Розрахунок коефіцієнтів кореляції металів

2.1 Розрахунок коефіцієнтів кореляції металів

Один із шляхів забруднення ропи – це використання у сільському господарстві ядохімікатів. Інше джерело забруднення – це важкі метали. Основна важкість в оцінці наслідків забруднення – важкість розділення привнесених і характерних осаду і ропі кількостей металів.

Судячи з літературних джерел, по токсичній дії метали займають друге місце після ядохімікатів і не виключено, що в майбутньому вони займуть перше місце. Тому очевидна важливість і значимість мір, які попереджують міграцію токсикантів.

Техногеохімічні процеси, пов`язані з внесенням мінеральних добрив і хімічних сполук для захисту рослин, агротехнічні міри обробки землі не можуть не відображатися на складі ропи.

Основним ореолом розсієння є Mn, K, Ca, які є похідними від добрив, Pb, Co, Cu, Ni, Zn – від пестицидів, Mn, Mg, Ca, Co, Cu, K, Zn, Na – кормів для тварин.

Коли ці метали попадають в водне середовище, то або залишаються в решітці потрапивших в воду мінералів, або переходять в розчин, поповнюючи соляний склад води.

В таблиці 8 представлено вміст деяких металів в ропі Куяльницького лиману.

Таблиця 8 – Вміст деяких металі в ропі Куяльницького лиману.

Назва металу	V	Cu	Mn	Cr
т.1	0,28	0,13	0,1	0,1
т.2	0,28	0,07	0,04	0,13
т.5	0,17	0,07	0,07	0,13
т.13	0,18	0,04	0,04	0,13
т.14	0,17	0,17	0,07	0,13
т.17	0,29	0,05	0,05	0,11

Коефіцієнт кореляції – це один з найбільш популярних методів математичної статистики.

Коефіцієнт кореляції – це міра взаємозв`язку змінних величин. Він розраховується по спеціальній формулі і змінюється від -1 до +1.

Показники близькі до +1 вказують на те, що при збільшенні однієї змінної, значення іншої теж збільшується і навпаки, якщо показник r близький до -1, то при збільшенні однієї змінної величини, значення іншої зменшується.

Середньоарифметичні значення по металам :

 = 1,37 : 6 = 0,23

= 0,53 : 6 = 0,09;

= 0,37 : 6 = 0,06;

 = 0,73 : 6 = 0,12.

1) Розрахуємо коефіцієнт кореляції по V – Cu

 

Таблиця 9 Розрахунок коефіцієнта кореляції

X	X	=X-	=X-	10	10	10
0,28	0,13	0,05	0,04	2,5	1,6	2
0,28	0,07	0,05	-0,02	2,5	0,4	-1
0,17	0,07	-0,06	-0,02	3,6	0,4	1,2
0,18	0,04	-0,05	-0,05	2,5	2,5	2,5
0,17	0,17	-0,06	0,08	3,6	6,4	-4,8
0,29	0,05	0,06	-0,04	3,6	1,6	-2,4
				18,3	12,9	-2,5

Коефіцієнт r =  =  = - 0,16 ;

2) Розрахуємо коефіцієнт кореляції по V – Mn

 

Таблиця 10 Розрахунок коефіцієнта кореляції

X	X	=X-	=X-	10	10	10
0,28	0,1	0,05	0,04	2,5	1,6	2
0,28	0,04	0,05	-0,02	2,5	0,4	-1
0,17	0,07	-0,06	0,01	3,6	0,1	-0,6
0,18	0,04	-0,05	-0,02	2,5	0,4	1
0,17	0,07	-0,06	0,01	3,6	0,1	-0,6
0,29	0,05	0,06	-0,01	3,6	0,1	-0,6
				18,3	2,7	0,2

Аналогічно розраховується коефіцієнт кореляції і дорівнює r = 0,028 ;

3) Розраховуємо коефіцієнт кореляції по V – Cr

Таблиця 11 Розрахунок коефіцієнта кореляції

X	X	=X-	=X-	10	10	10
0,28	0,1	0,05	-0,02	2,5	0,4	-1
0,28	0,13	0,05	0,01	2,5	0,1	0,5
0,17	0,13	-0,06	0,01	3,6	0,1	-0,6
0,18	0,13	-0,05	0,01	2,5	0,1	-0,5
0,17	0,13	-0,06	0,01	3,6	0,1	-0,6
0,29	0,11	0,06	-0,01	3,6	0,1	-0,6
				18,3	0,9	-2,8

Таким чином, r = - 0,69 ;

4) Розрахуємо коефіцієнт кореляції по Cu – V

 

Таблиця 12 Розрахунок коефіцієнта корреляції

X	X	=X-	=X-	10	10	10
0,13	0,28	0,04	0,05	1,6	2,5	2
0,07	0,28	-0,02	0,05	0,4	2,5	-1
0,07	0,17	-0,02	-0,06	0,4	3,6	1,2
0,04	0,18	-0,05	-0,05	2,5	2,5	2,5
0,17	0,17	0,08	-0,06	6,4	3,6	-4,8
0,05	0,29	-0,04	0,06	1,6	3,6	-2,4
				12,9	18,3	-2,5

В цьому випадку коефіцієнт r = - 0,16 ;

5) Розрахуємо коефіцієнт кореляції по Cu – Mn

 

Таблиця 13 Розрахунок коефіцієнта кореляції

X	X	=X-	=X-	10	10	10
0,13	0,1	0,04	0,04	1,6	1,6	1,6
0,07	0,04	-0,02	-0,02	0,4	0,4	0,4
0,07	0,07	-0,02	0,01	0,4	0,1	-0,2
0,04	0,04	-0,05	-0,02	2,5	0,4	1
0,17	0,07	0,08	0,01	6,4	0,1	0,8
0,05	0,05	-0,04	-0,01	1,6	0,1	0,4
				12,9	2,7	4

Коефіцієнт дорівнює r = 0,68 ;

6) Розрахуємо коефіцієнт кореляції по Cu – Cr

 

Таблиця 14 Розрахунок коефіцієнта кореляції

X	X	=X-	=X-	10	10	10
0,13	0,1	0,04	-0,02	1,6	0,4	-0,8
0,07	0,13	-0,02	0,01	0,4	0,1	-0,2
0,07	0,13	-0,02	0,01	0,4	0,1	-0,2
0,04	0,13	-0,05	0,01	2,5	0,1	-0,5
0,17	0,13	0,08	0,01	6,4	0,1	0,8
0,05	0,11	-0,04	-0,01	1,6	0,1	0,4
				12,9	0,9	-0,5

Таким чином r = 0,15 ;

7) Розрахуємо коефіцієнт кореляції по Mn – V

 

Таблиця 15 Розрахунок коефіцієнта кореляції

X	X	=X-	=X-	10	10	10
0,1	0,28	0,04	0,05	1,6	2,5	2
0,04	0,28	-0,02	0,05	0,4	2,5	-1
0,07	0,17	0,01	-0,06	0,1	3,6	-0,6
0,04	0,18	-0,02	-0,05	0,4	2,5	1
0,07	0,17	0,01	-0,06	0,1	3,6	-0,6
0,05	0,29	-0,01	0,06	0,1	3,6	-0,6
				2,7	18,3	0,2

r = 0,028 ;

8) Коефіцієнт кореляції по Mn – Cu

Таблиця 16 Розрахунок коефіцієнта кореляції

X	X	=X-	=X-	10	10	10
0,1	0,13	0,04	0,04	1,6	1,6	1,6
0,04	0,07	-0,02	-0,02	0,4	0,4	0,4
0,07	0,07	0,01	-0,02	0,1	0,4	-0,2
0,04	0,04	-0,02	-0,05	0,4	2,5	1
0,07	0,17	0,01	0,08	0,1	6,4	0,8
0,05	0,05	-0,01	-0,04	0,1	1,6	0,4
				2,7	12,9	4

r = 0,68 ;

9) Розрахуємо коефіцієнт кореляції по Mn – Cr

Таблиця 17 Розрахунок коефіцієнта кореляції

X	X	=X-	=X-	10	10	10
0,1	0,1	0,04	-0,02	1,6	0,4	-0,8
0,04	0,13	-0,02	0,01	0,4	0,1	-0,2
0,07	0,13	0,01	0,01	0,1	0,1	0,1
0,04	0,13	-0,02	0,01	0,4	0,1	-0,2
0,07	0,13	0,01	0,01	0,1	0,1	0,1
0,05	0,11	-0,01	-0,01	0,1	0,1	0,1
				2,7	0,9	-0,9

r =- 0,58 ;

Відповідно коефіцієнт по іншим парам металів дорівнює :

10 )Cr – V ; r = - 0,69 ;

11) Cr – Cu; r = 0,15 ;

12) Cr – Mn; r = - 0,58.

Коефіцієнт дає змогу оцінити в кількісній формі тільки залежність між двома розглянутими ознаками. В даній роботі використаний метод аналіза, названий «методом ранжування кореляційних профілей», які в наглядній, графічній формі розкривають загальну картину взаємозв`язків між різними елементами.

На основі даних про склад елементів в ропі Куяльницького лиману розраховані коефіцієнти кореляції для всіх можливих пар елементів в даній групі. Далі для кожного елемента всі значення його парних коефіцієнтів кореляції з іншими елементами розміщують в вигляді зростаючого ряда числових значень. Таку послідовність значень коефіцієнта кореляції умовно називають рядом ранжированних величин зв`язку між елементами або просто ранжированими кореляційними профілями.

 

Таблиця 18 Матриця парних коефіцієнтів кореляції, які оцінюють силу зв`язку між елементами в ропі Куяльницького лиману

метал	коефіцієнти кореляції
	Cr	Mn	Cu	V
Ванадій	-0,69	0,028	-0,16	1
Мідь	0,15	0,68	1
Марганець	-0,58	1
Хром	1

Таблиця 19 Ранжування величини сили зв`язку між елементами в ропі Куяльницького лиману

Елемент	Ранг
	1	2	3
Ванадій	-0,69	-0,16	0,028
Мідь	-0,16	0,15	0,68
Марганець	-0,58	0,028	0,68
Хром	-0,69	-0,58	0,15

Дані таблиць свідчать про наявність значимих кореляційних зв`язків деяких елементів. Але структура цих зв`язків між елементами поки залишається невідомою. Для того, щоб її розкрити, переносять кожний ряд ранжированних величин сил зв`язку на координатну площину, в якій для кожного елемента будують свій ранжирований кореляційний профіль, що показує загальну картину взаємозв`язків елементів.

Графіки відображають на площині структуру взаємозв`язків між елементами в ропі Куяльницького лиману.

Чим ближче один до одного ранжировані кореляційні профілі і схоже їх розташування на цій площині, тим більш узгоджені концентрації елементів в досліджуваному об`єкті і тим більш схожий характер поводження цих елементів, а саме, тим більше є основ віднести їх до однієї геохімічної асоціації.

Рис.4 - Графік ранжированних величин сил взаємозв`язку елементів ропи Куяльницького лиману

При аналізі ранжированних величин сил зв`язків між елементами в ропі Куяльницького лиману можна відмітити, що такі елементи, як мідь і марганець, ванадій і хром утворюють свої геохімічні асоціації і не пов`язані з елементами другої асоціації.

Таким чином, графік ранжированних кореляційних профілей дозволяє, на основі статистичних залежностей між характерами розподілення концентрацій 4 елементів в ропі Куяльницького лиману, поділити всю сукупність елементів наступним чином :

(мідь-марганець) – (ванадій-хром), а саме, виявити дві геохімічні асоціації із 4 елементів.

Хімічні елементи здатні міняти характер розподілення своїх концентрацій від концентрацій інших елементів.

Проведені досліди свідчать про те, що в залежності від природних і техногенних факторів ропа відрізняється по складу металів. Контроль за їх вмістом має велике прикладне значення для оцінки геохімічних процесів, протікаючих в грязевих водоймах, а також виявлення антропогенного навантаження.

Що стосується антропогенного навантаження, то в забрудненні південної частини Куяльницького лиману значна роль належить каналізаційним, промисловим, господарським і побутовим стокам. В лиман поступають промислові та господарсько-побутові стоки Куяльницького заводу мінеральних вод, який знаходиться поруч з курортом Куяльник. Також в лиман скидають післяпроцедурні стоки курорту Куяльник. А контроль за виконанням вимог, які висуваються до округу санітарної зони, має здійснювати ГРЕС (Гідрогеологічна режимно-експлуатаційна станція).

Ступінь самостійності

Об'єктом досліджень був екологічний стан ропи Куяльницького лиману. За результатами дипломної роботи виконано:

— збір теоретичного матеріалу;

—  аналіз результатів фізико-хімічних досліджень ропи та грязьового розчину;

— розрахунок макроскладу ропи;

— розрахунок коефіцієнтів кореляції металів в ропі.

По результатам виконання досліджень зроблено висновки.

Новизною даної розробки є комплексний підхід, який дає змогу здійснення адекватного контролю якості ропи згідно вимог чинного законодавства та нормативно-методичної бази. У зв'язку з необхідністю збереження лікувально-рекреаіційної бази України, тема є актуальною. Отримані дані сприятимуть рішенню поставлених задач.

Розділ 3. Приклад розрахунку основного макроскладу ропи Куяльницького лиману

Дані – аналіз ропи (ропозамірник).

Одеська обл. Лиман Куяльник.

Дата відбору : 14.03.2005р.

pH=7,25 од. рН

 

Таблиця 20 – Іонний склад ропи

Макросклад	г/дм3	мг-екв/дм3	екв.%
Катіони
натрій + калій	38,9271	1693,22	97,02
кальцій	0,12	5,98	0,34
магній	0,5594	46	2,64
сума катіонів	39,6065	1745,2	100
аніони
хлориди	58,575	1652	94,57
сульфати	4,3814	90,28	5,23
карбонати	не виявлено
гідрокарбонати	0,244	0,23	0,23
сума аніонів	63,2004	1746,27	100
загальна сума іонів,	102,8069

 

1. Визначення мг-еквівалентної кількості катіонів, мг-екв/дм³ масову концентрацію (в г/дм³) кожного з катіонів ділимо на відповідну для кожного з них міліграм-еквівалентну вагу

Na+ K – 38,9271 : 0,02299 = 1693,22 ;

Ca – 0,12 : 0,02004 = 5,98 ;

Mg – 0,5594 : 0,01216 = 46,00 .

2. Визначаємо суму міліграм-еквівалентів катіонів:

1693,22 + 5,98 + 46,00 = 1745,2 (мг-екв/дм)

 

3. Розрахуємо відсоток вмісту кожного катіону в еквівалентах по відношенню до суми:

1745,2 – 100%

1693,22 – x %

x  =  = 97,02 ;

x  =  = 0,34 ;

x  =  = 2,64 .

 

4. Аналогічно проводимо розрахунки для аніонів:

Cl – 58,5750 : 0,035457 = 1652,00 мг-екв ;

SO – 4,3814 : 0,04853 = 90,28 мг-екв ;

HCO – 0,2440 : 0,061019 = 3,99 мг-екв.

 

5. Сума мг-екв аніонів дорівнює :

1652,00 + 50,28 + 3,99 = 1746,27 мг-екв

 

6. Відсоток вмісту кожного аніону в екв %:

 

= = 94,6 ;

= = 5,17 ;

= = 0,23 .

 

Арк.

Дата

Підпис

Змн.

Записуємо формулу хімічного складу води :

Br = 0,29  pH 7,25

 

Висновки і рекомендації

При виконанні дипломного проекту проведено ознайомлення із екологічним станом Куяльницького лиману, методами дослідження ропи, та грязьового розчину по основних показниках, розрахунок основного макроскладу ропи та коефіцієнта кореляції по чотирьох важких металах, аналіз отриманих результатів.

Найбільший антропогенний вплив отримує родовище Куяльницького лиману, яке розташоване у 13 км від м. Одеса. У зв'язку з вищенаведеним виникла необхідність проведення робіт щодо аналізу сучасного стану ропи Куяльницького лиману. Показано, що за основними показниками досліджена ропа відповідає вимогам, які висуваються до ропи при її використанні у лікувальній практиці.

Кондиційність лікувальних ресурсів повністю залежить від суворого дотримання вимог, що ставляться до зон санітарної охорони курортів. Пелоїди та ропа Куяльницького лиману випробують на собі певний антропогенний вплив, обумовлений надходженням у родовище забруднених стоків, поверхневих, каналізаційних та, меншою мірою, промислових і господарсько-побутових. Заходи щодо оздоровлення і раціонального використання родовища з підвищеним екологічним ризиком повинні бути спрямовані на виявлення джерел забруднення і зменшення їх дії на екосистеми природних лікувальних ресурсів. Зокрема, необхідно забезпечити припинення надходження забруднених вод у прибережні акваторії водоймища, скоротити застосування отрутохімікатів, каналізувати всі населені пункти поблизу берегів родовища.

Відповідно до Закону України „Про курорти" (2000р.) родовища пелоїдів та ропи повинні ретельно охоронятися як території, що мають лікувальне значення. Біля них встановлюються три зони санітарної охорони, в яких необхідно дотримуватися суворого санітарного режиму. Охорона родовищ від різних видів забруднення (зовнішнього впливу) повинна передбачати комплекс заходів, що враховують як джерела та шляхи забруднення, так і природні захисні властивості самих родовищ.

Таким чином, зі зростанням антропогенного навантаження Куяльницький лиман потребує підвищеної уваги зі сторони як громадськості, так і державних органів, аналізу змін його основних показників, прийняття рішень по екологічному оздоровленню екосистем і планомірному виконанню рекомендацій установи екологічного спрямування , яка їх надала, бажано освітлювати ситуацію в ЗМІ, це і ричаг по стимулюванню процесу оздоровлення екосистем Куяльницького лиману, і засіб контролю за виконанням рекомендацій, а також просвітницька робота серед населення, що теж не буде зайвим.

Треба відмітити, що Куяльницький лиман це «тонко» збалансована природна система. Навіть середнє антропогенне навантаження, викликане господарською діяльністю, призводить до зміщення рівноваги і деградації природних ресурсів. Рішення екологічних проблем Куяльницького лиману цілком залежить від привабливості вкладу коштів у курортно-рекреаційний регіон.

Варто ще раз наголосити, що ЗАТ «Укрпрофздравниця», яка має ліцензію (спеціальний дозвіл) на право експлуатації родовища Куяльницького лиману, варто шукати кошти на будівництво каналу «Куяльницький лиман – Чорне море» для порятунку лиману державного значення від загибелі.

Необхідно ЗАТ «Укрпрофздравниця» відновити роботу Гідрогеологічної режимно-експлуатаційної станції щодо контролю за виконанням вимог, які висуваються до округу санітарної охорони.

Перелік посилань

 

1. Закон України "Про курорти" від 05.10. 2000 р. № 2026-ІП

2.  Сближение природоохранного законодательства Европейского Союза: путеводитель. Рабочий документ персонала Европейской Комиссии. Брюссель, 25.08.1997 г. 8ЕС (97) 1608

3.  Збірник нормативно-правових актів Європейського Союзу у сфері охоронинавколишньогосередовища.Відпов.редактортаупорядник Н.Андрусевич. — Львів, 2004. — 192 с.

4. Микієвич М.М., Андрусевич Н.І., Будякова Т.О. Європейське право навколишнього середовища: Навчальний посібник.— Львів, 2004. — 256 с.

5. Сводный список особо охраняемых природных территорий Российской Федерации. 2001//Редакторьі-сост.: Д.М.Очагов, Н.А.Потапова, Л.СИсаева-Петрова и др.) — М.: ВНИИЦлесресурс. — 452с.

6.  Концепция системи охраняемых природных территорий в России.— М.:РПОВВФ, 1999. — 30 с.

7.  Степанов В.Н. О формировании государственной стратегии Украины по развитию рекреационного хозяйстваи курортно-оздоровительного природопользования// Проблеми развития рекреационного хозяйства в приморских регионах: Матер. IV междунар. науч.-практ.семинара "Экономико-экологические проблеми приморских регионов" (г.Южньш, 19 — 21 октября 1994 г.). — Одесса, 1994. — СІ 1- 13

8. Дриневский Н.П. К концепции развития санаторно-курортного дела в Украине // Вестник физиотерапии и курортологии. —2002. — № 2. — СІ 18 —120.

9. Постановление Правительства РФ от 07.12.1996 г. № 1425

10. Постанова Кабінету Міністрів України від 28.12.1996 р. № 1576 "Про затвердження переліку населених пунктів, віднесених до курортних" зі змінами, внесеними згідно з Постановою Кабінету Міністрів від 15.12.1997 р. № 1391.

11. Панченко Т.Ф. Сучасний стан, проблеми збереження та перспективи розвитку оздоровчих і рекреаційних територій України // Экологические проблемы городов, рекреационных зон и природоохранных территорий: Сб.науч. статей. — Одесса: ОЦН-ТЗИ, 2000. — С.79 — 83

12. Москаленко В.Ф., Омецинський Б.Ф., Омельянець С.М., Бабов К.Д. Курортна галузь та перспективи її розвитку// Укр. бальнеол. журнал. — 2001.— №4.—С.5 —14

13. Дорогунцов С.И., Куценко В.И., Ольшевский В.И., Гаврилюк Л.Ф. Перспективы рационального использования рекреационных ресурсов Украины в целях массового оздоровлення населення//Проблемыразвития рекреационного хозяйства в приморских регионах: Матер. IV междунар. науч.-практ.семинара "Экономико-экологические проблеми приморских регионов"(г.Южньш, 19 — 21 октября 1994 г.). — Одесса, 1994. — С.9 — 11

14. Харічков С.К. Реформування економічних та організаційних зв'язків у рекреаційно-туристичному комплексі регіону. //Проблемиразвития курортного дела и туризма в Одесском регионе: Матер. науч.конф. 29 — 30 марта 2000 г. — Одесса, 2000. — С. 17 — 19