5.8.2. Криволінійні кореляція та регресія

Ступінь криволінійної залежності визначають з допомогою корелятивного відношення . Для обчислення його дані ранжирують у порядку зростання: весь ряд спостережень розбивають на 4-7 груп з таким розрахунком, щоб у кожній групі по ряду було не менше двох спостережень. Потім визначають загальну середню , групові середні , які відповідають кожній фіксованій групі , суми квадратів відхилень для загального та групового варіювань ознаки .

При невеликому числі спостережень корелятивне відношення вираховують за формулою:

При великому обсязі спостережень ( ) обробка матеріалу для обчислення корелятивного відношення проводиться з допомогою корелятивної таблиці. Після групування дат визначають суму квадратів відхилень групового варіювання , суму квадратів відхилень загального варіювання та вираховують корелятивне відношення за формулою: .

Чим більше наближається до одиниці, тим тісніша функціональна залежність від .

Відношення сум квадратів групового варіювання до загального ( ) має самостійне значення. Воно показує ту частку варіювання ознаки , яка обумовлена ступенем коливання ознаки , і називається індексом детермінації та визначає відсоток варіації під впливом .

Помилку та критерій істотності корелятивного відношення розраховують за формулами: ; при ступенях свободи.

Для визначення ступеня наближення криволінійної залежності до прямолінійної користуються критерієм , який визначають за формулою: , де – обсяг вибірки, – число груп по ряду .

Кореляцію можна прийняти за лінійну, якщо менше за , і визначати показники для прямолінійних кореляції та регресії. беруть зі спеціальної таблиці для (чисельник) і (знаменник) ступенях свободи.

На основі статистичної обробки матеріалу можна побудувати рівняння, наближене до квадратичної параболи: .

5.9. Кореляція якісних ознак

Коефіцієнт кореляції при альтернативній мінливості обчислюють за формулою Юла: , де і – частоти з однаковими знаками кліток (++ або - -), і – частоти з різними знаками кліток (+ - або - +), і – суми частот по рядках, і – суми частот по стовпцях.

Коефіцієнт кореляції між якісними та кількісними ознаками вираховують за формулою: , де – загальне середнє для кількісної ознаки, – середнє значення кількісної ознаки з наявністю якісної, – загальне число спостережень, – число випадків з наявністю якісної ознаки, – загальне стандартне відхилення для кількісної ознаки.

Розділ 6 Радіологічний моніторинг

В умовах XXI століття науково-технічної революції процес перетворення антропогенної біосфери на ноосферу, сферу розуму, що передбачав В. І. Вернадський, ставить перед людством завдання його наукового моделювання, прогнозування й управління, що свідчить про необхідність глибокого теоретичного обґрунтування напрямків досліджень, формування методолого-світоглядних і етичних аспектів не можна розв’язати комплексу найактуальніших завдань системного пізнання феномена земної біосфери особливо в радіобіології, де важливим є кожний елемент метаболізму.

Україна, на відміну від розвинутих країн світу, залишається державою з найвищими показниками антропогенних і техногенних навантажень на природне середовище. Вчених екологів не може не хвилювати поглиблення екологічної кризи, руйнуючий вплив діяльності людини на природні екосистеми у процесі сільськогосподарського виробництва. Забруднення природних і сільськогосподарських угідь важкими металами, наявність у трофічних ланцюгах великої кількості радіонуклідів, хімічних речовин, ерозія ґрунтів, забруднення гідросфери, безповоротна загибель флори і фауни – ці та інші негативні явища втрачають локальний характер.

Апофеозом екологічних лих, що спіткали Україну, стала катастрофа на Чорнобильській АЕС, її наслідки виходять далеко за межі проблеми довкілля і переростають у низку соціально-екополітичних, медико-біологічних, психологічних, морально-етичних, світоглядних і культурних проблем. Чорнобильська катастрофа трагічним чином демонструє як безпосередній зв’язок етносу та довкілля, так і тяжкі наслідки, спричинені порушенням цього зв’язку, а також її довготривалими медико-біологічними, економічними та соціальними наслідками спричинила в Україні ситуацію, яка наближається до рівня глобальної екологічної катастрофи.

Тому особливе місце при розробці програм вивчення екологічного оптимального природокористування відводиться заходам по поступовому зменшенні екологічного ризику від наслідків Чорнобильської катастрофи, яка за масштабами завданої шкоди належить до найбільш техногенних в історії людства. Викид радіоактивних речовин спричинив не тільки велику щільність, а також призвів до забруднення значних територій.

В результаті аварії на ЧАЕС радіоактивного забруднення зазнали території 74 районів, 12 областей України загальної площею 4,7 млн. га, в тому числі 3,5 млн. га орних земель. Детальним обстеженням території Житомирської області встановлено, що забруднено 9 районів: Овруцький, Малинський, Олевський, Ємільчинський, Коростенський, Лугинський, Новоград-Волинський, Народницький, Володар-Волинський. Загальна площа забруднення становить близько 1,3 млн. га, в т. ч. майже 600 тис. га сільськогосподарських угідь, 735 населених пунктів опинилися в зоні радіоактивного забруднення.

Виходячи з цього, постає важлива, державного значення, проблема забезпечення радіологічної безпеки населення, яке проживає на забруднених територіях, згідно законів України “Про статус території, що зазнала радіоактивного забруднення внаслідок аварії на ЧАЕС”, “Про статус і соціальний захист громадян, які постраждали внаслідок Чорнобильської катастрофи”. Ця проблема значно загострюється в Поліській зоні в зв’язку з несприятливими в радіоекологічному плані природними умовами, зокрема, типові для зони ґрунти мають набір властивостей, кожна з яких окремо підвищує доступність радіонуклідів рослинами (легкий гранулометричний склад, низька гумусність, невисока сорбційна здатність і ємність поглинання, кисла реакція ґрунтового розчину тощо).

При цьому метою моніторингу передбачено єдину систему контролю, діагностики та прогнозування агроекологічного стану освоєних під сільськогосподарське виробництво ландшафтів та прилеглого довкілля, а також розробки рекомендацій, які направлені на попередження розвитку негативних явищ та підвищення біопродуктивності земельних угідь.

В Україні ще не сформувалися досконалі методики комплексного підходу до визначення еколого-економічної ефективності виробництва сільськогосподарської продукції. Недостатньо загальноприйнятої термінології щодо самого поняття та його показників. Недостатньо відпрацьовано механізм визначення впливу окремих факторів на ступінь екологічної чистоти кінцевої сільськогосподарської продукції, методику визначення еколого-економічної ефективності заходів для зменшення надходження радіонуклідів у кінцеву продукцію, отриману на забруднених територіях.

Аварія 1986 року на Чорнобильській АЕС радикально змінила радіаційні характеристики довкілля внаслідок викиду великої кількості радіоактивних продуктів ділення зі зруйнованого реактора. Радіонукліди, відповідно до їх фізико-хімічних властивостей, залучились до процесів міграції в елементах неживої природи та по трофічних ланцюгах біоценозів. Через міграцію радіонуклідів водним, повітряним шляхом та антропогенний винос, зона відчуження впливає на екологічний стан України та суміжних держав. Наприклад, за післяаварійний період лише із зони відчуження р. Прип’яттю в Київське водосховище винесено близько 3100 Кі ¹³⁷Сs та 3600 Кі ⁹⁰Sr.

Згідно з Положенням про державну систему моніторингу довкілля, затвердженим постановою Кабінету Міністрів України №391 від 30 березня 1998 року, радіаційно-екологічний моніторинг території є невід’ємною складовою частиною державної системи моніторингу. Його проведення є обов’язковим за будь-яких умов, визначається законодавством та відомчими нормативними документами. Питання оперативної оцінки радіаційного стану об’єктів довкілля та прийняття рішень щодо мінімізації негативних наслідків впливу радіоактивного забруднення на ці об’єкти, в тому числі й людину та інші живі організми, гостро постало відразу після аварії на ЧАЕС.

Радіаційний контроль здійснювався багатьма організаціями різних відомств, серед яких були служба РБ ЧАЕС, оперативні підрозділи Держкомгідромету і Міноборони, Держбезпеки, заклади Академії наук та інші.

Поступово налагоджувалась чітка система моніторингу на території зони відчуження.

Зараз провідною організацією, яка займається комплексним широкомасштабним моніторингом, є Державне науково-виробниче підприємство регіонального моніторингу навколишнього середовища та дозиметричного контролю “РАДЕК” (із грудня 1986 по 1996 рік – Управління дозиметричного контролю). У складі підприємства проблемами радіаційно-екологічного моніторингу елементів довкілля займається Центр радіаційно-екологічного моніторингу зони відчуження (ЦРЕМЗВ). Радіаційний контроль в місцях проведення робіт, перебування та проживання персоналу, місцях несанкціонованого проживання виконує цех радіаційної безпеки, облік накопичених персоналом зони доз опромінення – відділ індивідуального дозиметричного контролю.

Провідними організаціями, які здійснюють науково-методичний супровід робіт та дослідження, пов’язані з проблемами радіаційного моніторингу, є Український науково-дослідний гідрометеорологічний інститут Держкомгідромету (УкрНДІГМІ), Інститути Національної академії наук України: геологічних наук, гідробіології, ботаніки, географії.

На сьогодні радіаційний моніторинг на території зони відчуження охоплює контроль потужності експозиційної дози, щільності забруднення грунту, концентрації радіонуклідів у повітрі (у тому числі робочих зон та приміщень), інтенсивності радіоактивних атмосферних опадів, концентрації радіонуклідів у поверхневих, підземних, питних та стічних водах, вмісту радіонуклідів в донних відкладах водойм та водостоків, біологічних об’єктах (рослинність, гриби, риба та ін.), здійснюється вимірювання деяких гідрометеорологічних параметрів. Окрім радіонуклідів, у ландшафтах радіологічних зон мігрують метали, що випали у вигляді аерозолів під час аварії та засипання зруйнованого реактора, а також залишки хімічних сполук, що використовувались для дезактивації та пило пригнічення. В останні роки налагоджений контроль за цими елементами. Основними завданнями радіаційного моніторингу в межах радіологічних зон, як складової частини комплексного моніторингу довкілля, є спостереження за перерозподілом радіонуклідів у компонентах природних ландшафтів і екосистем, міграцією їх за межі зони відчуження, що охоплюють як систему збору даних у поточних вимірюваннях, так і оперативні вимірювання при надзвичайних ситуаціях. Дані накопичуються, аналізуються для визначення закономірностей у процесах міграції та перерозподілу радіонуклідів, створення та уточнення прогнозованих моделей, методів і методик спостережень.

За даними обласних радіологічних підрозділів Мінагрополітики та МНС України проводиться регіональний радіоекологічний моніторинг в господарствах в масштабі всього регіону Українського Полісся (Житомирської, Київської, Волинської, Рівненської та Чернігівської областей) за схемою:

1. Багатокритеріальна ефективність та класифікація території з виділенням території моніторингу і критичних районів для впровадження контрзаходів та реабілітаційних заходів.

2. Аналіз динаміки змін рівнів забруднення основних продуктів харчування.

3. Виявлення закономірностей просторово-часової міграції радіонуклідів у біологічних ланцюгах та складання на цій основі довготривалого прогнозу майбутніх рівнів радіоактивного забруднення сільськогосподарської продукції та продуктів харчування.

4. Оцінка, прогнозування та моделювання дозових навантажень на населення.

Багатокритеріальність ефективності дозволить підтримати фізико-статистичний прогноз забруднення ґрунту та продукції, перспективу по території радіоактивного забруднення, результати якого будуть використані для оптимізації землекористування та реабілітації територій.

Ефективність цих прийомів із часом змінюється, що необхідно враховувати при прогнозуванні рівнів забруднення сільськогосподарської продукції та обґрунтуванні повторних циклів проведення заходів.

Багаторічний досвід, результати наукових досліджень з питань осушуваного меліоративного землеробства розв’язали ряд важливих проблем інтенсивного сільськогосподарського використання осушених ґрунтів. Установлено, що умови росту і розвитку рослин на меліорованих землях відрізняються від умов на богарних без проведення меліорації. Ці відмінності значною мірою визначаються особливостями кліматичних умов, агрохімічними, екологічними властивостями різних ґрунтів. Ґрунти Полісся вивчені недостатньо, зокрема, параметри їх родючості, основні елементи технологій вирощування, блокування та зниження коефіцієнтів нагромадження радіонуклідів сільськогосподарськими культурами. Випадання радіоактивних речовин після аварії на Чорнобильській атомній станції сприяло не тільки великій щільності, а також призвело до забруднення значних території. Разом із короткоживучими радіонуклідами в навколишнє середовище потрапила велика кількість довго живучих.

Постає питання вивчення і впровадження таких заходів, що не спричинили б докорінних змін у технологіях вирощування сільськогосподарських культур, сприяли зменшенню нагромадження радіоактивних елементів у рослинах та забезпечували їх потребу в мікроелементах, на які дерново-підзолисті ґрунти бідні. Вивчення міграції радіонуклідів по профілю ґрунту та в системі грунт-рослина показали, що перспективним у вирішенні проблеми переходу їх у малодоступні форми є посилення вбирної здатності ґрунту шляхом внесення природних сорбентів із підвищеною ємністю катіонного обміну.

У зв’язку з цим практичну важливість мають питання удосконалення прийомів обробітку ґрунту, внесення добрив і меліорантів, впровадження енергозберігаючих технологій, що забезпечують одержання врожаїв запланованого рівня й зниження надходження радіонуклідів у рослини та інтенсивності розкладання органічних речовин ґрунту.

Таким чином цей регіон відрізняється високою інкорпорованістю радіонуклідів в організм людини і дає в основному до 95 % дозового навантаження на населення.

Проблема безпечного проживання населення на забруднених територіях і використання природних і сільськогосподарських угідь для виробництва продукції потребують більш глибоких різногалузевих наукових досліджень і висновків щодо мінімалізації наслідків від аварії.

Незважаючи на значний обсяг досліджень, виконаних до і після Чорнобильської аварії, у галузі сільськогосподарської радіології, радіоекології, радіаційної медицини і гігієни, проблема багатокритеріальності основних факторів, які визначають опромінення населення не вирішено, а також не вироблено єдиних критеріїв, які б дали можливість проводити комплексну еколого-економічну оцінку застосування контрзаходів. В той же час сьогодні залишаються недостатньо розробленими методичні підходи до оцінки станів локальних агро систем і, відповідно, залишаються нерозробленими принципи їх контролю і корекції їх змін у певному напрямку. Без розробки таких прийомів неможливо розраховувати на формування в майбутньому стійких агро систем.

Ключовим моментом роботи науковців стає усвідомлення якісно нового стану розвитку сільськогосподарських наук, її направленість на майбутнє виживання всього людства. Тільки проникнення у фундаментальні закони організації агроекосистем може забезпечувати можливість їх збереження та використання останніх для життєзабезпечення людства в майбутньому. Тільки інтеграція наукового знання, накопиченого в різних напрямках наук може лежати в основі цього процесу.

Основним елементом розвитку суспільства є екологічна освіта, яка теж гостро потребує вдосконалення, розвитку, модернізації, ефективність якої у великій мірі залежить від наявності чіткої, науково обґрунтованої концепції, котра врахує кращий вітчизняний і зарубіжний досвід у підготовці студентів, новим формам і методам навчання з обов’язковим використанням комп’ютерної техніки, особливо, виробничим практикам.