Применение метода анализа временных рядов для исследования содержания аммиака и щелочности в воде реки белая Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

УДК 658.256

Н. А. Быковский (к.т.н., доц.)1, Н. Н. Фанакова (инж.)2, Е. А. Кантор (д.х.н., проф., зав. каф.)3, Л. И. Кантор (докторант)3

Применение метода анализа временных рядов для исследования содержания аммиака и щелочности в воде реки Белая

Филиал Уфимского государственного нефтяного технического университета в г. Стерлитамак, 1 кафедра «Автоматизированные технологические и информационные системы», 2кафедра ««Общая химическая технология» 453118, г. Стерлитамак, пр. Октября, 2; тел. (3473) 291140, e-mail: nbikovsky@list.ru 3Уфимский государственный нефтяной технический университет, кафедра физики 450062, Уфа, ул. Космонавтов, 1, тел. (347) 2420718

N. A. Bikovsky, N. N. Fanakova, Е. А. Kantor, L. I. Kantor

Applying of method of time series analysis for ammonia and alkalinity ratio study in water of the river Belaya

Branch of the Ufa State Petroleum University Technological 2, Octobrya Pr, 453118; Sterlitamak, Russia, ph. (3473) 291140 Ufa State Petroleum Technological University 1, Kosmonavtov Str, 450062, Ufa, Russia, ph. (347) 2420718

Методом анализа временных рядов обработаны результаты мониторинга водозабора в створе реки Белой в районе г. Стерлитамака. Исследовано изменение щелочности и концентрации аммиака в реке за последние 17 лет. Показано наличие временной зависимости для изменения щелочности и отсутствия таковой для концентрации аммиака.

Ключевые слова: аммиак; временные ряды; сточные воды; щелочность.

By the method of the analysis of time series the results of water fence monitoring in the transit of the river Belaya around Sterlitamak is processed. The alkalinity and concentration ammonia in the river for last 17 years are studied. Presence of time dependence for alkaline concentration change and its absence for ammonia is shown.

Key words: alkalinity; ammonia; sewage; time series.

Известно, что метод анализа временных рядов позволяет выявить закономерные и случайные изменения показателей качества воды '.

С использованием этого метода нами обработаны результаты мониторинга водозабора в створе реки Белой в районе г. Стерлитамака по щелочности и содержанию аммиака за последние 17 лет.

Автокорреляционная функция для щелочности (рис. 1а) показывает, что наиболее высокими оказались коэффициенты 6, 12, 18, 24, 30, 36, 42 и 48 порядков. Это свидетельствует о наличии сезонных колебаний щелочности с периодичностью 6 месяцев. Свертка временного периода к гипотетическому году показывает выраженную зависимость показателя щелочности от времени года (рис. 1б). Следует отметить, что падение показателя щелочности про-

Дата поступления 12.05.09

исходит в двух случаях: до 0.8 мг-экв/л в весеннем паводке и до 1.7 мг-экв/л в осеннем паводке.

Характер изменения автокорреляционной функции по содержанию аммиака (рис. 1в) свидетельствует об отсутствии какой-либо цикличности. Поступление аммиака в реку Белую происходит случайным образом в виде выбросов промышленных предприятий и животноводческих комплексов.

Трендовая составляющая обоих показателей имеет линейный характер:

Т1=0,221—0,000561; (1)

Т2=2,915+0,00471. (2)

Для аммиака (1) наблюдается тенденция к снижению его концентрации, а для щелочности (2) — к увеличению

л

а к к

к

^

(и

И н

О

л н о о

к ^

о ч

(и

л

а к к

к

^

И н

О

0,8 0,6 0,4 0,2 0 -0,2 -0,4 3

2,5 2 1,5 1

0,5 0

0,4 0,2 0 -0,2 -0,4

а

0

12 18 24 30 36 лаг

48 54

б

в

|-1-1-1-1-1-1-1—

4 6 8 10

Номера значений индексов

—I

12

1

54

Рис.1. Автокорреляционные и сезонная зависимости по щелочности и аммиаку: а — автокорреляционная функция по щелочности; б — сезонные компоненты щелочности; в — автокорреляционная функция по аммиаку.

Таблица

Вклады компонент в изменчивость концентрации аммиака и щелочности в воде реки Белой

Показатели Вклады компонент, %

Тренд Сезонная Случайная

щелочность 17.83 38.21 41.97

аммиак 5.005 5.81 89.62

В таблице приведены вклады компонент в изменчивость показателя щелочности и аммиака. В первом случае вклад сезонной компоненты составляет 38.2%, а во втором — 5.8%. Напротив, вклад случайной составляющей в первом случае составляет 41.9%, а во втором — 89.6%.

Таким образом, метод анализа временных рядов можно эффективно использовать для характеристики источников загрязнения речной воды.

Литература

1. Харабрин А. В., Юрченко К. И., Кантор Л. И., Кантор Е. А. // Башкирский химический журнал.- 2005.- Т. 12. №1.- С. 90.