WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 | 4 |

Таблица Ранги органических веществ, существенно влияющих на загрязненность воды р. Уфы в створах водозаборов ИВ СВ ЮВ ИНГРЕДИЕНТЫ 1 Хлороформ 60 2 35 33 35 32 31 33 33 33 2 1,2-Дихлорэтан 20 – 23 24 22 24 27 23 20 19 3 Тетрахлорметан 6 – 34 34 34 33 33 34 34 34 4 Бенз(а)пирен 0,005 1 33 35 31 35 36 36 36 36 5 Бромдихлорметан 30 – 18 25 13 20 29 20 23 26 6 Бромоформ 100 – 9 12 7 9 10 11 8 10 7 Дибромхлорметан 30 – 17 18 16 17 14 15 12 12 Третья глава посвящена мониторингу загрязнения ТГМ питьевой воды поверхностного (СВ) и инфильтрационных (ИВ и ЮВ) водозаборов.

Суммарное количество образующихся ТГМ нами оценено по содержанию хлора и брома в ТГМ по формулам:

m m m CHBr Cl CHBrCl CHCl 2 2 3, (2) ТГМ (Cl) = • 35,5 • 1 + • 35,5 • 2 + • 35,5 • М М М СНBr Сl СНBrСl СНСl 2 2 m m m CHBrCl CHBr Cl CHBr2 2, (3) ТГМ (Br) = • 79,9 •1 + • 79,9 • 2 + • 79,9 • М М М СНBrСl СНBr Сl СНBr2 где ТГМ(Cl), ТГМ(Br) – концентрация хлора и брома, содержащихся в ТГМ, в 1 дм3 воды, мкг Сl/дм3, мкг Br/дм3 соответственно; m – содержание вещества в воде, мкг/дм3; М – молярная масса вещества, мкг/моль.

Мониторинг проведен на основании данных аналитического контроля за содержанием органических соединений в питьевой воде, выполненных центром аналитического контроля качества воды МУП «Уфаводоканал» в 1994-2002 гг.

Из рассчитанных значений образованы последовательности, которые представляют собой временные ряды: по ТГМ(Сl) с 1994 по 2002 год (108 значений), по ТГМ(Br) с 1995 по 2002 год (96 значений). В качестве примера приведены данные для СВ (рис.1). Полученные последовательности изучены методом анализа временных рядов, который позволяет дифференцировать ряд аналитических наблюдений на закономерную, случайную составляющие, а также выделить сезонную компоненту.

период период период период период период ПДК, мкг / дм Класс опасности Летне осенний Летне осенний Летне осенний Годовой период Годовой период Годовой период Зимне весенний Зимне весенний Зимне весенний Для выделения детерминированных составляющих принята аддитивная модель xt=dt+t=(trt+сt +st)+t, (4) где xt– элементы временного ряда; dt – детерминированная составляющая; t – случайная составляющая; trt+сt – тренд-циклическая компонента; st – сезонная компонента. t=1, …, n – порядковые номера элементов временного ряда, соответствующие месяцу.

Так как циклическая компонента ct специально не исследована, трендциклическая компонента обозначена trt.

0 6 12 18 24 30 36 42 48 54 60 66 72 78 84 90 96 102 месяц 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 12 18 24 30 36 42 48 54 60 66 72 78 84 90 96 102 месяц 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 Рис. 1. Временные ряды содержания ТГМ(Сl) и ТГМ(Br) в питьевой воде СВ.

Сезонная декомпозиция проведена с использованием модели (4). В качестве тренда рассмотрено простое скользящее среднее. Для оценки сезонной компоненты рассчитаны сезонные индексы по формуле:

+€ € si = (xi+ jp - xi+ jp). (5) +j=Для временных рядов ТГМ(Сl) и ТГМ(Вt) равняется 7 и 6 соответственно.

Расчет случайной компоненты t произведен исходя из принятой модели (4).Для полученных последовательностей t определены среднеквадратичные отклонения (СКО). Вклад компонент в исходные значения ряда рассчитан путем оценки изменений общей суммы квадратов отклонений элементов ряда за счет суммы квадратов отклонений вносимых трендом, сезонностью и случайными колебаниями.

Результаты расчетов показывают, что содержание ТГМ(Cl), характеризуемое трендом для поверхностного водозабора, выше, чем для инфильтрационТГМ ( С l), мкг / дм ТГМ (Br), мкг / дм ных в 1,8–3,5 раза (рис. 2). Суммарная доза хлора для поверхностного водозабора также выше приблизительно в 3–4 раза (табл. 4).

СВ ЮВ ИВ 0 6 12 18 24 30 36 42 48 54 60 66 72 78 84 90 96 102 месяц 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 Рис. 2. Тренд-циклические компоненты временных рядов ТГМ(Cl) в питьевой воде различных водозаборов Таблица Дозы хлора (детерминированные компоненты) на различных водозаборах, мг/дмСВ Месяц ИВ ЮВ суммарная первичная вторичная доза доза доза январь 1,54 0,46 1,14 0,62 0,февраль 1,23 0,32 0,94 0,62 0,март 1,15 0,35 0,84 0,64 0,апрель 1,71 0,45 1,27 0,61 0,май 2,24 0,67 1,59 0,71 0,июнь 2,61 1,23 1,46 0,63 0,июль 2,78 1,42 1,35 0,59 0,август 2,56 1,37 1,21 0,62 0,сентябрь 2,14 1,08 1,09 0,66 0,октябрь 1,82 0,86 0,97 0,63 0,ноябрь 1,73 0,55 1,16 0,62 0,декабрь 1,70 0,44 1,30 0,61 0,ср. значение 1,94 0,77 1,19 0,63 0,3,СВ ИВ ЮВ 2,2,1,1,0,0,0 6 12 18 24 30 36 42 48 54 60 66 72 78 84 90 96 102 месяц 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 Рис. 3. Тренд-цилические компоненты временных рядов доз хлора на различных водозаборах ТГМ (Cl), мкг / дм Доза хлора, мг / дм Увеличение дозы хлора в период t=72…102 (рис. 3) проявляется в росте тренда содержания ТГМ(Cl) (рис. 2), что можно проследить для СВ в период t=72…102 и для ИВ в период t=68…102 (август 1999-2002 гг.). Уменьшение дозы хлора приводит к снижению тренда ТГМ(Cl) в период t=1…24 (рис. 2).

Результаты расчетов детерминированных компонент показывают, что выраженная сезонность во временных рядах ТГМ(Cl) наблюдается только на поверхностном водозаборе (рис. 4), что подтверждается высоким значением коэффициента сезонности (табл. 5).

СВ ЮВ ИВ 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Месяц Рис. 4. Детерминированные компоненты временных рядов ТГМ(Cl) в питьевой воде различных водозаборов.

Таблица Содержание ТГМ(Cl) (детерминированная компонента) при различных дозах хлора, мкг Cl/дмСВ ИВ ЮВ Месяц 1,80* 1,86* 1,93* 0,59* 0,63* 0,67* 0,49* 0,55* 0,59* январь 8,46 15,42 21,18 2,81 6,68 9,95 4,66 5,36 6,февраль 5,14 8,85 10,54 3,70 9,14 13,47 3,09 3,59 3,март 9,21 9,27 7,47 5,27 8,69 10,41 3,16 3,49 3,апрель 8,80 11,83 13,18 5,78 9,16 11,16 5,18 4,69 3,май 9,73 14,63 19,79 5,65 10,16 13,41 4,44 5,19 5,июнь 32,97 35,95 38,64 7,07 7,70 8,45 6,26 6,28 6,июль 31,66 34,37 34,23 4,12 7,01 8,97 5,61 6,43 7,август 42,89 51,96 52,86 7,87 9,76 9,57 7,79 7,39 6,сентябрь 23,18 33,16 40,21 4,77 7,69 9,17 5,15 5,42 5,октябрь 26,24 32,01 39,45 5,24 10,33 14,20 4,41 4,75 5,ноябрь 13,80 19,52 21,58 3,34 8,17 12,19 5,36 5,53 5,декабрь 10,95 18,13 23,19 3,05 7,36 10,84 3,03 4,26 5,сумма значений 223,0 285,1 322,3 58,6 101,9 131,8 58,14 62,38 63,среднее значение 18,59 23,76 26,86 4,89 8,49 10,98 4,85 5,20 5,Коэф. сезонности 2,0 1,8 1,7 1,0 0,4 0,5 1,0 0,8 0,СКО 8,3 12,0 14,7 2,9 4,2 4,7 2,0 1,9 1,* - среднемноголетняя доза хлора за рассматриваемый период, мг/дмМаксимально сезонные колебания увеличивают концентрацию ТГМ(Cl) в зависимости от дозы хлора до 42,9-52,9 мкг Cl/дм3 при средней концентрации 18,6-26,9 мкг Cl/дм3 (табл. 5). Максимальные концентрации ТГМ(Cl) приходятТГМ (Cl), мкг / дм ся на период июнь-октябрь (рис. 4) и соответствуют максимуму вторичной дозы хлора (рис. 5).

3,Общ. доза 2,Вторич. доза 2,0 Первич. доза 1,1,0,0,0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11МесяцРис.5. Детерминированные компоненты временного ряда дозы хлора СВ ИВ и ЮВ по сравнению с СВ характеризуются сглаженными сезонными изменениями концентрации ТГМ(Cl) (рис.4), что предопределяет низкий коэффициент сезонности (табл. 5). Максимальные сезонные колебания увеличивают концентрацию ТГМ(Cl) на ИВ в зависимости от дозы хлора до 7,87-14,2 мкг Cl/дм3 при средней концентрации 4,9-11,0 мкг Cl/дм3 (табл. 5). На ЮВ концентрация ТГМ(Cl) в зависимости от дозы хлора увеличивается до 7,8 мкг Сl/дмпри средней концентрации 4,85-5,2 мкг Сl/дм3. Увеличение дозы хлора проявляется в повышении детерминированной составляющей, снижении коэффициента сезонности, увеличении СКО случайной составляющей процесса (табл. 5) на всех водозаборах. Исключение отмечено по СКО для ЮВ, возможно связано с особенностями анализируемого объекта.

Качество воды ИВ и ЮВ в отношении образования ТГМ(Cl) практически одинаково. Отличие в концентрациях ТГМ(Cl) на этих водозаборах объясняется большим временем контакта воды с хлором на ИВ, которое обусловливает более высокие дозы хлора (табл. 4). Более высокие дозы хлора на ИВ связаны с тем, что управление процессом хлорирования осуществляется по остаточному хлору в воде, концентрация которого поддерживается постоянной.

Связь между временем контакта, дозой хлора и концентрацией ТГМ(Cl) показана на примере ЮВ. Усреднением данных девятилетних наблюдений получено соотношение между концентрацией ТГМ(Cl), временем контакта и дозой хлора для ЮВ (рис. 6). Увеличение продолжительности контакта воды с хлором предопределяет необходимость повышения дозы хлора, что повышает концентрацию ТГМ(Cl).

Рис. 6. Изменение концентрации ТГМ(Cl) на ЮВ в зависимости от дозы хлора и времени контакта • при дозе хлора 0,53 мг/дм0 при дозе хлора 0,42 мг/дм0 0,5 1 1,5 2 2,5 среднее значение Время контакта, час Доза хлора, мг / дм ТГМ (Cl), мкг / дм Время контакта в резервуарах чистой воды составляет 0,75 часа, а в резервуарах верхней зоны с учетом времени добегания по сетям составляет 2,5 часа.

Содержание брома в ТГМ(Br), характеризуемое тренд-циклическими компонентами, практически одинаково для всех водозаборов (рис. 7).

СВ ЮВ ИВ 12 18 24 30 36 42 48 54 60 66 72 78 84 90 96 102 месяц 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 Рис. 7. Тренд-циклические компоненты временных рядов ТГМ(Br) в питьевой воде различных водозаборов Сезонные увеличения концентрация ТГМ(Br), по сравнению с изменением концентрации ТГМ(Cl), незначительны (табл. 6). Значение коэффициента сезонности показывает (табл. 6), что наиболее выражены сезонные изменения концентрации ТГМ(Br) на СВ (рис. 9). Концентрация возрастает до 7,35 мкг Br/дмв июле при средней концентрации 3,37 мкг Br/дм3 (табл. 6).

Рост концентрации в июле-августе, можно объяснить тем, что одним из источников образования бромсодержащих ТГМ являются примеси брома в хлоре1, доза которого в этот период максимальна (рис. 6).

Таблица Содержание ТГМ(Br) (детерминированная компонента) при различных дозах хлора, мкг Br/дмСВ ИВ ЮВ Месяц 1,86* 0,63* 0,55* январь 3,64 2,56 2,февраль 2,50 3,33 1,март 3,72 3,97 2,апрель 2,36 4,83 2,май 1,16 4,02 2,июнь 2,53 3,58 1,июль 7,35 2,39 1,август 5,49 3,59 2,сентябрь 4,56 3,37 2,октябрь 3,95 4,05 2,ноябрь 2,55 2,24 2,декабрь 2,96 2,87 1,Сумма значений 42,77 40,8 25,Среднее значение 3,37 3,32 2,Коэф. сезонности 1,74 0,76 0,СКО 3,38 1,48 1,* - среднемноголетняя доза хлора, мг/дм1 Васильева А.И., Вождаева М.Ю., Гагарина Л.Н. и др. Источники образования броморганических соединений в питьевой воде (сообщение 2)//Тезисы докладов IV Всероссийской конференции Экоаналитика 2000.

– Краснодар, 2000. – С. 282-284.

ТГМ (Br), мкг / дм СВ ЮВ ИВ 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Месяц Рис. 8. Детерминированные компоненты временных рядов ТГМ(Br) в питьевой воде различных водозаборов На ЮВ максимальная концентрация ТГМ(Br) отмечена в сентябре (рис. 8), и составляет 2,65 мкг Br/дм3 при среднегодовой концентрации 2,05 мкг Br/дм(табл. 6).Следует отметить, что количество ТГМ(Br) на ИВ всегда больше, чем на ЮВ (рис. 8), что, по всей вероятности, связано с более высокими дозами хлора на ИВ (табл. 4).

В процессе образования ТГМ(Сl) на ИВ при больших дозах хлора и более продолжительном времени контакта преобладает закономерный процесс, доминирующий вклад в общую изменчивость вносит тренд-циклическая составляющая (табл. 7). Для ЮВ большее влияние оказывает случайная составляющая, что можно объяснить непродолжительным временем контакта воды с хлором от точки его ввода до точки пробоотбора. На СВ основной вклад в изменчивость временного ряда ТГМ(Cl) вносит сезонная составляющая.

Изменчивость временных рядов ТГМ(Br) на всех водозаборах, обусловливается случайной компонентой. Высокий вклад случайной составляющей объясняется малой концентрацией бромсодержащих ТГМ в питьевой воде и погрешностью анализа (табл. 7).

Таблица Вклад компонент (%) в изменчивость временных рядов ТГМ(Cl) и ТГМ(Br) Компонента СВ ИВ ЮВ ТГМ(Cl) Тренд-циклическая 21,5 52,5 17,Сезонная 44,1 3,7 23,Случайная 34,4 43,8 60,Временной ряд 100,0 100,0 100,ТГМ(Br) Тренд-циклическая 12,0 26,1 17,Сезонная 17,2 15,3 8,Случайная 70,8 58,6 74,Временной ряд 100,0 100,0 100,Четвертая глава посвящена прогнозированию концентрации ТГМ в питьевой воде на водозаборах различного типа.

Для изучения взаимосвязи ТГМ(Cl) с показателями качества питьевой воды проведен корреляционно-регрессионный анализ, на основании которого составлены уравнения регрессии (табл. 8).

ТГМ (Br), мкг / дм Таблица Уравнения регрессии, полученные с использованием временных рядов ТГМ(Cl) Уравнения, Статистические критерии значения коэффициентов R2 p t F ИВ (1.1) 64,0 126,ТГМ(Cl)=К1ДХЛОРА (1.2) 98,0 0,0000 58,58 К1=1ПМОРЧВ 1=21,ЮВ (1.3) 86,6 536,ТГМ(Cl)=К2ДХЛОРА (1.4) 83,6 208,К2=2ПМОРЧВ+2ТРЧВ 0,0000 7,2=7, 0,0080 2,2=0,СВ (1.5) 75,3 152,ТГМ(Cl)=К3ДХЛОРА1+К4ДХЛОРАК3=21,49 0,0000 6,К4=7,03 0,0022 3,(1.6) 92,0 573,ДХЛОРА1=3ПМОРЕКА+3 ТРЕКА 0,0000 6,3=0,0,0000 16,3=0,(1.7) 91,4 566,ДХЛОРА2=4ПМОРЧВ+4 ClОТС 0,0000 10,4=0,0,0026 3,4=0,Примечаения.1. ДХЛОРА – суммарная доза хлора, мг/дм3; ДХЛОРА1, ДХЛОРА2 – первичная и вторичная доза хлора соответственно, мг/дм3; ПМОРЕКА, ПМОРЧВ – перманганатная окисляемость воды р. Уфы и питьевой воды соответственно, мг О2/дм3; ТРЧВ – температура питьевой воды, °С; рНРЕКА, рНРЧВ – значение рН воды р. Уфы и питьевой воды соответственно, СlОСТ – остаточный свободный хлор, мг/дм3. Здесь и далее R2 – коэффициент детерминации, %; p - уровень значимости нулевой гипотезы; t – критерий Стьюдента; F - критерий Фишера.

2. Диапазоны изменения показателей качества вводы для поверхностного водозабора СВ: ДХЛОРА=0,79…4,мг/дм3; ДХЛОРА1=0,20…1,95 мг/дм3; ДХЛОРА2=0,35…2,4 мг/дм3; ПМОРЕКА=1…6,6 мг О2/дм3; ПМОРЧВ=0,5…2,8 мг О2/дм3; ТРЧВ=1…19, °С; рНРЕКА=6,85...8,30; рНРЧВ=6,5…8,0.

3. Диапазоны изменения показателей качества воды для инфильтрационных водозаборов ИВ, ЮВ: ДХЛО=0,34…0,93 мг/дм3; ПМОРЧВ=0,4…1,6 мг О2/дм3; ТРЧВ=2…16, °С; рНРЧВ=7,0…8,1.

РА В качестве зависимых показателей приняты временные ряды концентрации ТГМ(Cl) в питьевой воде исследуемых водозаборов. В качестве независимых показателей приняты соответствующие временные ряды окисляемости, температуры, рН, дозы хлора и остаточного хлора на инфильтрационных водозаборах. Технология подготовки питьевой на СВ предполагает двойное хлорирование, поэтому оценено влияние первичной и вторичной доз хлора на процесс образования ТГМ. В связи с чем доза хлора представлена в виде двух временных рядов.

Pages:     | 1 || 3 | 4 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»