VII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2015

Введение. Изучение экологического состояния крупных рек РА имеет важное значение как для оценки качества воды данных водных объектов, так и для дальнейшего рационального использования вод этих рек.

В Армении для оценки степени загрязненности воды используются комплексные показатели, которые позволяют: количественно оценить загрязненность воды одновременно по широкому перечню ингредиентов и показателей качества; подготовить аналитическую информацию для представления государственным органам и заинтересованным организациям в удобной, доступной для понимания, научно обоснованной форме. Так, для комплексной оценки качества поверхностных вод в качестве комплексного показателя качества воды используются Индекс загрязнения воды (ИЗВ), Малайзийский индекс качества воды (МИКВ), Орегонский индекс качества воды (ОИКВ), Канадский индекс качества воды (КИКВ) и Удельно-комбинаторный индекс качества воды (УКИКВ) [1-4]. В последние годы для комплексной оценки качества поверхностных вод сотрудниками кафедры экологической химии ЕГУ предлагается использовать синергический информационный индекс (СИИ) [5-7].

Целью работы является оценка с помощью синергического информационного индекса качества воды реки Памбак.

Река Памбак берёт начало на северно-восточном склоне Памбакского хребта в самой западной его части, на границе между Лорийской и Ширакской областями. Длина реки 86 км. В основном воды реки Памбак используются для орошения близлежащих земель, в рекреационных и природоохранных целях. На реке Памбак расположены четыре створа (мониторинговые посты): № 1 – 0.5 км выше с. Арташен, № 2 – 0.5 км ниже г. Спитак, № 3 – 0.5 км выше г. Ванадзор и № 4 – 4.5км ниже г. Ванадзор.

Методы исследования. В понимании структурной организации и закономерностей развития экологических систем вообше и, в частности, для водных систем большую роль имеет синергическая теория информации. Для оценки структурной организации системы Вяткиным введено понятие R-функции [8,9], которая характеризует структурную организацию дискретных систем соотношением порядка и хаоса, мерами которых являются геоэкологическая синтропия - I и энтропия - S [9,10].

Значения R-функции говорят о том, что и в какой мере преобладает в структуре системы- хаос или порядок. Если R > 1, то в структуре системы преобладает порядок, в противном случае, когда R < 1 – хаос. При R = 1 хаос и порядок уравновешивают друг друга и структурная организация системы является равновесной.В гидроэкологическах системах могут идти пpоцессы как с возpастанием, так и с уменьшением энтpопии.

С помощью синергической теории информации была проведена оценка хаоса и порядка в структуре геологических [9,10] и гидроэкологических систем [5-7].

Загрязненность водных систем можно представить как систему тех гидрохимических показателей, концентрация которых превышает ПДК. Для расчета значений I, S и R определяются показатели, превышающие ПДК и кратность превышения каждого показателя – m. Далее оценивается общая сумма превышений ПДК (М): M=∑m, потом вычисляется произведение mlog₂m, далее определяется сумма ∑ mlog₂m, рассчитывается геоэкологическая синтропия (I): I= ∑ m_log2mM .Далее рассчитывается энтропия (S): S = log₂М - I_. После чего определяется R-функция, которая для гидроэкологических систем в работе [7] называется СИИ: СИИ= IS.

Результаты и их обсуждение. Исследования показали, что воды р. Памбак являются слабощелочными. Минерализация воды средняя, а кислородный режим нормальный. Установлено, что в воде р. Памбак регулярно превышаются величины БПК₅ и концентрации нитритов и ионов аммония обусловлено загрязнением воды бытовыми сточными водами, поскольку нет очистных сооружений в бассейне реки ,и сточные воды городов Спитак и Ванадзор и некоторых сел без очистки впадают в реку.

Воды р. Памбак загрязнены также некоторыми металлами. Так, в речной воде регулярно превышается ПДК меди, цинка, ванадия, аллюминия, хрома, железа, марганца и селена. Как отмечалось выше, для расчета значений СИИ определяются параметры, превышающие ПДК и кратность превышения каждого параметра – m. (см. таблицу 1)

Например, в створе 4 р. Памбак БПК₅, концентрации нитритного и амонийного азота, , Al, Cu, V, Cr, Mn и Se превысили ПДК соответственно 8, 10, 12, 12, 12, 12, 6, 12, и 2 раз (таблица1). В данном случае сумма превышений ПДК - M = 86 , ∑mlog₂m= 289.71

I= 289.71/86=3.368, S = log₂86 - 3.368 =3.0531, СИИ=3.368/3.0531=1.103.

Качество воды р. Памбак комплексно оценено также с помощью других индексов качества воды: ИЗВ, КИКВ и УКИКВ ( таблица 2).

Анализ полученных данных свидетельствует о том, что в р. Памбак СИИ имеет прямолинейную зависимость с канадским индексом качества воды и обратную зависимость с индексом загрязненности воды и удельно-комбинаторным индексом качества воды.

СИПИ = (0.68905±0.60189) + (0.00876±0.00915) ▪ КИКВ, R=0.5607, N=3

СИПИ = (1.49821±0.13281) - (0.10595±0.05697) ▪ИЗВ R=0.79601, N=3

СИПИ = (1.73117±0.15749) - (0.21625±0.07155) ▪УКИКВ R=0.90574, N=3

Таблица 1.

Расчет значений СИИр. Памбак за 2009г.

Створ	1		2		3		4
Показатель	m	mlog2m	m	mlog2m	m	mlog2m	m	mlog2m
БПК5	0	0	0	0	0	0	8	24
NO2-	0	0	7	19.64	0	0	10	33.2
NH4+	0	0	0	0	0	0	12	43
Fe	0	0	0	0	6	15.50	0	0
Al	9	28.51	8	24	11	38.031	12	43
Cu	8	24	8	24	11	38.031	12	43
V	9	28.51	12	43	12	43	12	43
Cr	0	0	5	11.61	7	19.64	6	15.50
Mn	7	19.64	0	0	11	38.031	12	43
Se	4	8	0	0	0	0	2	2
М	37		40		58		86
∑mlog2m	108.68		122.25		192.233		289.71
I	2.9367		3.05625		3.314		3.368
	2.270		2.26		2.54		3.053
R	1.294		1.35		1.305		1.103

Таблица 2

Индексы качества воды р. Памбак

Индекс	Створ 1		Створ 2		Створ 3		Створ 4
	Величина индекса	Класс	Величина индекса	Класс	Величина индекса	Класс	Величина индекса	Класс
ИЗВ	1.75	3	1.33	3	2.69	4	3.11	4
КИКВ	62.23	4	75.98	3	62.12	4	61.63	4
УКИКВ	1.78	2	2.03	3а	2.02	3а	2.83	4а
СИИ	1.294	1	1.35	1	1.305	1	1.103	2

Полученные данные свидетельствуют о том, что от источника до устья реки наблюдается снижение качества воды с 2 до 4 класса загрязнения. А по СИИ качество воды 1 класса загрязнения. Причиной загрязненности является высокое содержание металлов. Впервые с помощью синергического информационного индекса оценено качество воды р. Памбак. Установлена корреляция между СИИ и другими индексами качества воды.

Список литературы

1. Никаноров А.М. Организация и функцианирование мониторинга качества воды р.Северский Донец на территории России и Украины. Ростов-на-Дону: Гидрометеоиздат, 2004, 374с.

2. Никаноров А.М. Научные основы мониторинга качества воды. Санкт-Петербург: Гидрометеоиздат, 2005, 577с.

3. Маргарян Л.А., Минасян С. Г., Пирумян Г. П. Сравнение канадского и удельно-комбинаторного индексов качества воды при оценке загрязненности р.Раздан.// Вода и экология: проблемы и решения.– 2008.– №3. C. 57-64.

4. Маргарян Л.А., Минасян С.Г., Пирумян Г.П. Использование нового комплексного метода оценки качества питьевой воды для реки Гехарот //«Экология и безопасность жизнедеятельности» VIII Меж. конф.– Пенза.– 2008. C.186-188.

5. Симонян Г.С. Хаос и порядок биологических систем в свете синергической теории информации //Тезисы докл. международной конференции "Современные проблемы химической физики". –Ереван, 2012. – С. 227-228.

6. Симонян Г.С.Оценка состояния гидроэкологических систем в свете синергической теории информации //Материалы Всероссийской научно-практической конференции. Экологическая безопасность и природопользование: наука, инновации, управление.– Махачкала, АЛЕФ,2013. – С.275-280.

7. Дерцян Т.Г., Симонян Г.С., Пирумян Г.П. Анализ экологического состояния крупных водохранилищ армении с помощью синергической теории информации// Zbiór raportów naukowych. „współczesne tendencje w nauce i edukacji„.(27.02.2014 - 28.02.2014) - Warszawa: wydawca: Sp. z o.o. «Diamond trading tour», –2014. – S.34-39.

8. Вяткин В.Б. Хаос и порядок дискретных систем в свете синергической теории информации. // Научный журнал КубГАУ [Электронный ресурс]. – Краснодар, КубГАУ, – 2009. – №47(1): сайт-URL: http://ej.kubagro.ru/2009/03/pdf/8.pdf

9. Вяткин В.Б. К вопросу информационной оценки признаков при прогнозно-геологических исследованиях // Известия Уральского горного института. Сер.: Геология и геофизика. – 1993. –Bып. 2. – С. 21 – 28.

10. Симонян Г.С. Анализ состояния нафтидных систем в свете синергической теории информации // Современные наукоемкие технологии . –2014.– №4. С. 108-113.

Сведение об авторах

1.Симонян Арсен Геворгович, аспирант кафедры экологической химии факультета фармации и химии Ереванского государственного университета.

2. Пирумян Геворг Петросович, доктор тех.наук, профессор, зав. кафедрой экологической химии Ереванского государственного университета. Руководитель Центра экологической безапасности ЕГУ.

Код для цитирования: Скопировать