Автореферат (1173068), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Результаты работ отражены в 21 научных трудах: 4 статьи визданиях, рекомендованных ВАК, 1 статья в издании, включённом вмеждународную реферативную базу данных Scopus, 2 базы данных, 1 статья вдругих изданиях, 1 учебное пособие, 12 работ в материалах конференций.Объем и структура диссертации.
Диссертационная работа состоит извведения, трех глав, основных выводов и приложений и изложена на 166страницах, включает 81 таблицу, 40 рисунков. Библиография содержит 183источника.СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫВо введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированыцели и задачи работы, научная новизна и практическая значимость полученныхрезультатов.В первой главе представлены некоторые сведения по проблемеобеззараживания воды. Рассмотрены преимущества и недостатки основныхпроцессов хлорирования питьевой воды, описаны предшественники образованияТГМ и факторы, влияющие на их образование. Указано влияние компонентов ТГМна здоровье человека. Некоторые результаты анализа литературы по тематикеработы отражены в статье «Некоторые проблемы образования тригалогенметановпри хлорировании питьевой воды» (Малкова М.А., «Вестник молодого ученогоУГНТУ» 2016. № 3 (7).
С. 68-74).Во второй главе суммированы сведения об объектах и методахисследования. В качестве объектов исследования выбрана система водоснабженияУфы, включающая водоисточник (р. Уфа, створы 1,2,3) и питьевую воду(резервуар чистой воды, (РЧВ)) поверхностного (ПВ, (РЧВ2)) и инфильтрационных(ИВ1 (РЧВ1), ИВ2 (РЧВ3)) водозаборов (рис.1), показатели заболеваемости7населения.Для решения поставленных задач использованы: теория нечетких множествдля ранжирования ТГМ по временным периодам и веществам; метод анализавременных рядов, дифференцирующий анализируемые данные на сезонную, трендциклическую и случайную компоненты; корреляционный анализ длясопоставления показателей качества воды, дозы хлора, заболеваемости населения ссодержанием компонентов ТГМ в РЧВ; корреляционно-регрессионный анализ(КРА) для поиска уравнений зависимости компонентов ТГМ от дозы хлора инекоторых обобщенных показателей качества воды.ВсоответствиисметодическимирекомендациямиМР2.1.4.0032-11«Интегральнаяоценкапитьевойводыцентрализованных систем водоснабжения попоказателям химической безвредности» ируководству Р 2.1.10.1920-04 «Руководство пооценке риска для здоровья населения приРисунок 1 - Схема расположения воздействии химических веществ, загрязняющихводозаборовокружающуюсреду»проведенаоценкаканцерогенного, неканцерогенного и популяционного рисков здоровью населения.Определение ТГМ проводили методом хроматографического анализа (хроматограф"МEGA") равновесного пара с автоматизированной пробоподготовкой притемпературе 700С.В третьей главе представлены основные результаты и их обсуждение.Оценка содержания ТГМ в водоисточнике.
Результаты многолетнихнаблюдений содержания ТГМ в водоисточнике показывают, что броморганическиесоединения значительно уступают по содержанию ТХМ. Среднемноголетниезначения содержания ТХМ, БДХМ, ДБХМ и ТБМ (1995-2014 гг.) составляют0,30 мкг/дм3, 0,03 мкг/дм3, 0,03 мкг/дм3, 0,01 мкг/дм3 соответственно. Начиная с2000 года, ТБМ в составе речной воды не фиксировался. ПДК по всемкомпонентам ТГМ за исследуемый период не превышены ни разу.Оценка содержания ТГМ в питьевой воде. За весь период наблюдений покомпонентам ТГМ более загрязненной является питьевая вода ПВ. Причиназаключается в применяемой технологии двойного хлорирования, в результатекоторой проводится введение хлора предварительно во всасывающие водоводы 1го подъема и окончательно после фильтров. Эта мера необходима в связи свысокой протяженностью магистральных водоводов и водоразводящих сетей и8необходимостью поддержания содержания в них остаточного активного хлора нанормативном уровне.Несмотря на встречающиеся превышения значений истинных концентрацийпо сравнению с ПДК, среднемноголетние значения компонентов ТГМ в РЧВ 1-3 вподавляющем большинстве случаев ниже ПДК на 1-3 порядка.Теснота связи между временными рядами истинных концентрацийкомпонентов ТГМ на водозаборах ИВ1, ПВ и ИВ2 характеризуется как слабая иумеренная (r = 0,11 – 0,38).
Заметная сила связи наблюдается при корреляциивременных рядов ТХМ между ПВ и ИВ2 (r = 0,61), что, возможно, связано сосхожестью матрицы воды, подвергающейся хлорированию.Ранжирование по содержанию ТГМ и временным периодам. Критериемранжирования ТГМ по содержанию его компонентов принята относительнаяконцентрация вещества (отношение фактической концентрации к ПДК) повременным периодам – коэффициент суммации по компонентам ТГМ. Веществами временным периодам присвоены ранги (чем выше ранг, тем большая степеньвлияния исследуемого параметра). Выявлено, что в наибольшей степени накачество питьевой воды влияют ТХМ и БДХМ.
На ПВ содержание ТХМхарактеризуется максимальным 4 рангом, на ИВ1 и ИВ2 – 3 рангом. Для ИВ1 иИВ2 максимальный ранг имеет БДХМ (табл. 1).ВрезультатеранжированияТаблица 1 – Результаты ранжированиякомпонентов ТГМ в питьевой воде временных периодов (месяцев) поводозаборов ИВ1, ПВ и ИВ2степени загрязненности компонентамиВодозаборРангТГМ (рис.2) выявлено, что наИВ1ПВИВ2Компонентводозаборе ИВ1 наиболее опаснымиТХМ343периодами являются апрель и октябрьБДХМ434ДБХМ222(ранги 11 и 12), что связано с весеннимТБМ111иосеннимполоводьями.Дляводозаборов ПВ и ИВ2 опасным является период с июня по октябрь (ранги 8 – 12),что может быть связано с интенсивным цветением фитопланктона в весеннелетний период и его дальнейшим отмиранием.
Это приводит к необходимостиувеличения дозы хлора. Как и на ПВ и ИВ2, на ИВ1 весна характеризуетсянеустойчивым состоянием.В целом, самым «грязным» является летне-осенний период (ранги 9 - 12);конец осени и начало зимы характеризуется средними значениями рангов (5 - 8),наиболее «чистым» периодом можно считать зимний, включая начало весны (март)(ранги 1 - 3).9121086420ПВмартмайиюльсентябрьноябрьянварьмартмайиюльсентябрьноябрьянварьИВ1121086420ИВ2мартмайиюльсентябрьноябрьянварь121086420Рисунок 2 –Ранги месяцевпо содержаниюкомпонентовТГМ наводозаборахИВ1, ПВ, ИВ2Сезонная декомпозиция. При описании содержания компонентов ТГМ в РЧВ 1-3водозаборов ИВ1, ПВ и ИВ2 методом анализа временных рядов использованааддитивная модель.
Декомпозиция временного ряда показывает, что основнойвклад в изменение общей суммы квадратов отклонений элементов ряда от среднеговносится случайными колебаниями (табл. 2).Во временных рядах содержания компонентов ТГМ в питьевой воде на трехводозаборах доминирующей является случайная компонента. Заметный вкладсезонной компоненты наблюдается на водозаборах ПВ и ИВ2. Вклад трендциклической компоненты практически отсутствует. Соотношение компонентвременных рядов содержания ДБХМ и ТБМ для разных водозаборов отличаетсянесущественно: тренд-циклическая компонента держится на уровне 5 - 14%,сезонная – 3 - 9%, случайная – 76 - 91%. На ПВ доля сезонной компонентывременного ряда содержания БДХМ увеличена в несколько раз по сравнению сИВ1 и ИВ2 (табл.2).Таблица 2 – Соотношение компонент временного ряда концентраций ТГМ в РЧВдля ИВ1, ПВ и ИВ2, %Компонент ТГМТХМБДХМДБХМТБМtrt+сt0,27,814,28,9ИВ1st2,32,99,35,7εt97,589,376,585,4trt+сt0,012,610,95,1ПВst43,133,55,63,1εt56,953,983,591,8trt+сt0,017,214,66,2ИВ2st37,18,05,82,4εt62,974,879,691,4Моделирование концентрации ТГМ.
Несмотря на то, что качество питьевойводы отвечает нормативным требованиям в отношении содержания ТГМ и егокомпонентов,поисквозможностипрогнозированияпредставляетсяцелесообразным. Это связано с тем, что существует возможность повышенияканцерогенного и неканцерогенного рисков либо в целом по ТГМ, либо по егокомпонентам.Моделирование содержания ТХМ в зависимости от времени. Обработкавременного ряда содержания ТХМ (1995 - 2016 гг.) в питьевой воде водозабора ПВ10ИВ1200ПВ1501005013467100133166199232018161412108642-ИВ213467100133166199232353025201510501316191121151181211241Концентрация ТХМ, мкг/дм3(РЧВ2) с помощью линейного уравнения показывает, что связь между истиннымии рассчитанными значениями содержания ТХМ отсутствует (r = 0,18) (рис.3),вероятно в связи высокой долей случайных величин.Рисунок 3 - Временной ряд содержания трихлорметана в РЧВа60402001 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12Доза хлора, мг/дм3КонцентрацияТГМ, мкг/дм3Выявление связи между содержанием ТГМ и дозой хлора.
По опубликованнымданным доза хлора (ДCl) часто рассматривается как критерий образования ТГМ.Водозабор ПВ. Полученные зависимости «концентрация ТГМ – ДCl» на водозабореПВхарактеризуются низким значением коэффициента детерминации (R2варьируется в пределах 0,04 до 0,23) (табл.3). Низкое значение R2 препятствуетиспользовать полученные уравнения для прогнозирования ТГМ и его компонентов.С целью снижения влияния случайной компоненты представляетсяцелесообразным включить в обработку экспериментально полученных результатовэтапы сглаживания исходных данных. Наиболее простым математическимспособом является вычисление средних значений (рис.4).Значение r между временными рядами средних месячных значений ДCl исредних месячных значений суммарной концентрации ТГМ (рис.4) свидетельствуюто высокой силе связи (0,77).
Помимо этого, высокое значение r выявлено между ДCl иконцентрацией ТХМ (0,84). Найдены параметры линейных зависимостей«усредненная ДCl – усредненная концентрация ТГМ и компонентов» (табл.3).По сравнению с результатами, полученными при анализе исходныхвременных рядов, расчеты сглаженных рядов показали более высокоезначение R2 (0,6 - 0,7) для суммарной концентрации ТГМ и ТХМ (табл.3).б2,52,0первичная дозахлора1,5вторичная дозахлора1,00,50,01 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12суммарная дозахлора11Рисунок 4 – Средние значения по месяцам в период 1995-2016 гг.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
