Изучение пространственно-временной изменчивости показателей состава природных вод

В. М. Шестаков, С. А. Брусиловский

На крупных водозаборах необходимо выявлять пространственно-временные изменения качества воды, характеристика которых может повлиять на решение вопросов технологии обработки питьевой воды, например, обезжелезнения, деионизации и т.д. В связи с этим в регламентируемый нормативными документами режим опробования и выбор скважин для отбора проб могут быть внесены коррективы на основании имеющихся данных о степени пространственно-временной вариабельности химического состава подземных вод водозабора и поверхностных вод, как основного источника питания.

При описании совокупности анализов, отражающих химический состав вод определенного объекта, необходимо использовать различные статистические характеристики: характер распределения (нормальный, логнормальный, равномерный, полимодальный и т. д.), параметры распределения, соответствующие его типу (среднее арифметическое, среднее геометрическое, модальное, стандартное отклонение, стандартный множитель и т. д.) с указанием числа дат для совокупности, корреляционную матрицу, коэффициенты эмпирических уравнений регрессии для пар с значимыми коэффициентами корреляции, доверительные зоны регрессии при принятых уровнях значимости и т. д. Для явно неоднородных совокупностей нерационально давать общие характеристики распределения. Использование статистических характеристик позволяет с определенной достоверностью говорить о принадлежности анализа к совокупности, значимой разнице между двумя совокупностями, связи между отдельными параметрами, выделять аномальные по отношению к фону значения (обязательно с учетом компактности расположения точек), говорить о тенденциях изменения в пространстве и времени (прогнозе).

Принципиальную сложность для выявления пространственной и временной изменчивости химического состава подземных вод представляет, как правило, недостаточное количество первичных материалов. Для выявления многолетней изменчивости необходимо исключить возможное наложение внутригодовых изменений. При анализе внутригодовой (сезонной) изменчивости следует отбирать данные за весь многолетний ряд наблюдений по близким датам. Совершенно недостаточно требование по отбору и определению одной пробы в сезон, поскольку межгодовая изменчивость сезонных явлений достаточно велика, и, например, поводок или наступление снегового покрова в разные годы может значительно отличаться по срокам в пределах одного сезона. Кроме того, при этом следует использовать материалы наблюдений лишь по близко расположенным скважинам, чтобы исключить возможное влияние <эффекта добегания> при преимущественном питании водоносных горизонтов из поверхностных водных источников. При изучении пространственной изменчивости идеально было бы использовать лишь результаты одновременных наблюдений по всем точкам опробования. Реально приходится пользоваться лишь приближениями, группируя данные по ограниченным в пространстве и срокам наблюдения выборкам.

Общепринятое выражение пространственной изменчивости в изолиниях концентраций на гидрогеохимической карте не всегда может быть реализовано на основе имеющегося банка данных, поскольку распределение скважин по площади крайне неравномерно. Рационально характеризовать пространственную изменчивость химического состава подземных вод в табличной форме. Как пример можно привести выборку аномальных значений параметров химического состава водозаборов г. Калуги (см. материалы по мониторингу водозабора подземных вод г. Калуги), в которой представлены лишь аномальные значения параметров, резко выделяющиеся на общем фоне.

Временную изменчивость химического состава рационально характеризовать по наиболее значимым с гигиенических позиций показателям, варьирующим в достаточно широких пределах, точность аналитического определения которых достаточно высока, а ряды наблюдений продолжительны.

Для выявления многолетней изменчивости необходимо исключить возможное наложение внутригодовых изменений. При анализе внутригодовой (сезонной) изменчивости следует отбирать данные за весь многолетний ряд наблюдений по близким датам. При этом следует использовать материалы наблюдений лишь по близко расположенным скважинам чтобы исключить возможное влияние <эффекта добегания> при преимущественном питании водоносных горизонтов из поверхностных водных источников. При изучении пространственной изменчивости с учетом степени вариабельности компонентов следует использовать лишь результаты близких по времени наблюдений по всем точкам опробования.

Критически следует оценить рекомендации по периодичности производственного контроля качества воды [2]. Для количества обслуживаемого населения до 10 тыс. человек достаточно 2 проб в месяц, а от 50 до 100 тыс. необходимо уже 100 проб в месяц. Если же воспользоваться приведенной фор-мулой (число проб для количества обслуживаемого населения больше 100 тыс. человек составляет 100+1 проба на каждые 5 тыс. человек свыше 100 тыс. населения) то, например, для Москвы следует прово-дить опробование каждые 20 минут. Вместе с тем совершенно недостаточно в условиях интенсивного техногенеза проводить анализ химического состава неорганических и органических контаминантов в поверхностных водах один раз в сезон, а в подземных - раз в год. Периодичность опробования подземных вод при мониторинге должна определяться степенью вариабельности во времени конкретных показателей состава по данным контрольных замеров.

Предварительный анализ банков данных показал, что на предварительном этапе можно исключить из рассмотрения некоторые из определяемых параметров химического состава, не информативные с экологических позиций. К ним относятся компоненты состава, концентрации которых за редкими исключениями находятся в пределах санитарно-токсикологических нормативов, компоненты , связанные жесткими коррелятивными связями, что позволяет уменьшить число независимых переменных, компоненты, концентрации которых находятся на пределе чувствительности использованных аналитических методов, что вызывает сомнения в достоверности определений, и компоненты, уровень содержания которых мало варьирует для всего массива данных. Результаты анализа содержаний наиболее значимых с экологических позиций показателей рационально представлять в форме числа анализов (в %), приходящихся на определенные интервалы концентраций, возможно выраженных в кратностях ПДК.

Приложение

Перечень показателей качества поверхностных вод, определяемых дополнительно к общим показателям для подземных и поверхностных вод, согласно ГОСТ 17.1.3.07-82 согласно категории программы контроля

Выбор вида программы и периодичности наблюдений зависит от категории пункта контроля.

Пункты контроля категории I располагаются на средних и больших (допускается и малых) водоемах и водотоках, имеющих важное народно-хозяйственное значение:

в районах городов с населением свыше 1 млн. жителей;

в местах нереста и зимовья особо ценных видов промысловых организмов;

в районах повторяющихся аварийных сбросов загрязняющих веществ и заморных явлений;

в районах организованного сброса сточных вод.

Пункты контроля категории II располагаются на водоемах и водотоках с населением от 0,5 до 1 млн. жителей:

в местах нереста и зимовья особо ценных видов промысловых организмов;

на важных для рыбного хозяйства предплотинных участках рек;

в местах организованного сброса дренажных сточных вод с орошаемых территорий и промышленных сточных вод;

при пересечении реками Государственной границы Российской Федерации;

в районах со средней загрязненностью воды.

Пункты контроля категории III располагаются на водоемах и водотоках:

в районах городов с населением менее 0,5 млн. человек;

Рекомендуем скачать другие рефераты по теме: методы курсовой работы, реферат по экономике.





1  2 | Следующая страница реферата