Содержание к диссертации
Введение
Глава I. Обзор литературы 6
1.1 Загрязнение поверхностных источников техногенными и микробиологическими компонентами. Экологическое состояние главного водоисточника г. Уфы-реки Уфы 6
1.2 Существующие и перспективные нормы качества питьевой воды в отношении антропогенных и микробиологических загрязнений 11
1.3 Анализ возможных путей транзита загрязнений из водоисточника в питьевую воду и выбор критериев оптимизации работы станции водоподготовки 13
1.4 Известные методы повышения барьерной роли водоочистных сооружений 24
1.4.1 Методы интенсификации отдельных технологических процессов 24
1.4.2 Методы повышения барьерной роли водоочистных сооружений в целом 38
Глава II. Обсуждение результатов исследований 43
2.1 Мониторинг качества воды водоисточника и по стадиям очистки в период 1994-2006 гг 43
2.1.1 Объекты исследования 43
2.1.2 Мониторинг качества воды водоисточника по показателям мутности, перманганатной окисляемости температуры в период 1994-2006 гг 44
2.1.3 Мониторинг качества воды по стадиям очистки в период 1994-2006 гг 50
2.2 Анализ работы стадий очистки воды и поиск путей повышения их барьерной роли 54
2.2.1 Оценка влияния системы повторного использования промывной воды скорых фильтров на качество осветления воды в горизонтальных отстойниках СКВ 54
2.2.2 Выявление основных факторов, влияющих на величину доз коагулянта и флокулянта в различные сезонные периоды р. Уфа и разработка математической модели для расчета
доз коагулянта и флокулянта 60
2.2.3 Исследование влияния гидравлической неравномерности на качество очистки воды 90
2.2.4 Исследование влияния крупности фильтрующей загрузки на качество воды в начале фильтроцикла (первый фильтрат) 96
2.2.5 Определение эффективного типа коагулянта и реагентного режима для очистных сооружений СКВ г. Уфы для различных периодов годового цикла водоисточника 98
2.2.6 Особенности применения процесса углевания 127
2.2.7 Исследование глубины извлечения бензола и нитробензола сорбцией на порошкообразном активированном угле и интенсификацией процесса коагуляции 137
2.3 Рекомендации 140
Глава III. Методическая часть 141
3.1 Методы расчетов 141
3.1.1 Методы описательной статистики 141
3.1.2 Методы анализа временных рядов 142
3.1.3 Методы корреляционно-регрессионного анализа 145
3.2 Описание экспериментов 151
3.2.1 Описание лабораторной установки 151
3.2.2 Технологические режимы и контролируемые показатели... 153
Выводы 157
Список литературы 159
Приложения 175
- Загрязнение поверхностных источников техногенными и микробиологическими компонентами. Экологическое состояние главного водоисточника г. Уфы-реки Уфы
- Мониторинг качества воды водоисточника по показателям мутности, перманганатной окисляемости температуры в период 1994-2006 гг
- Методы анализа временных рядов
Введение к работе
Постоянно возрастающее антропогенное воздействие на окружающую среду приводит к интенсивному загрязнению источников водоснабжения вредными химическими веществами. В первую очередь, это связано с тем, что масштабы антропогенного воздействия стали, соизмеримы со способностью гидросферы к самовосстановлению. Наличие в воде веществ антропогенного происхождения обуславливает риск их «проскоков» в питьевую воду, что предопределяет необходимость практических мер, направленных на охрану здоровья человека.
Степень извлечения антропогенных веществ зависит от эффективности работы отдельных стадий водоподготовки. Основные процессы - коагуляция и фильтрование - эффективно удаляют природные загрязнения и антропогенные загрязнения, иммобилизованные на взвешенных и коллоидных частицах.
В Рекомендациях Всемирной организации здравоохранения (2004 г.) для контроля качества воды водоисточника и работы сооружений водоподготовки предлагается использование эксплуатационного мониторинга (далее мониторинг), предполагающего контроль эффективности управления системой водоснабжения и обеспечение охраны здоровья населения, в частности за счет повышения качества питьевой воды. Рекомендуемыми параметрами эксплуатационного мониторинга являются: для исходной воды -мутность, цветность, содержание органического углерода; для процессов коагуляции и отстаивания - дозы реагентов, расход воды, содержание органического углерода, рН; для процесса фильтрования - мутность, расход воды, потери напора. Результаты эксплуатационного мониторинга являются научным обоснованием инженерных и технологических решений по повышению барьерной роли сооружений водоподготовки.
В качестве объектов исследования выбран источник питьевого и хозяйственного водоснабжения г. Уфы - река Уфа и сооружения водоподготовки Северного ковшового водопровода.
Цель работы - эксплуатационный мониторинг качества воды водоисточника и воды, прошедшей очистку на очистных сооружениях водоподготовки, разработка инженерных и технологических решений по повышению барьерной роли очистных сооружений.
Задачами исследования являлись мониторинг качества воды источника водоснабжения в 1994-2006 гг.; эксплуатационный мониторинг качества воды по стадиям очистки и разработка инженерных и технологических решений по повышению барьерной роли действующих очистных сооружений.
Решение поставленной цели и задач привело к следующим основным результатам. На основании мониторинга качества воды водоисточника выявлены области с повышенной стохастичностью изменения показателей мутности, перманганатной окисляемости и температуры речной воды. Проведен мониторинг качества воды на различных стадиях водоподготовки и показано, что значительный вклад в изменчивость показателей качества воды вносит случайная компонента. С применением сочетания анализа временных рядов и множественного регрессионного анализа получены аналитические зависимости для расчета дозы коагулянта и флокулянта в разные сезонные периоды р. Уфа. Выявлена зависимость эффективности очистки воды в различные сезонные периоды от типа коагулянта в штатном режиме работы и при осуществлении процесса углевания воды. Установлено, что в некоторые сезонные периоды эффективность процессов очистки может быть повышена при замене сульфата алюминия на коагулянт типа оксихлорида алюминия.
На основании проведенных исследований разработаны рекомендации по повышению барьерной роли очистных сооружений водопровода МУП «Уфаводоканал», часть из которых уже нашла применение в практике.
1 СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И ПРОБЛЕМЫ ИСТОЧНИКОВ
ВОДОСНАБЖЕНИЯ И СИСТЕМ ВОДОПОДГОТОВКИ
(ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ)
1.1 Загрязнение поверхностных источников техногенными и микробиологическими компонентами. Экологическое состояние главного водоисточника г. Уфы - реки Уфы
Поверхностные воды традиционно служат основным источником питьевого водоснабжения России. Значительный рост антропогенной нагрузки на окружающую среду вызывает снижение качества воды поверхностных источников и увеличивает риск «проскоков» веществ антропогенного происхождения в питьевую воду
Существенный вред качеству природных вод, используемых в системах водоснабжения, нанесли химизация и мелиорация сельскохозяйственных земель, недостаточное выполнение природоохранных мероприятий, сброс в водотоки и водоемы в значительных количествах недоочищенных бытовых и промышленных стоков, чрезвычайные ситуации и аварийные выбросы токсичных веществ [52].
Ухудшению качества воды поверхностных водоисточников способствует неблагоприятное распределение водных ресурсов на территории страны. На европейскую часть, где сосредоточен основной промышленный и сельскохозяйственный потенциал, приходится менее 8 % общего годового объема речного стока [77].
В развитых экономических районах воды большинства рек классифицируются как очень грязные и загрязненные. Высокий уровень загрязнения антропогенного характера отмечается на отдельных участках рек Волги, Дона, Оби, Енисея, Лены, Северной Двины, Печоры, Урала, Днепра, Днестра, Оки, Камы, Томи, Иртыша [58]. В неудовлетворительном состоянии находятся многие малые реки, их интенсивное ухудшение по качественным показателям от-
мечается в Волгоградской, Самарской областях, в индустриальных центрах Уральского региона (Пермская, Свердловская, Челябинская области и республика Башкортостан), а также вблизи крупных промышленных городов (Москва, Санкт-Петербург, Екатеринбург, Кемерово и др.) [58].
Несколько лучшая ситуация на севере Восточной Сибири и Дальнего Востока, где антропогенная нагрузка невелика [77], хотя последние события, связанные с загрязнением реки Амур, показывают, что некоторые водоисточники в этом регионе также подвержены интенсивному техногенному воздействию со стороны соседних государств.
В результате человеческой деятельности в водные объекты попадают тяжелые металлы, нефтепродукты, поверхностно-активные вещества, соединения азота и фосфора, ухудшается бактериологическая обстановка в водоеме. Все это приводит к значительному ухудшению качества вод в источниках хозяйственно-питьевого водоснабжения, в частности, по микробиологическим и техногенным загрязнениям [87, 89].
Основная часть микробиологических загрязнений поступает в источники водоснабжения с неочищенными или недоочищенными бытовыми сточными водами, смывается с животноводческих ферм, территории которых находятся в районах водосборов [104]. Лямблии и дизентерийная амеба попадают в водоемы с бытовыми стоками, в местах выпусков в водоприемник фекальных стоков и зонах купания населения количество цист лямблий может достигать 4-Ю экз./дм . Источником инвазии водоемов цистами балантидиев являются сбросы свиноводческих хозяйств, ооцистами криптоспоридии - в основном стоки из телятников и овцеводческих ферм. Так, изучение зараженности поверхностных водоисточников и систем водоснабжения в различных климатических зонах страны (Северо-Западный регион, Центральный район России, Дальний Восток) выявило, что все исследованные водоисточники содержат цисты лямблий и других патогенных простейших, концентрации которых зависят от места отбора проб. При этом наблюдается определенная корреляция с величиной лакто-зоположительных кишечных палочек, достигающей в этих пробах 25-90 тысяч
едениц, что свидетельствует об антропогенном характере загрязнения воды цистами лямблий.
Микробиологическое загрязнение питьевой воды - одна из наиболее частых причин возникновения массовых заболеваний острыми кишечными инфекциями. Распространение водным путем ряда тяжелых инфекционных заболеваний (гепатита, болезни Коксакки, полиомиелита, серозного менингита, гастроэнтеритов, кератоконъюнктивальной лихорадки и др.), вызываемых патогенными вирусами, является установленным фактом [103, 105].
Анализ содержания техногенных загрязнений в поверхностных и подземных источниках водоснабжения показывает, что наиболее часто в воде встречаются такие загрязнения, как нефтепродукты, фенолы, пестициды, полициклические ароматические углеводороды, бенз(а)пирен, соли тяжелых металлов, синтетические поверхностно-активные вещества и другие. При этом основными источниками загрязнения являются хозяйственно-бытовые стоки и сточные воды предприятий органического синтеза, гидролизные, целлюлозно-бумажные, деревообрабатывающие, коксохимические, лакокрасочные, фармацевтические и другие производства [53, 54, 69, 71, 81,106,129].
Особую опасность представляют продукты трансформации антропогенных примесей при обеззараживании воды хлором в процессе водоподготовки. При этом образуются такие высокотоксичные и канцерогенные вещества как тригалогенметаны, хлорфенолы, хлорированные кетоны и др. [50, 61, 68, 93]. Предшественниками образования тригалогенметанов также являются природные органические соединения - такие как гуминовые и фульвокислоты, танни-ны, хиноны и аминокислоты [32, 39, 72].
Среди техногенных загрязнений окружающей среды особое место занимают ксенобиотики, которые обладают исключительно высокой токсичностью, так называемые суперэкотоксиканты. К этим соединениям, прежде всего, относят полихлорированные диоксины (ГГХДД), дибензофураны (ПХДФ) и бифени-лы (ПХБ), хлор- и фосфорсодержащие пестициды, полиароматические углеводороды и др. Многие из них проявляют мутагенную и канцерогенную активность,
влияют на репродуктивную функцию организмов. Причем одним из основных свойств, оказывающим особую роль на супертоксичность вышеназванных соединений, является их высокая устойчивость и способность к биоаккумуляции. Как правило, суперэкотоксиканты присутствуют в окружающей среде в ничтожно малых количествах, на уровне следов. Поэтому долгое время их обнаружение было затруднительным, а задача их аналитического определения и в настоящее время представляет собой наиболее сложную проблему.
Основным источником водоснабжения г. Уфы является река Уфа (таблица 1.1), на которой базируются пять водозаборов. Река берёт начало на северо-восточном склоне горы Юрма, вытекая из озера Уфимское в Челябин-ской области. Длина реки 918 км, площадь водозабора - 53100 км . Насчитывается 285 притоков реки длиной менее 10 км, их общая длина достигает 863 км. Почти половину своего пути река Уфа проходит за пределами Башкортостана -по Челябинской и Свердловской областям. В среднем течении она зарегулиро-вана Павловским водохранилищем ёмкостью 1400 млн.м .
Таблица 1.1- Краткая характеристика качества воды реки Уфы [27]
В проведенных Федеральным научным центром гигиены им. Ф.Ф.Эрисмана гигиенических исследованиях по оценке санитарной надёжности реки Уфы установлено, что состояние реки Уфы и её притоков является неблагополучным [27]. Санитарное неблагополучие формируется за счет недостаточной надежности санитарной охраны водоисточника и низкой самоочищающей способности реки и ее притоков.
Экологическое неблагополучие объектов внешней среды г. Уфы обусловлено наличием нефтеперерабатывающего и нефтехимического комплексов. В городе развита машиностроительная, приборостроительная и деревоперера-батывающая промышленности. Регистрируются достаточно высокие уровни загрязнения воздушного бассейна, особенно при неблагоприятных метеоусловиях.
Верхняя часть водосбора реки Уфы находится в промышленно развитом районе, и по реке и ее притокам в Павловское водохранилище попадает большое количество загрязняющих веществ, которые в значительной степени аккумулируются водохранилищем.
Наиболее существенным фактором влияния водохранилища на уровень реки, суточные расходы воды, на качество воды в районе городских водозаборов является сработка его уровня. Ранее была установлена связь показателей качества воды реки Уфы и попусков Павловской ГЭС в зависимости от сезона года [99, 100, 101]. Колебания суточных расходов при срабатывании уровня водохранилища обуславливают переход водного потока в пульсирующий турбулентный режим, следствием чего оказывается интенсивный «срыв» донных отложений.
Река Уфа является судоходной рекой, что также отражается на содержании в ней антропогенных примесей. Выявлено, что вклад судоходства в концентрацию бенз(а)пирена в водоисточнике составляет от 48 до 54 % [127].
Потенциальную опасность для загрязнения реки Уфы и её притоков представляют животноводческие объекты, расположенные в зоне ее водосбора [27]. В районах расположения животноводческих хозяйств отмечается загрязнение почвы азотом аммиака, нитратами, хлоридами, микроорганизмами, вирусами, яйцами гельминтов в радиусе до 200 м.
Однако наибольшую опасность для водоснабжения г. Уфы представляет участок реки, расположенный в районе первого по течению городского водозабора, - в этом месте реку пересекает крупный коридор продуктопроводов Уфимского северного нефтехимического промузла с сырьём и продуктами нефтепереработки, которые, в случае аварии, могут попасть в водоисточник.
1.2 Существующие и перспективные нормы качества питьевой воды в отношении антропогенных и микробиологических загрязнений
Проблема получения качественной питьевой воды в условиях загрязнения водоисточников техногенными веществами - это глобальная проблема мирового масштаба.
Но наряду с усиливающимся антропогенным воздействием одновременно пересматривается и нормативная база, регламентирующая качество питьевой воды, вводится нормирование новых показателей, снижаются абсолютные величины ранее существовавших нормативов. Ужесточение требований к качеству питьевой воды, особенно в отношении микробиологических, па-разитологических и антропогенных видов загрязнений, - общемировая тенденция [1, 140, 145, 147]. Так, во Франции разработаны новые нормы содержания броматов: до 2003 года норма определена равной 25 мкг/дм , к 2008 году планируется снижение этого показателя до 10 мкг/дм3. Норма тригалогенметанов за этот период должна изменится со 150 до 100 мкг/дм3 [140].
В США с 1998 года действует целевая программа по ужесточению требований к питьевой воде, рассчитанная на 20 лет [145]. Так, Главные национальные нормы питьевой воды США (NPDWR) устанавливают нормативы пре-
дельного содержания для 92 загрязнителей, включая мутность, 8 индикаторных микроорганизмов, 4 вида радионуклидов, 19 неорганических и 60 органических загрязнителей. Принятый в 1996 году Акт безопасной питьевой воды (SDWA) требует пересмотра и доработки Главных национальных норм питьевой воды как минимум один раз в шесть лет. Особое внимание в программе также уделено поиску новых способов и технологических решений по повышению качества очистки природных вод.
Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения и правила контроля качества воды в Российской Федерации определены в СанПиН 2.1.4.1074-01 [92].
Научно-исследовательским институтом им. А.Н. Сысина разработан новый перечень гигиенических нормативов на питьевую воду [1]. Раздел безопасности воды в эпидемическом отношении дополнен тремя новыми показателями: содержание Е. Coli - индикатор свежего фекального загрязнения, глюкозо-положительные колиформные бактерии и ооцисты криптоспоридий.
Загрязнение поверхностных источников техногенными и микробиологическими компонентами. Экологическое состояние главного водоисточника г. Уфы-реки Уфы
Поверхностные воды традиционно служат основным источником питьевого водоснабжения России. Значительный рост антропогенной нагрузки на окружающую среду вызывает снижение качества воды поверхностных источников и увеличивает риск «проскоков» веществ антропогенного происхождения в питьевую воду
Существенный вред качеству природных вод, используемых в системах водоснабжения, нанесли химизация и мелиорация сельскохозяйственных земель, недостаточное выполнение природоохранных мероприятий, сброс в водотоки и водоемы в значительных количествах недоочищенных бытовых и промышленных стоков, чрезвычайные ситуации и аварийные выбросы токсичных веществ [52].
Ухудшению качества воды поверхностных водоисточников способствует неблагоприятное распределение водных ресурсов на территории страны. На европейскую часть, где сосредоточен основной промышленный и сельскохозяйственный потенциал, приходится менее 8 % общего годового объема речного стока [77].
В развитых экономических районах воды большинства рек классифицируются как очень грязные и загрязненные. Высокий уровень загрязнения антропогенного характера отмечается на отдельных участках рек Волги, Дона, Оби, Енисея, Лены, Северной Двины, Печоры, Урала, Днепра, Днестра, Оки, Камы, Томи, Иртыша [58]. В неудовлетворительном состоянии находятся многие малые реки, их интенсивное ухудшение по качественным показателям от мечается в Волгоградской, Самарской областях, в индустриальных центрах Уральского региона (Пермская, Свердловская, Челябинская области и республика Башкортостан), а также вблизи крупных промышленных городов (Москва, Санкт-Петербург, Екатеринбург, Кемерово и др.) [58].
Несколько лучшая ситуация на севере Восточной Сибири и Дальнего Востока, где антропогенная нагрузка невелика [77], хотя последние события, связанные с загрязнением реки Амур, показывают, что некоторые водоисточники в этом регионе также подвержены интенсивному техногенному воздействию со стороны соседних государств.
В результате человеческой деятельности в водные объекты попадают тяжелые металлы, нефтепродукты, поверхностно-активные вещества, соединения азота и фосфора, ухудшается бактериологическая обстановка в водоеме. Все это приводит к значительному ухудшению качества вод в источниках хозяйственно-питьевого водоснабжения, в частности, по микробиологическим и техногенным загрязнениям [87, 89].
Основная часть микробиологических загрязнений поступает в источники водоснабжения с неочищенными или недоочищенными бытовыми сточными водами, смывается с животноводческих ферм, территории которых находятся в районах водосборов [104]. Лямблии и дизентерийная амеба попадают в водоемы с бытовыми стоками, в местах выпусков в водоприемник фекальных стоков и зонах купания населения количество цист лямблий может достигать 4-Ю экз./дм . Источником инвазии водоемов цистами балантидиев являются сбросы свиноводческих хозяйств, ооцистами криптоспоридии - в основном стоки из телятников и овцеводческих ферм. Так, изучение зараженности поверхностных водоисточников и систем водоснабжения в различных климатических зонах страны (Северо-Западный регион, Центральный район России, Дальний Восток) выявило, что все исследованные водоисточники содержат цисты лямблий и других патогенных простейших, концентрации которых зависят от места отбора проб. При этом наблюдается определенная корреляция с величиной лакто-зоположительных кишечных палочек, достигающей в этих пробах 25-90 тысяч едениц, что свидетельствует об антропогенном характере загрязнения воды цистами лямблий.
Микробиологическое загрязнение питьевой воды - одна из наиболее частых причин возникновения массовых заболеваний острыми кишечными инфекциями. Распространение водным путем ряда тяжелых инфекционных заболеваний (гепатита, болезни Коксакки, полиомиелита, серозного менингита, гастроэнтеритов, кератоконъюнктивальной лихорадки и др.), вызываемых патогенными вирусами, является установленным фактом [103, 105].
Анализ содержания техногенных загрязнений в поверхностных и подземных источниках водоснабжения показывает, что наиболее часто в воде встречаются такие загрязнения, как нефтепродукты, фенолы, пестициды, полициклические ароматические углеводороды, бенз(а)пирен, соли тяжелых металлов, синтетические поверхностно-активные вещества и другие. При этом основными источниками загрязнения являются хозяйственно-бытовые стоки и сточные воды предприятий органического синтеза, гидролизные, целлюлозно-бумажные, деревообрабатывающие, коксохимические, лакокрасочные, фармацевтические и другие производства [53, 54, 69, 71, 81,106,129].
Особую опасность представляют продукты трансформации антропогенных примесей при обеззараживании воды хлором в процессе водоподготовки. При этом образуются такие высокотоксичные и канцерогенные вещества как тригалогенметаны, хлорфенолы, хлорированные кетоны и др. [50, 61, 68, 93]. Предшественниками образования тригалогенметанов также являются природные органические соединения - такие как гуминовые и фульвокислоты, танни-ны, хиноны и аминокислоты [32, 39, 72].
Мониторинг качества воды водоисточника по показателям мутности, перманганатной окисляемости температуры в период 1994-2006 гг
Ранее методом анализа временных рядов был проведен статистический анализ изменения качества воды реки Уфы по показателям мутности, перманганатной окисляемости и температуре за период 1994-2002 гг. [122]. В качестве исходных данных были использованы усредненные значения показателей за период 7-8 дней, с общим числом 48 значений в год. Была проведена свертка указанного временного периода к "гипотетическому" году, который, по сути, является моделью годового цикла водоисточника. По монотонности изменения выбранных показателей качества воды было произведено разделение модельного года реки Уфы на сезонные периоды, в которых качество речной воды имеет характерные особенности. В частности, выделено пять годовых периодов, включая период весеннего паводка, в котором также были выделены четыре фазы.
Также ранее была произведена оценка вклада тренда, сезонной и случайной составляющей в общую изменчивость показателей мутности, перманганатной окисляемости и температуры. Было установлено, что наибольший вклад в общую изменчивость показателей качества воды водоисточника вносит сезонная компонента.
Нами проведен мониторинг качества воды реки Уфы по показателям мутности, перманганатной окисляемости и температуры в период 1994-2006 гг. с использованием среднесуточных значений показателей.
Сезонная декомпозиция временных рядов показателей проведена по аддитивной модели. В качестве тренд-циклических компонент рассмотрены ступенчатые функции среднегодовых значений (рисунок 2.2). Среднегодовые значения мутности изменяются от 4,3 мгО/дм до 8,8 мгО/дм , перманганатной окисляемости - от 2,1 мг/дм до 3,3 мгО/дм , температуры - от 7,1 С до 9,2 С. Среднемноголетнее значение мутности речной воды составляет 6,56 мг/ дм , ПМО - 2,74 мгО/дм3, температуры - 7,78 С.
Значения детерминированных компонент показателей (рисунок 2.3) показывают, что диапазон сезонных колебаний выбранных показателей качества значителен: интервал изменений мутности составляет от 1,1 мг/дм до 54,1 мг/дм3, перманганатной окисляемости - от 1,0 мгО/дм3 до 6,6 мгО/дм , максимум этих показателей приходится на конец апреля - начало мая. В отличие от окисляемости и мутности, сезонный максимум температуры (рисунок 2.3, в) приходится на конец июля - начало августа, диапазон сезонных колебаний температуры от 1 С до 18,5 С.
Методы анализа временных рядов
Уровень значимости р, вычисленный для каждой корреляции, служит главным источником информации о надежности корреляции; р - уровень представляет собой вероятность ошибки, связанной с распространением наблюдаемого результата на всю популяцию. Более высокий р - уровень соответствует более низкому уровню доверия к найденной в выборке зависимости между переменными. Например, р - уровень 0,05 показывает, что имеется 5% вероятность того, что найденная в выборке связь между переменными является лишь случайной особенностью данной выборки. При решении научно-исследовательских задач уровень значимости принимается р 0,05. Результаты, значимые на уровне/? 0,01 обычно рассматриваются как статистически значимые, а результаты с уровнем /? 0,005 или/? 0,001 как высоко значимые.
Для исследования связи между зависимой переменной у и двумя и более факторами /, х2 х„ использован метод множественной регрессии: Полученное уравнение множественной регрессии может быть использовано для прогнозирования, оптимизации процесса или управления им.
Факторы, включаемые во множественную регрессию должны отвечать следующим требованиям:
- они должны быть количественно измеримы;
- факторы не должны быть интеркоррелированы и тем более находиться в точной функциональной связи.
- факторы не должны быть мультиколлинеарны.
Включение в модель факторов с высокой интеркорреляцией может привести к неустойчивости и ненадежности коэффициентов регрессии. Для проверки интерколлинеарности факторов использовалась матрица показателей парных коэффициентов корреляции. Считается, что две переменные явно кол-линеарны, т.е. находятся между собой в линейной зависимости, если rxixj Q,7 [48].
Для оценки мультиколлинеарности факторов используется определитель матрицы парных коэффициентов корреляции между факторами. Чем ближе к нулю определитель матрицы межфакторной корреляции, тем сильнее мультиколлинеарность факторов и менее надежнее результаты множественной регрессии [48]. И, наоборот, чем ближе к единице определитель матрицы межфакторной корреляции, тем меньше мультиколлинеарность факторов.
Использование пошаговой множественной регрессии позволяет исключить из уравнения переменные, вклад которых в зависимую переменную значимо не отличается от нуля. Процедура начинается с формулировки нулевой гипотезы "Яо" о том, что регрессионный коэффициент при независимой переменной не равен нулю. Затем на основании выборок данных производится проверка нулевой гипотезы для каждого коэффициента регрессии. Если эта вероятность велика (уровень значимости нулевой гипотезы более 95% или а 0,05), то величина коэффициента Ъ признается статистически значимой. Аналогично оценивается нулевая гипотеза о статистической значимости свободного члена Ьп регрессии. Коэффициенты регрессии bj являются именованными числами, выраженными в разных единицах измерения. Поэтому трудно, а иногда и невозможно сопоставить факторы х по степени их влияния на зависимую переменную у. Для устранения этого недостатка используются следующие коэффициенты:
- коэффициент эластичности, Э ;
- бета-коэффициент, /?;
- дельта-коэффициент, А.
С помощью частных коэффициентов эластичности, а также бета - коэффициентов можно выполнить ранжирование факторов по степени их влияния на зависимую переменную, сопоставить их между собой по величине этого влияния. С другой стороны, они не позволяют непосредственно оценить долю влияния фактора в суммарном влиянии всех факторов на объясняемую переменную. Для решения этой задачи используется дельта-коэффициент.
