CC BY
20О возможности получения модельного годового периода изменения концентрации тригалогенметанов в питьевой
воде различных водозаборов
Харабрин С.В. (1) (khaba@visma.su), Е.А. Кантор (1), Кантор Л.И. (2)
(1) Уфимский государственный нефтяной технический университет
(2) МУП "Уфаводоканал"
Известно, что при обеззараживании воды содержащей органические примеси хлорсодержащими дезинфекантами, образуются тригалогенметаны (ТГМ) [1]. Эти соединения признаны канцерогенноопасными, поэтому их содержание в питьевой воде контролируется. Контроль за качеством питьевой воды в отношении ТГМ осуществляется постоянно, через одинаковые промежутки времени, поэтому изменение концентрации ТГМ можно рассматривать как временной ряд, а результаты измерения - как значения временного ряда.
Ранее показано, что выбор метода сглаживания при сезонной декомпозиции временных рядов, характеризующих изменение мутности, окисляемости и температуры воды водоисточника не влияет на значения индексов [2]. Это позволило получить модельные значения этих показателей в течение года. Представляется целесообразным использование аналогичного подхода и для оценки качества питьевой воды в отношении ТГМ.
Объектами исследования выбраны Северный ковшовый водопровод (СВ), питаемый из поверхностного водоисточника (р. Уфа), Изякский (ИВ) и Южный (ЮВ) инфильтрационные водозаборы, расположенные на берегах р. Уфы. Использованы данные ежемесячного аналитического контроля МУП "Уфаводоканал" качества питьевой воды на городских водозаборах по содержанию хлороформа, дибромхлорметана, бромдихлорметана, бромоформа, выполненные в центре аналитического контроля качества воды в период 1994-2002 г.
В качестве исследуемого временного ряда нами принято содержание хлора в ТГМ (ТГМ(С1)), рассчитанное по формуле:
ТГМ (С1) = ШснВГ2С1 • 35,5 • 1 + ШСНБ1С12 • 35,5 • 2 + Шснс13 • 35,5 • 3 М М М
СНВГ2 С1 СНВ1С1 2 СНС1 3
где ТГМ(С1) - концентрация хлора, содержащегося в ТГМ, в 1 дм воды, мкг
3 3
С1/дм ; т - содержание вещества в воде, мкг/дм ; М - молярная масса вещества, мкг/моль.
Исследуемый временной ряд содержит 108 значений и имеет период сезонности равный году, соответствующий 12 значениям (рис.1).
о
и н
о
и н
120 100 80 60 40 20 0
40 30 20 10 0
40
1 30
6
2 20
и н
= п)
Е а)
=
! 1
: / 1
N
0 6 12 18 24 30 36 42 48 54 60 66 72 78 84 90 96 102 108 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002
: б)
: б)
: 4 А 1
0 6 12 18 24 30 36 42 48 54 60 66 72 78 84 90 96 102 108 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002
\ в)
!
А д
Л л
10
0 6 12 18 24 30 36 42 48 54 60 66 72 78 84 90 96 102 108 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002
0
Рисунок 1 - Временные ряды ТГМ(С1) в питьевой воде СВ (а), ИВ (б), ЮВ (в).
Сезонная декомпозиция проведена по аддитивной модели [3]. В качестве трендов использованы простое скользящее среднее, ступенчатая функция среднегодовых значений и среднемноголетнее значение (рис. 2) [3].
" 50
-5 | 40
О 30 ¡Р 20 10 0
Е
Е
= а)
=
6 12 18 24 30 36 42 48 54 60 66 72 78 84 90 96 102 108
Месяц
§ 25
1а а 20
[3 15
10
5
0
; %
; б) пз 1
1 -^ 1? Л ч
::;;......шмии......................щ «мм< 1666661 «66664 166666* Уг *бббб< «666« *6666< «666« •6666«
-..... ..... ..... V ..... ..... ..... ..... ..... .....
0 6 12 18 24 30 36 42 48 54 60 66 72 78 84 90 96 102 108
Месяц
- — 1 -*- 2 в—3
«6666«
; в)
-
а 8,0 £
3 6,0 о
1-4
н
2,0 0,0
0 6 12 18 24 30 36 42 48 54 60 66 72 78 84 90 96 102 108
Месяц
Рисунок 2 - Значения тренд-циклических компонент временных рядов ТГМ(С1) в питьевой воде СВ(а), ИВ(б), ЮВ(в): 1 - ступенчатая функция среднегодовых значений, 2 - тренд скользящего среднего, 3 - среднее многолетнее значение.
0
Для оценки сезонной компоненты рассчитаны значения сезонных индексов (рис 3).
Установлено, что метод сглаживания практически не влияет на значения сезонных индексов (рис. 3), отклонения в значениях, полученных при использовании различных методов сглаживания, не превышают 5% (рис. 3).
Ц 30 -
15
* 20
О
10
^ 0 -10
-20
3
5! 2
6 1
и 0
н
-1
-2
-3
1 2
8 9
! а)
8
10 11 12 Месяц
б) / \
к > к. / л
Л »-Н! у- \ / \ / \ И
/ / N 1 К
Г Г
€ у
6 7 8 9 10 11 12
Месяц
I2
В 1
И 0 -1
-2
-3
0 1 2 3 4 5 6 7
; л о л _3 в)
; Г\ 4Г ' ✓ \
л
:
:
:
9 10 11 12 Месяц
Рисунок 3 - Сезонные индексы временных рядов ТГМ(С1) питьевой воде СВ(а), ИВ(б), ЮВ(в), полученные с использованием различных типов трендов: 1 - ступенчатой функции среднегодовых значений, 2 - скользящего среднего, 3 - среднего многолетнего значения.
2
3
3
Таким образом, показано, что использование в процедуре сезонной декомпозиции временного ряда ТГМ(С1) в качестве трендов скользящего среднего, сту-
пенчатой функции среднегодовых значений или среднемноголетнего значения практически не влияет на расчетные значения сезонных индексов. Поскольку такая же зависимость выявлена ранее для таких показателей качества воды, как мутность, окисляемость, температура, то представляется возможным использовать единый подход при анализе временных рядов по природным и по антропогенным загрязнителям путем получения детерминированных значений для годового цикла, являющегося моделью всего рассматриваемого периода.
Список литературы
1. Гюнтер Л.И., Алексеева Л.П., Петрановская М.Р. и др. /Летучие галогенорга-нические соединения питьевых вод, образующиеся при водоподготовке/. Химия и технология воды. - 1985. - № 7. - С. 59-64 с.
2. Харабрин А.В., Кантор Л.И., Кантор Е.А. О возможности получения модельного годового периода, характеризующего изменение показателей качества воды // Электронный журнал Исследовано в России. - 2004. - 45. - с.483-489. http://zhurna1.ape.re1arn.ru/artic1es/2004/045.pdf
3. Елисеева И.И., Курышева С.В., Костеева Т.В. и др. Эконометрика. М.: Статистика и финансы, 2001. 344 с.
