 |
Исследование корреляции результатов биотестирования и физико-химического анализа экологического состояния грунтовых вод.
|
|
|
|
В результате математической обработки данных экологических исследований грунтовых вод методами регрессионного анализа получена следующая математическая модель:
y = 126, 9591 - 0, 8998X1 + 0, 0333X2 + 0, 0446X3 + 327, 4875X4 - - 38, 5664X5 - 2, 3012X6 - 0, 5535X7 - 2, 1778X8 - 14, 4489X9 + + 0, 2227X10 - 0, 1335X11 - 38, 5779X12,
(4) где y - данные биотестирования, выраженные в виде индекса токсичности; X1- pH,
X2 - сухой остаток, X3 - удельная электропроводность, X4 - свинец, X5 - цинк, X6 - марганец; X7- железо, X8 - ионы аммония, X9 - фосфаты, X10 - сульфаты, X11 - хлориды, X12 - нефтепродукты. Результаты расчетов указывают на то, что гипотеза, об отсутствии какой бы то ни было линейной связи между данными биотестирования и результатами физико-химических анализов отклоняется. Расчетное значение F-критерия Фишера F(12, 58) = 2, 43 больше табличного значения равного 1,92 для уровня значимости < 0, 01256, что говорит о высокой степени достоверности установленной взаимосвязи. Коэффициент множественной корреляции между данными биотестирования 6 С.С. Беднаржевский, В.П. Голубятников, Е.С. Захариков и др.
и результатами физико-химических анализов составляет 0,58. После обработки данных методом пошаговой множественной регрессии результирующая модель с отбракованными незначимыми факторами примет вид:
y = 122, 5812 + 0, 0383X3 - 2, 2122X6, (5) где X3 - удельная электропроводность, X6 - марганец.
Коэффициент множественной корреляции для этого случая уменьшился незначительно и составил 0,54.
Исследование результатов биотестирования и физико-химического анализа донных отложений.
После обработки данных экологического состояния донных отложений получена следующая математическая модель:
y = 95, 150 + 0, 732X1 + 3, 568X2 + 13, 313X3 - 1, 374X4 + 230, 525X5+ + 53, 296X6 - 13, 126X7-101, 073X8 - 43, 072X9 + 5, 085X10,
|
|
|
(6) где y - данные биотестирования, выраженные в виде индекса токсичности, X1 - нефтепродукты, X2 - pH, X3 - хлориды, X4 - железо, X5 - свинец, X6 - цинк, X7 - марганец, X8 - ртуть, X9 - хром, X10 - никель.
Статистический анализ полученной модели показал, что какая бы то ни было линейная связь между данными биотестирования и результатами физико-химических анализов отсутствует. Расчетное значение F-критерия Фишера F(10, 37) = 1, 17 меньше табличного значения равного 2,19 для уровня значимости < 0, 34081, что говорит об отсутствии корреляции между данными биотестирования и результатами аналитических анализов.
Исследование взаимосвязи результатов биотестирования и физико-химического анализа экологического состояния почв.
Результаты математической обработки результатов исследования экологического состояния почв демонстрирует следующая модель:
y = 134, 588 + 0, 255X1+2, 292X2 + 0, 337X3 - 106, 787X4+ 15, 592X5 + 6, 011X6-53, 158X7 + 160, 081X8 + 0, 003X9+ +0, 119X10 + 65, 662X11 + 125, 028X12 - 3, 503X13,
(7) где y - данные биотестирования, выраженные в виде индекса токсичности, X1 - нефтепродукты, X2 - фосфаты, X3 - железо, X4 - свинец, X5 - цинк, X6 - марганец, X7 - ртуть, X8 - хром, X9 - гумус, X10 - хлориды, X11 - никель, X12 - бензапирен, X13 -
pH. Результаты расчетов показывают, что гипотеза об отсутствии какой бы то ни было линейной связи между данными биотестирования и результатами физико-химических анализов отклоняется. Расчетное значение F-критерия Фишера F(13, 40) = 2, 77 больше табличного значения равного 2,00 для уровня значимости < 0, 00670, что говорит о высокой степени достоверности установленной взаимосвязи. Коэффициент множественной корреляции между данными биотестирования и результатами физико-химических анализов составляет 0,69. После обработки данных методом пошаговой множественной
О корреляции информационных данных биотестирования 7 регрессии результирующая модель с отбракованными незначимыми факторами примет вид:
|
|
|
y = 136, 7681 - 56, 9748X7 - 3, 5908X13 + 9, 2611X6, (8) где X6 - марганец, X7 - ртуть, X13 - pH.
Коэффициент множественной корреляции для этого случая уменьшился незначительно и составил 0,67.
Выводы
1. Установлены статистически значимые линейные зависимости между данными биотестирования экологического состояния поверхностных вод (тест-объект инфузория туфелька - Paramecium caudatum) и результатами их физико-химических анализов. Данные биотестирования, выраженные в виде индекса токсичности, имеют несколько более высокую степень связи с результатами аналитических измерений (коэффициент множественной корреляции 0,55), чем при представлении этих же данных в виде степени токсичности (коэффициент множественной корреляции 0,53).
Из определяемых в поверхностных водах 14 показателей: pH, взвешенные вещества, сухой остаток, удельная электропроводность, биологическое потребление кислорода, свинец, цинк, марганец, железо, ионы аммония, фосфаты, сульфаты, хлориды и нефтепродукты наиболее значимыми являются удельная электропроводность, содержание цинка и хлоридов (коэффициент множественной корреляции 0,53).
2. Выявлена статистически значимая линейная зависимость между данными биотестирования экологического состояния грунтовых вод и 12 показателями (pH, сухой остаток, удельная электропроводность, свинец, цинк, марганец, железо, ионы аммония, фосфаты, сульфаты, хлориды и нефтепродукты). Из них наиболее значимыми являются удельная электропроводность и содержание марганца (коэффициент множественной корреляции с данными биотестирования 0,54).
3. Показано, что зависимость между данными биотестирования и результатами физико-химических анализов для донных отложений статистически не значима. 4. Получена линейная модель, адекватно описывающая корреляционную связь между результатами биотестирования экологического состояния почв и данными их физико-химического анализа. Из оцениваемых в почвах 13 показателей (нефтепродукты, фосфаты, железо, свинец, цинк, марганец, ртуть, хром, гумус, хлориды, никель, бензапирен и pH) наиболее значимыми при использовании тест-объекта инфузория являются показатели содержания марганца, ртути и pH, которые имеют коэффициент множественной корреляции с данными биотестирования 0,67.
|
|
|
Список литературы
1. Никоноров А.М., Жулидов А.В. Биомониторинг металлов в пресноводных экосистемах. Л.: Гидрометеоиздат, 1991.
2. Никоноров А.М., Хоружая Т.А., Бражникова Л.В. и др. Мониторинг качества вод: оценка токсичности. СПб.: Гидрометеоиздат, 2000.
3. Биоиндикация и биомониторинг: Сб. ст. АН СССР, Ин-т эволюции, морфологии и экологии животных им. А.Н. Северцова / Отв. ред. Криволуцкий Д.А. М.: Наука, 1991.
4. Акинина Е.В., Беднаржевский С.С., Голубятников В.П. и др. Моделирование калибровочных функций для технологий системного анализа качества и сертификации биоматериалов // Сиб. журн. индустриальной математики. 2005. T. 8, 3. C. 3–7.
5. Беднаржевский С.С., Шевченко Н. Г., Гавриленко Т.В. и др. Свидетельство о регистрации программы для ЭВМ 2006613662. Программа линейной калибровки измерительных комплексов (RU). Заяв. 06.07.2006. Зарег. 20.10.2006.
6. Методика определения токсичности воды по хемотаксической реакции инфузорий. СПб.: ООО ¾Спектр-М¿, 2003.
7. Методические рекомендации по применению Требований к определению исходной (фоновой) загрязненности компонентов природной среды, проектированию и ведению системы экологического мониторинга в границах лицензионных участков недр на территории Ханты-Мансийского автономного округа. Ханты-Мансийск: ГП ¾Полиграфист¿, 2004.
Для подготовки данной работы были использованы материалы с сайта http://www.nsu.ru
|
|
|
