ефективності цієї системи в розглянутий період і обґрунтовано основні шляхи її вдосконалення.

Анотація наукової статті з наук про Землю і суміжних екологічних наук, автор наукової роботи - Копнова Олена Дмитрівна, Розенталь Олег Мойсейович


Results of an econometric research on the natural water control system in a part of Iset river (the Sverdlovsk region) are produced. A low level of effectiveness of the system during the considered period is demonstrated and basic ways of its perfection are substantiated.


Область наук:
  • Науки про Землю та суміжні екологічні науки
  • Рік видавництва: 2009
    Журнал
    Прикладна економетрика

    Текст наукової роботи на тему «Аналіз ефективності водно-екологічного менеджменту в умовах інтенсивного антропогенного навантаження»

    ?№2 (14) 2009

    Е. Д. Копнова, О. М. Розенталь

    Аналіз ефективності водно-екологічного менеджменту в умовах інтенсивного антропогенного навантаження

    В даній статті наведені результати економетричного дослідження системи управління природними водними ресурсами на прикладі ділянки річки Ісеть (Свердловська область). Продемонстровано низький рівень ефективності цієї системи в розглянутий період і обґрунтовано основні шляхи її вдосконалення.

    Росія, займаючи перше місце в світі за запасами прісної води, має шанс домінувати на ринку водоємної продукції. Однак досягнення цієї мети неможливо в існуючих умовах законодавчо оформленого пріоритету економічних вигод над екологічними збитками. Вимоги водоохоронного законодавства такі, що скидання кубометра забрудненої води обходиться водокористувачам в 25 коп., А експлуатація очисних споруд - в 5 руб., Тому жоден розсудливий інвестор не вкладатиме кошти в будівництво водоочисних споруд. В результаті наростає деградація водних об'єктів, що призводить до порушення екосистем і виснаження водних ресурсів. Наприклад, економічний збиток від забруднення водних об'єктів в 1999-2003 рр. оцінювався в 35 млрд руб. в рік [Данилов-Данільян, Лосєв (2006)].

    З метою забезпечення сталого водокористування відомство Мінприроди Росії розробило довгострокові програмні документи - це «Державна стратегія використання, відтворення та охорони водних об'єктів Росії», «Концепція вдосконалення та розвитку державного управління використанням і охороною водних ресурсів і водогосподарським комплексом Російської Федерації». Реалізується ряд федеральних проектів вдосконалення водокористування, зокрема, з використанням індикаторів стійкого розвитку [Бобильов (2007)]. Однак практична реалізація цих стратегічних програм утруднена в зв'язку з тим, що на законодавчому рівні нормативне забезпечення водокористування не узгоджене з ринковими механізмами і регіональними особливостями. Необхідність відповідних поправок в системі технічного регулювання водопользованія1 вимагає розробки методик еколого-со-ціально-економічного обґрунтування співвідношення «ціна / якість» для типових водних систем.

    1 Водний кодекс Російської Федерації (затверджений 3 червня 2006 року), Федеральний закон «Про екологічну експертизу» (прийнятий 19 липня 1995 г.).

    Вступ. Актуальність дослідження

    47

    №2 (14) 2009 ^

    1. Постановка завдання

    Система сучасного водно-екологічного менеджменту (рис.1) регламентується нормативно-правовими актами, що надають суб'єктам господарювання обмежене право на відведення забруднених стічних вод, яке залежить від якості водного об'єкта. Плата за таке водовідведення до бюджетів різного рівня складається з ренти та екологічного податку на скиди забруднюючих речовин, причому частина коштів, що надійшли до бюджету суб'єкта Федерації, формує фонд відтворення водних об'єктів.

    3

    I

    х

    '3

    0

    1

    «I

    N

    про з

    0

    1

    X а

    '3

    0

    1

    »0

    х ш

    г

    0

    1

    0

    1 ?

    про ?

    про <8 3

    0 X <8 3

    1

    «I

    |е-|е-

    3 §

    X

    Мал. 1. Система водно-екологічного менеджменту

    Критерієм ефективності водно-екологічного менеджменту є забезпечення прийнятної якості природних вод, тому завдання полягає в оцінці керуючого впливу на водний об'єкт і його оптимізації за цим критерієм. Основними факторами впливу є антропогенне навантаження на річкові води, відновлення і захист річкових вод. З огляду на велику ступеня невизначеності в сфері розподілу коштів можна говорити про незалежність цих факторів. Досліджується також роль природного фактора.

    Нормативи якості природних вод - як, наприклад, гранично допустима концентрація (ГДК) забруднюючих вещества2 - встановлюються в залежності від напрямку використання водойми: господарсько-питне і культурно-побутове або рибогосподарства-ве призначення. При цьому оцінюється ступінь відхилення фактичної концентрації певної речовини від ГДК або від рівня історично сформованого в водному об'єкті природного фона3. Використовується також біотична концепція екологічної оцінки [Ле-вич та ін. (2004)], згідно з якою стан водного об'єкта оцінюється за результатами біологічного моніторингу з урахуванням всього комплексу забруднювачів.

    2 ГДК забруднюючої речовини - максимальна концентрація забруднюючої речовини у воді водного об'єкта, при якій не виникає наслідків, що знижують рибогосподарську цінність найближчим часом і в перспективі або ускладнюють його рибогосподарська використання.

    3 Природний фон - концентрація забруднювача в воді, що не піддавалася техногенних навантажень.

    48

    №2 (14) 2009

    2. Вихідні дані

    Завдання вирішувалася на прикладі водокористування на ділянці річки Ісеть4. Для аналізу використовувалися результати вимірювань, які були отримані на гідрохімічних постах (створах) Гідрометслужби, розташованих уздовж річки на території Свердловської області5 (рис.2), протягом 1986-1997 рр. Аналізувалися значення щомісячних спостережень по 52 показникам, отриманим на 10 створах за 12 років.

    Палкін

    |а §

    Е ?

    3

    про.

    в «про про

    X

    з

    ч

    Мал. 2. Гідрографічна схема ділянки річки Ісеть6

    Рівні антропогенного навантаження поблизу створів, а також природні особливості місцезнаходження створів суттєво різнилися. Крім того, наведені дані відносяться до періоду перебудови економіки, тому відображають специфіку її динаміки.

    Антропогенний вплив на водний об'єкт було представлено даними про річні скиди забруднюючих речовин у межстворних ділянках річки і про річні інвестиції на водоохоронні заходи, отриманими з державних доповідей про стан і використання водних ресурсів, а також зі звітів великих підприємств, розташованих уздовж русла рекі7.

    3. Зміст дослідження

    Суть дослідження зводилася до наступних напрямках:

    1) формування інтегрального показника якості річкової води на базі гідрохімічних показників;

    4 Річка Ісеть бере початок в 25 км на північний захід від Єкатеринбурга, відноситься до басейну річки Обі. Ісеть є об'єктом рибогосподарської діяльності, входить в десятку найбільш забруднених річок Росії.

    5 Дані надані співробітниками РосНІІВХ МПР Росії.

    6 Кружками позначені діючі гідрохімічні пости.

    7 Дані надані Уральським центром стандартизації та метрології - ФДМ «УРАЛТЕСТ».

    49

    №2 (14) 2009

    2) регресійний аналіз панельних даних:

    а) дослідження ступеня впливу скидів стічних вод і інвестицій в водоохоронну діяльність на якість річкових вод;

    б) облік впливу природного фактора очищення на якість води;

    в) динамічні моделі.

    4. Характеристика якості річкових вод

    Для формування інтегральної характеристики якості річкових вод масиви значень показників, що характеризують забруднення по кожному створу, піддавалися факторному аналізу. При використанні методу головних компонент (з варімаксним обертанням кореляційної матриці) для аналізу показників забруднення було виділено 3 основні чинники, відповідальних майже за 50% загальної дисперсії. Результати відрізнялися по створах лише частками дисперсій, що відповідають цим факторам. Фактор 1 істотно проявляється в органічних речовинах, фактор 2 - в мінералізації, фактор 3 - в кольорових металах і у зважать.

    Досить високий прояв фактора 3 у зважать свідчить про переважну адсорбції на них іонів кольорових металів. Це дозволяє рекомендувати простий спосіб очищення води від таких високотоксичних компонентів річкової води. Зокрема, можна обмежитися порівняно недорогим методом фільтрування зваженого компонента, разом з яким піде і основна частка домішок кольорових металів.

    Більш детально досліджувалися типові представники головних компонент в зв'язку з їх ступенем впливу на біоценоз. За всіма створах спостерігалися виразні сезонні коливання (рис.3), причому найбільш високі значення відповідали весняному і осінньому періодах. Крім того, за всіма створах був відсутній помітний тренд для органічних речовин і показників мінералізації, а також мала місце позитивна тенденція забруднення металами (мідь, залізо).

    10 і t і

    г

    0

    1

    0

    1 ?

    про

    ? про <8 3

    0 X <8 3

    1

    «I

    |е-|е-

    3 Si

    X

    концентрація

    9

    7 ^ 7 \ ГС Г

    Н \ 7

    1 л4-

    |О '

    V д 7 »| '

    I I М / | I

    | Iх--.-М - "-;,, v---

    'I / V

    '1

    41 «- 1-Х /"

    III I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I Mill

    Час (міс.)

    Мал. 3. Основні показники забруднення (створ 2 - Єкатеринбург)

    50

    ^-

    - №2 (14) 2009

    Зниження концентрації міді спостерігалося в 1989-1990 рр., Які характеризувалися загальною кризою виробництва в області, а в останні роки відзначаються деяка стаб-

    лизация цього показника. 3

    Оскільки річка Исеть відноситься до водних об'єктів рибогосподарського значення, до неї § застосовні еколого-рибогосподарські нормативи ГДК. Тому інтегральний показник про якості Про визначався як сума відносин фактичної концентрації до ГДК елементів, що відносяться до групи токсичних речовин (мідь, нікель, хром, алюміній):

    г.

    Q =? | Г

    ГДК,

    де С, -, ГДК - відповідно фактична і гранично допустима концентрації

    про

    X

    з ?

    / -Го елемента.

    5. Дослідження ступеня впливу скидів стічних вод і інвестиції в водоохоронні заходи на якість річкових вод

    Було поставлено завдання: оцінити залежність показника якості води (Q, одиниць ГДК), що відображає середньорічний рівень забруднення річки, від інвестицій в водоохоронні заходи з очищення скидів промислових підприємств (INV, млн руб. На рік), скидів стічних вод (TECH, т в рік). У зв'язку з розкидом в значеннях коефіцієнта кореляції (табл. 1) між результативним показником і кожним з факторів виникла необхідність застосувати регресійний аналіз по панельним даними. З аналізу були виключені дані спостережень за трьома створах, що проводяться тільки в останні 7 років. Таким чином, вивчалися лише збалансовані панелі.

    Таблиця 1

    Рівень кореляції чинників з показником якості води

    Коефіцієнт кореляції Створи

    1 2 3 4 5 6 7

    Палкін Єкатеринбург Великий Істок Арамиль Колюткіно Вище Каменськ-Уральського Нижче Каменськ-Уральського

    r (Q, TECH) 0,99 0,91 0,84 0,38 0,03 0,24 0,03

    r (Q, INV) -0,92 -0,82 -0,78 -0,95 -0,02 -0,96 -0,81

    Найбільш адекватною виявилася модель з фіксованими ефектами по створах і в часі:

    Q, t = а + Xf +? I TECH, t +? JINVit + e, f, e, t ~ I / d (0, ст2).

    Розрахунки проводилися в середовищі Eviews 5.0. Випадкові ефекти були виключені з розгляду після тестування моделей з ефектами в часі. Тест Хаусмана для цих моді-

    №2 (14) 2009

    лей свідчить на користь фіксованих ефектів: х2 (2) = 25,06, Prob = 0,0000. Результати оцінювання параметрів і тестування моделі, наведені в табл. 2, свідчать про прийнятну якість моделі.

    Таблиця 2

    Результати оцінювання і тестування основної моделі

    Мінлива Оцінка коефіцієнта Стандартна помилка Р-значення

    С8 31,836 1,737 0,000

    TECH 0,782 0,069 0,000

    INV -0,083 0,049 0,093

    R2 = 0,91 DW = 1,70

    ТестЛьюнга-Боксу

    Q-статистика 0,31 1,88 2,58 2,79 3,85 4,49 4,73 7,50 8,04 8,13 8,14

    P-значення 0,57 0,38 0,46 0,59 0,57 0,61 0,69 0,48 0,53 0,61 0,70

    Х2-статистика Число ступенів свободи Р-значення

    Тест на наявність фіксованих ефектів 166,08 17 0,000

    RESET-тест 2,07 1 0,151

    Тест Бреуша-Пагана 1,40 2 >0,100

    Тест Джарка-Бера 1,41 2 0,494

    3

    I

    (3

    X '3

    про

    lg «I

    м о с

    0

    1

    X а

    '3

    про X

    а? х і

    J

    і X

    «I

    г

    0

    1

    «I

    3 8

    I ?

    про ?

    про <8 3

    8

    0 X <8 3

    1

    «I

    3 §

    х

    При інтерпретації моделі були виявлені наступні факти:

    • рівень фонового забруднення води, не пов'язаного з аналізованими факторами, перевищує ГДК більш ніж в 30 разів, що відображає геохімічні особливості водного об'єкта (вплив «господині Мідної гори»);

    • коштів, що виділяються на захист вод, недостатньо для відновлення їх до встановленого еколого-рибогосподарського нормативу, оскільки загальна фактична сума інвестицій не перевищує 200 млн руб. в рік, а вартість очищення до рівня ГДК відповідно до моделі становить близько 3 млрд руб. на рік. Якщо врахувати, що рівень природного (природного) фону на річці Ісеть встановлений в межах 25 ГДК, то напрошується висновок про те, що реальніше вирішувати завдання виведення цієї річки з категорії водних об'єктів рибогосподарського призначення, ніж нарощувати потужності для її очищення до рівня ГДК;

    • при зіставленні середніх еластичностей для аналізованих факторів (ЕТесн = 0,1780 і ​​Е ^ у = -0,062) вияснеется, що грошові кошти спрямовуються на очистку тільки 1/3 скидів, т. Е. Людина залишається в боргу у природи;

    8 Моделі оцінювалися з константою з таким чином, що суми ефектів по створах і в часі дорівнює нулю: Е ~ = 1а / = 0 Е [= 1хг = 0.

    52

    _ №2 (14) 2009

    • оцінки ефектів адекватно відображають структуру забруднення річкової води по створах |

    і особливості її зміни в часі (табл. 3 і 4). Незалежно від розглянутих фак- |

    торів найчистіше в дачній місцевості Палкино (створ 1), найбрудніше - в найбільш уда- 3

    ленном від Єкатеринбурга місті-супутнику Арамілі (створ 4). Відносно мала фонове §

    забруднення в роки початку перебудови економіки досягає максимуму в переломний пе- про

    риод «дикого капіталізму», а потім слід стабілізація ситуації. §

    I

    Таблиця 3 ^

    Фіксовані ефекти в часі

    t 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

    Рік 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997

    \ T -3,68 -5,77 -9,72 -9,54 -9,74 -2,66 7,37 9,72 5,95 4,83 6,44 6,80

    Таблиця 4

    Фіксовані ефекти по створах

    i 1 2 3 4 5 6 7

    Населений Палкино Єкатеринбург Великий Арамиль Колюткіно Вище Нижче

    пункт Исток Каменск- Каменськ-

    Уральського Уральського

    ai -13,74 1,57 8,99 13,97 -3,15 -5,33 -2,31

    6. Облік впливу природного фактора самоочищення на якість води

    До природних факторів самоочищення зазвичай відносять показник осадження суспензій, а також рівень розведення концентрації забруднювачів в результаті припливів і дощів. У цьому завданню враховувався тільки перший фактор (LAND, т) як найбільш вагомий. Його значення визначалися розрахунково з урахуванням різниці концентрації суспензій на суміжних створах і швидкості течії. Приймалася модель постійної інтенсивності самоочищення, згідно з якою маса осідає забруднення на ділянці річки між створами пропорційна межстворному віддалі.

    Була побудована регресійна модель по панельним даними, що включає поряд із зазначеними вище регресорів третій фактор - показник самоочищення. Незмінність в часі цього фактора не дозволила ідентифікувати модель з фіксованими ефектами по створах в силу коллинеарности його з манекенами. При використанні методу Хаус-мана-Тейлора не вдалося підібрати потрібних інструментальних змінних. Тому створи були об'єднані в дві групи - «промислову» і «сільську», базової групою вважався створ 1 (Палкино). Розглядалася модель з фіксованими індивідуальними ефектами в часі і з груповими ефектами по створах з використанням відповідних манекенів R1 і R2. Результати оцінювання параметрів і тестування моделі наводяться в табл. 5.

    №2 (14) 2009

    Таблиця 5

    Результати оцінювання і тестування моделі з урахуванням самоочищення

    Мінлива Оцінка коефіцієнта Стандартна помилка Р-значення

    З 19,853 2,161 0,000

    ТЕСН 0,685 0,066 0,000

    ту -0,112 0,042 0,010

    1АИй -1,738 0,275 0,000

    «1 27,607 2,302 0,000

    «2 21,829 3,232 0,000

    «2 = 0,88 ОМ = 1,25

    ТестЛьюнга-Боксу

    Про -Статистика 9,30 10,48 14,13 14,95 15,16 15,17 15,18 15,64 15,64 16,35 16,36

    Р-значення 0,002 0,005 0,003 0,005 0,010 0,019 0,034 0,048 0,075 0,090 0,128

    Х2-статистика Число ступенів свободи Р-значення

    Тест на наявність фіксованих ефектів 79,01 11 0,000

    1 ^ Е5ЕТ-тест 1,16 1 0,281

    Тест Бреуша-Пагана 8,84 3 > 0,025

    Тест Джарка-Бера 0,19 2 0,908

    3

    I

    х

    '3

    0

    1

    «I

    N

    про з

    0

    1

    X а

    '3

    0

    1

    а? х

    і I «I

    г

    0

    1 »

    3

    3

    1 ?

    про ?

    про <8

    3 §

    0 X <8 3

    1

    «I

    |е-|е-

    3 §

    X

    Оцінки коефіцієнтів при манекенах правдоподібно відображають внесок забруднення, відповідає зазначеним групам. Порівняно високе значення еластичності фактора самоочищення (Етесн = 0,144; ету = -0,208; ЕАто = -0,228) вказує на її високу ефективність і, як наслідок, на більш раціональне напрямок використання інвестицій. Економічніше використовувати гроші на «допомогу природі», підвищуючи здатність річкової середовища до самоочищення шляхом регулювання її фарватеру, зміцнення берегів, відновлення гідротехнічних споруд (греблі, дамби і шлюзи), ніж вкладати їх тільки в очисні споруди. Перевищення значення еластичності фактора самоочищення над значенням еластичності техногенних скидів узгоджується з високим рівнем природного фону забруднення.

    7. Динамічні моделі

    Оцінювалися моделі з розподіленими лагами першого, другого і третього порядку для інвестицій. Коефіцієнти при відповідних лагірованних змінних / МЦ-1), / ИУ (-2), / МЦ-3) виявилися незначними. Можливо, це відповідає тому, що вкладаються інвестиції були «короткими» і значимість превентивних заходів невелика, або

    т2 (14) 2009

    минулі інвестиції себе не проявили в поточному періоді. У табл. 6 наводяться результати оцінювання моделі з лагом першого порядку / МЦ-1).

    Таблиця 6

    Результати оцінювання і тестування моделі з лагом першого порядку

    Мінлива Оцінка коефіцієнта Стандартна помилка Р-значення

    З 31,557 2,156 0,000

    TECH 0,788 0,072 0,000

    INV -0,071 0,050 0,163

    INV (-1) 0,008 0,046 0,857

    R2 = 0,92 DW = 1,95

    Тест Льюнг-Боксу

    Q -Статистика 0,03 0,42 0,59 1,19 2,45 4,11 4,12 5,55 5,63 5,63

    Р-значення 0,86 0,81 0,90 0,88 0,78 0,66 0,77 0,70 0,78 0,85

    Х2-статистика Число ступенів свободи Р-значення

    Тест на наявність фіксованих ефектів 157,07 16 0,000

    13Е5ЕТ-тест 1,66 1 0,197

    Тест Бреуша-Пагана 1,34 3 >0,100

    Тест Джарка-Бера 0,92 2 0,631

    §

    s ?

    8 про.

    про

    Розглядалася також авторегресійна модель першого порядку з основними факторами. Модель оцінювалася за допомогою переходу до перших різниць при використанні узагальненого методу моментів. Враховувалися ефекти по створах і в часі. Інструменти для оцінки підбиралися з урахуванням мінімізації стандартної помилки регресії.

    Таблиця 7

    Результати оцінювання і тестування авторегрессионной моделі

    Мінлива Оцінка коефіцієнта Стандартна помилка Р-значення

    Q (-1) -0,1514 0,1880 0,4333

    TECH 0,3309 0,1281 0,0208

    INV -0,2223 0,0765 0,0109

    R2 = 0,78 DW = 2,13

    №2 (14) 2009 '

    Виходячи з результатів оцінювання (табл.7) можна зробити висновок, що вплив минулорічного рівня забруднення на кожному створі незначимо. Це можна пояснити природним перенесенням забруднень в потоці річкової води. У порівнянні зі статичною моделлю в довгостроковій динаміці інвестиції проявляються істотніше, що відповідає інерційності інвестиційного процесу.

    висновок

    До основних результатів еколого-економетричного дослідження водогосподарського менеджменту в зоні річки Ісеть відносяться виявлення низького рівня його ефективності, відповідного неблагополучному станом річкової води, а також обгрунтування явних причин такого неблагополуччя.

    '3

    I Проведений аналіз даних дозволив:

    і t

    х них вод;

    про

    • виділити основні групи забруднюючих речовин, характерні для даного водного об'єкта, і обгрунтувати вибір найбільш раціонального способу очищення досліджуваних реч-

    • оцінити дефіцит водно-екологічних інвестицій, що досягає для Исети сотень мільйонів рублів;

    • виявити надмірно високий рівень перевищення природного фону на досліджуваній ділянці над ГДК, що не дозволяє при очищенні досягти нормативної якості води;

    • обґрунтувати доцільність переорієнтації інвестицій від «очищення на трубі» до гідротехнічних заходів для відновлення водного об'єкта;

    • вказати на переважання «коротких» інвестицій і недостатню роль превентивних | заходів з очищення води.

    з |

    ^ В цілому дослідження дозволило встановити напрямки перегляду системи вод-

    | но-екологічного менеджменту на регіональному рівні. г

    8

    § Список літератури

    *

    0 X <8

    3

    1

    «I

    'SSi

    х

    4

    Айвазян С. А., Мхитарян В. С. Прикладна статистика і основи економетрики. М .: Юніті, 2001..

    Бобильов С. Н. Індикатори сталого розвитку: регіональний вимір. М .: Акрополь. Центр екологічної політики Росії, 2007.

    Данилов-Данільян В. І., Лосєв К. С. Споживання води. Екологічний, економічний, соціальний і політичний аспекти. М .: Наука, 2006.

    ВербікМ. Путівник по сучасній економетрики. Пер. з англ. М .: Наукова книга, 2008.

    Левич. П., Булгаков Н. Г., Максимов В. Н. Теоретичні та методичні основи технології регіонального контролю природного середовища за даними екологічного моніторингу. М .: НІА-Природа, 2004.

    Green W. H. Econometric Analysis. 5-th ed. Prentice Hall International, Inc., 2003.

    56


    Завантажити оригінал статті:

    Завантажити