Modelowanie przestrzennego rozmieszczenia wyrobów azbestowych w Polsce i oszacowanie kosztów ich usunięcia

W niniejszej pracy przedstawiono wyniki zastosowania metody lasów losowych (Random Forest) do oszacowania ilości wykorzystywanych wyrobów azbestowo-cementowych w poszczególnych gminach w Polsce. Opracowana i przetestowana metoda stanowi spójne i jednolite podejście do szacowania ilości wyrobów tego rodzaju, które zakłada wykorzystanie następujących danych w procesie modelowania:a)wyników inwentaryzacji terenowych pozostających w użytkowaniu wyrobów azbestowych (w 160 gminach);b)charakterystyk społeczno-ekonomicznych gmin, na podstawie danych zgromadzonych w Banku Danych Lokalnych Głównego Urzędu Statystycznego, (łącznie zebrano 192 zmienne spośród których wybierano zmienne istotne); c)wielkości powierzchni zabudowanej w gminach, pozyskane ze zbiorów danych o różnych rozdzielczościach przestrzennych;d)uwarunkowań historycznych, tj. przynależności obecnych terytoriów gmin do zaborów oraz tzw. „ziem odzyskanych”;e)liczby i odległości do zakładów, które stosowały azbest w produkcji. Głównym problemem badawczym był wybór zmiennych istotnych w procesie modelowania ilości wyrobów azbestowych oraz zbiorów danych najlepiej charakteryzyzujących powierzchnie zabudowane w gminach. Na podstawie baz danych: Corine Land Cover, Soil Sealing Layer i Bazy Danych Obiektów Topograficznych opracowano 4 zestawy, tj. CLC2006, SSL2009, BDOT10k PT i BDOT10k BBU, z których najwyższą wartość miary dopasowania parametru pseudo-R2 otrzymano dla zestawu SSL2009 i wyniosła ona 75,85%. Uzyskane wyniki modelowania wskazują, że optymalne do szacowania ilości wyrobów azbestowo-cementowych w gminach są dane o wielkości powierzchni zabudowanej pozyskane z projektu Soil Sealing Layer (SSL2009), zaś zmienne istotne w procesie modelowania ilości wykorzystywanych wyrobów azbestowo-cementowych to 29 cech, charakteryzujących ludność, budynki, rolnictwo, finanse publiczne, rynek pracy, zakłady azbestowe oraz uwarunkowania historyczne.W opracowanym modelu SSL2009 obliczono, że w Polsce wykorzystywanych jest 7,8 mln Mg płyt azbestowo-cementowych, stanowiących pokrycia dachowe i okładziny elewacyjne budynków, z tego najwięcej przypada na województwo mazowieckie, następnie na lubelskie, a potem łódzkie i wielkopolskie, zaś najniższym udziałem charakteryzuje się województwo lubuskie.Na podstawie wyników modelowania opracowano mapę rozmieszczenia tych wyrobów azbestowych w Polsce oraz oszacowano koszty ich usunięcia, a także pojemności składowisk niezbędnych do przyjęcia odpadów zawierających azbest. Wyliczone koszty całego procesu wynoszą od 2,1 do 6,4 mld zł i są niższe o prawie 34 mld zł od szacunków, zawartych w Programie Oczyszczania Kraju z Azbestu na lata 2009-2032. Oszacowana na podstawie uzyskanych wyników modelowania niezbędna pojemność składowisk do przyjęcia odpadów powstałych z usuwania użytkowanych wyrobów, okazała się o około 6 mln m3 większa od tej, którą obecnie dyponują składowiska. Tyle więc brakuje, aby mogło nastąpić bezpieczne dla zdrowia ludności i środowiska usunięcie azbestu. W pracy zrealizowano postawione cele aplikacyjne i poznawcze oraz potwierdzono zakładaną hipotezę badawczą, że dostępne informacje społeczno-ekonomiczne, uwarunkowania historyczne zabudowy i produkcji wyrobów azbestowo-cementowych w Polsce oraz mapy pokrycia terenu w odniesieniu do powierzchni zajętej przez zabudowę pozwalają na oszacowanie ilości wykorzystywanych wyrobów azbestowo-cementowych w gminach, a następnie na tej podstawie na szacunki kosztów ich eliminacji ze środowiska.

The unique set of physical and chemical properties, has led to many industrial applications of asbestos worldwide, of which asbestos-cement roofing and facades constitute about 80% of currently used asbestos-containing products. In Poland two types of asbestos-cement products were used: flat and corrugated sheets. Since exposure to asbestos causes a wide range of diseases asbestos production and trade was forbidden in Poland in 1997. Since in Poland there is no adequate data on the amount of asbestos-cement roofing and facades, the objective of the thesis was to estimate its quantity on the basis of physical inventory taking with the use of aerial imagery, and the application of selected features, considering social-economic situation of Poland, the area of built-up areas, historical belonging to annexations, and data on asbestos manufacturing plants. 4 datasets were prepared based on land use data. Analysis was executed in R Statistical Environment v. 3.1.0. Feature selection was performed with the R package Boruta in order to find all relevant predictors. Variables defining population, the number of farms and agricultural way of farming, the number and age of buildings, asbestos-cement manufacturing plants, and regional differences were crucial for the analysis. Best Random Forest models were computed; model explaining 75.85% of the variance was subsequently used to prepare the prediction map of the amount of asbestos-cement products used in Poland. The total amount of asbestos-cement products was estimated at 710,278,645 m2 (7.8 million tonnes). The estimated costs of the asbestos abatement process in Poland amounted to 6.4 billion PLN, and asbestos landfills lack approximately 6 million cubic meters of capacity. The undertaken survey has led to the conclusion that spatial distribution of asbestos-cement products is crucial for financial resources distribution, the landfill development program, and application of monitoring policies.