Представленный материал является образцом учебного исследования, примером структуры и содержания учебного исследования по заявленной теме. Размещён исключительно в информационных и ознакомительных целях.
Workspay.ru оказывает информационные услуги по сбору, обработке и структурированию материалов в соответствии с требованиями заказчика.
Размещение материала не означает публикацию произведения впервые и не предполагает передачу исключительных авторских прав третьим лицам.
Материал не предназначен для дословной сдачи в образовательные организации и требует самостоятельной переработки с соблюдением законодательства Российской Федерации об авторском праве и принципов академической добросовестности.
Авторские права на исходные материалы принадлежат их законным правообладателям. В случае возникновения вопросов, связанных с размещённым материалом, просим направить обращение через форму обратной связи.
ℹ️Настоящий учебно-методический информационный материал размещён в ознакомительных и исследовательских целях и представляет собой пример учебного исследования. Не является готовым научным трудом и требует самостоятельной переработки.
ВВЕДЕНИЕ 6
1 ВЛИЯНИЕ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ НА ЗДОРОВЬЕ ЧЕЛОВЕКА 8
1.1 Влияние загрязнения в целом 8
1.2 Влияние металлов 11
1.3 Влияние почв 13
1.4 Влияние мелкодисперсных частиц 15
1.5 Влияние COVID-19 16
1.6 Влияние РМ2.5 и РМ10 18
1.7 Фильтр Калмана 21
1.8 Математическая модель прогнозирования 21
1.8.1 Модель ARMA(2,1) 21
1.8.2 Модель ARMA(2,2) 26
1.9 Выводы по первой главе 28
2 АНАЛИЗ ЗАБОЛЕВАЕМОСТИ НАСЕЛЕНИЯ РОССИИ И ЧЕЛЯБИНСКОЙ ОБЛАСТИ 29
2.1 Исходные данные по заболеваемости 29
2.2 Графики и их анализ 34
2.3 Выводы по второй главе 39
3 ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА PM2.5 С
ПОМОЩЬЮ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ 41
3.1 Проектирование интерфейса программы 41
3.2 Схема алгоритма программы 42
3.3 Проектирование архитектуры 43
3.4 Проверка работы и тестирование программы 44
3.5 Системные требования 46
3.6 Инструкция пользователя 46
3.7 Сбор результатов 47
3.8 Обработка результатов и их описание 58
3.9 Выводы по третьей главе 58
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 60
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 62
📖 Введение
Загрязнение воздуха - серьезная проблема нового цивилизованного мира, которая оказывает серьезное токсикологическое воздействие на здоровье чело-века и окружающую среду. Он имеет ряд различных источников выбросов, но автомобили и производственные процессы вносят основную часть загрязнения воздуха. По данным Всемирной организации здравоохранения, шесть основных загрязнителей воздуха включают загрязнение частицами, приземный озон, оксид углерода, оксиды серы, оксиды азота и свинец. Длительное и кратковременное воздействие токсичных веществ, взвешенных в воздухе, оказывает различное токсикологическое воздействие на человека, включая респираторные и сердечно-сосудистые заболевания, нервно-психические осложнения, раздражение глаз, кожные заболевания и долгосрочные хронические заболевания, такие как рак. Несколько отчетов выявили прямую связь между воздействием плохого качества воздуха и ростом заболеваемости и смертности, в основном из-за сердечно-сосудистых и респираторных заболеваний. Загрязнение воздуха считается основным экологическим фактором риска возникновения и прогрессирования не-которых заболеваний, таких как астма, рак легких, гипертрофия желудочков, болезни Альцгеймера и Паркинсона, психологические осложнения, аутизм, ретинопатия, рост плода и низкая масса тела при рождении [1].
Многочисленные эпидемиологические исследования доказали, что PM 2.5, аэрозольные частицы с аэродинамическим диаметром менее 2,5 мкм, являются критическим фактором, приводящим к увеличению смертности и заболеваемости он является восьмым по величине риском смерти. В связи с этим не вызывает сомнения необходимость контролировать содержание PM2.5в атмосферном воздухе, моделировать источники загрязнения и риски для здоровья населения.
В настоящей работе для прогнозирования состояния атмосферного воздуха в городе Челябинске по были применены модели авторегрессии и скользящей средней (ARMA). Целью исследовательской работы являлась разработка интерфейса для приложения, прогнозирующего концентрацию частиц в атмосферном воздухе города Челябинска. В рамках поставленной цели были решены следующие задачи:
1) провести литературный обзор по влиянию загрязнения окружающей среды на здоровье населения;
2) на основании данных из открытых источников сравнить заболеваемость в Челябинской области и в целом по Российской Федерации;
3) предложить математическую модель по прогнозированию загрязнения атмосферного воздуха PM . как для одного из приоритетных факторов риска для здоровья;
4) на основании математической модели разработать компьютерную программу, осуществляющая прогноз загрязнения уровня атмосферного воздуха.
✅ Заключение
С помощью теоретического материала, описанного в первой главе, были собраны исходные данные для построения прогноза.
Сделан обзор влияния металлов, почв, мелкодисперсных частиц, COVID- 19 на здоровье человека. Рассмотрена заболеваемость населения как Челябинской области, так и России, было выполнено сравнение данных. На основании обзора теоретических по исследованию влияния мелкодисперсных предложена математическая модель ARMA по прогнозированию с использованием алгоритма фильтрации Калмана.
В настоящей работе для прогнозирования состояния атмосферного воздуха в городе Челябинске по РМ2.5. были применены модели авторегрессии и скользящей средней (ARMA). Целью исследовательской работы являлась разработка интерфейса для приложения, прогнозирующего концентрацию частиц PM2.5 в атмосферном воздухе города Челябинска. В данной программе используется динамика изменения выбросов частиц PM2.5 начиная с сентября 2020 года по май 2021 года с поста мониторинга атмосферного воздуха. Для реализации графического интерфейса в среде MATLAB используется встроенный конструктор интерфейсов GUIDE. В ходе создания программы разработаны несколько модулей: модуль, содержащий в себе базу, а также необходимые функции для вычисления прогноза; модуль, необходимый для расчёта ошибки прогнозирования на интервале, а также модуль, отвечающий за графический интерфейс.
В рамках поставленной цели были решены следующие задачи:
1) проведен литературный обзор по влиянию загрязнения окружающей среды на здоровье населения;
2) на основании данных из открытых источников было проведено сравнение заболеваемости в Челябинской области и в целом по Российской Федерации;
3) была предложена математическая модель авторегрессии – скользящего среднего по прогнозированию загрязнения атмосферного воздуха PM . как для одного из приоритетных факторов риска для здоровья;
4) на основании математической модели была разработана компьютерная программа, осуществляющая прогноз загрязнения уровня воздуха. Ошибка прогноза составляет менее 10%.
Таким образом, литературный обзор показал, что важнейшим фактором риска является загрязнение атмосферного воздуха мелкодисперсными аэрозолями PM., а одной из причин более высокой заболеваемости в Челябинской области повышенный уровень загрязнения окружающей среды. Разработанное программное обеспечение показало высокую точность прогноза выбросов мелко-дисперсных частиц. Ошибка не превышает 10%.