Научный журнал
Международный журнал экспериментального образования
ISSN 2618–7159
ИФ РИНЦ = 0,839

АНАЛИЗ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ РЕКИ ПАМБАК С ПОМОЩЬЮ СИНЕРГИЧЕСКОГО ИНФОРМАЦИОННОГО ИНДЕКСА

Симонян А.Г. 1 Пирумян Г.П. 1
1 Ереванский государственный университет
Впервые с помощью синергического информационного индекса (СИИ) оценено качество воды р. Памбак. Показано, что от источника до устья реки наблюдается снижение качества воды с 3 до 4 класса загрязнения. А по СИИ качество воды снижается с 1 до 2 класса загрязнения. Причиной загрязнения является высокое содержание металлов. Установлена корреляция между СИИ и другими индексами качества воды.
индексы качества воды
синергически информационный индекс
энтропия
геоэкологическая синтропия
1. Никаноров А.М. Организация и функцианирование мониторинга качества воды р. Северский Донец на территории России и Украины. – Ростов-на-Дону: Гидрометеоиздат, 2004. – 374 с.
2. Никаноров А.М. Научные основы мониторинга качества воды. – Санкт-Петербург: Гидрометеоиздат, 2005. – 577 с.
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. – Р. 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). 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.

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 – 4,5 км ниже г. Ванадзор.

Материалы и 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):

sim01.wmf.

Далее рассчитывается энтропия (S): S = log2М – I. После чего определяется R-функция, которая для гидроэкологических систем в работе [7] называется СИИ:

sim02.wmf.

Результаты исследования 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. (табл. 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 (табл. 1). 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 (табл. 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 = 4

СИПИ = (1,49821 ± 0,13281) – (0,10595 ± 0,05697)∙ИЗВ R = 0,79601, N = 4

СИПИ = (1,73117 ± 0,15749) – (0,21625 ± 0,07155)∙УКИКВ R = 0,90574, N = 4

Таблица 1

Расчет значений СИИ р. Памбак за 2009 г.

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

S

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

2,02

2,83

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.


Библиографическая ссылка

Симонян А.Г., Пирумян Г.П. АНАЛИЗ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ РЕКИ ПАМБАК С ПОМОЩЬЮ СИНЕРГИЧЕСКОГО ИНФОРМАЦИОННОГО ИНДЕКСА // Международный журнал экспериментального образования. – 2015. – № 6. – С. 32-34;
URL: https://expeducation.ru/ru/article/view?id=7650 (дата обращения: 05.12.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074