Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Водный объект и его водосбор - единая природная система 10
1.1. Лимнические экосистемы 11
1.2. Морские экосистемы 21
1.3. Речные экосистемы 24
1.4. Антропогенная составляющая биогенного стока рек 34
ГЛАВА 2. Материалы и методы исследования 45
2.1. Математико-статистическая обработка 45
2.2. База данных 50
ГЛАВА 3. Коэффициенты антропогенного давления на территории стран мира 56
3.1 Антропогенное воздействие на окружающую среду 56
Мир, развитие и охрана окружающей среды 56
3.2. Связь между коэффициентами антропогенного давления на территории стран мира и плотностью населения 72
ГЛАВА 4. Антропогенное давление на водосборы морей (на примере балтийского моря) 87
4.1. Физико-географическое описание Балтийского моря 87
4.2. Антропогенное давление на суббассейны Балтийского моря 91
4.3. Распределение хлорофилла а в Балтийском море в августе 2004 - 2005 гт 106
ГЛАВА 5. Антропогенное давление на водосборы водохранилищ 117
5.1. Общие сведения о водохранилищах 117
5.2. Количественные соотношения между антропогенным давлением на водосборы водохранилищ и качеством их вод 121
ГЛАВА 6. Антропогенное давление на водосборы озер 137
6.1. Основные проблемы лимнологии 137
6.2. Количественные соотношения между поступлением биогенных элементов в озера и антропогенным давлением на их водосборные бассейны 142
6.3. Количественные соотношения между коэффициентами антропогенного давления на водосборы озер и качеством их вод 147
Выводы 170
Список литературы 172
Приложения 185
- Антропогенная составляющая биогенного стока рек
- Связь между коэффициентами антропогенного давления на территории стран мира и плотностью населения
- Распределение хлорофилла а в Балтийском море в августе 2004 - 2005 гт
- Количественные соотношения между антропогенным давлением на водосборы водохранилищ и качеством их вод
Введение к работе
В последнее время все большее внимание уделяется
гидроэкологическим ситуациям (удовлетворительная: «индекс
загрязненности воды» ИЗВ <0,3-1; напряженная: ИЗВ 1-2,5; конфликтная: ИЗВ 2,5-4; кризисная: ИЗВ 4-6; катастрофическая: ИЗВ 6-10 и более), под-которыми понимаются важные для жизни и деятельности людей, функционирования экологических систем состояния вод и связанных с ними других компонентов природы. Приоритет при этом отдается негативным (проблемным) ситуациям. Такое положение обусловлено ключевой ролью водного компонента окружающей природной среды и появлением всевозрастающего числа симптомов, свидетельствующих о его неблагополучии во многих районах мира и нашей страны. Это тем более важно, что гидроэкологические ситуации в известной мере служат и «зеркалом» общей экологической обстановки (Коронкевич и др., 1995).
Гидросфера служит естественным аккумулятором большинства загрязняющих веществ, поступающих непосредственно в атмосферу или литосферу. Это связано с наличием глобального цикла круговорота воды, со способностью воды к растворению различных газов и минеральных солей, а также с тем, что любой водоем служит своего рода ямой, куда вместе с потоками воды смываются с суши всевозможные твердые частицы. Кроме того, вода в силу своего широкого использования в промышленности, сельском хозяйстве, в быту подвержена и непосредственному антропогенному загрязнению. Вместе с тем, будучи естественной средой обитания живых организмов (гидробионтов), вода находится в динамически равновесном состоянии обмена биогенными веществами с водной биотой. Присутствие загрязняющих веществ в водной среде, чуждых живой природе, оказывает влияние на процессы жизнедеятельности отдельных живых организмов и на функционирование всей водной экосистемы.
При изучении процессов загрязнения водных объектов установлено, что им свойственны определенные закономерности, основными из которых
5 являются: 1) неравномерность загрязнения водных объектов на территории страны; 2) периодически возникающие аварийные ситуации, сопровождающиеся массовыми выбросами загрязняющих веществ в водные объекты; 3) формирование устойчивых областей загрязнения, обусловленных постоянным поступлением в водные объекты промышленных, сельскохозяйственных и бытовых сточных вод (Красовский, Егорова, 1991).
Принято считать, что в промышленно развитых регионах на долю промышленных сточных вод приходится 70-80%, примерно 20% — на хозяйственно-бытовые (коммунальные) стоки, а остальное падает на долю сельскохозяйственных стоков. По данным Государственного гидрологического института, среднегодовые возобновляемые водные
ресурсы России оцениваются в 4348 км в год, включая подземные воды, дренируемые речными системами. По абсолютной величине водных ресурсов Россия занимает второе место в мире после Бразилии. Однако среди шести стран, обладающих наибольшими водными ресурсами (Бразилия, Россия, Канада, США, Китай, Индия), по водообеспеченности населения Россия занимает третье место, а по водообеспеченности территории -последнее.
В среднем по стране соотношение между потреблением (70 км ) и ресурсами очень благоприятно и не превышает 1,6%. Однако из-за крайней неравномерности распределения водных ресурсов и потребностей в воде, очень большой их изменчивости во времени, высокой степени загрязненности многие регионы России имеют серьезные проблемы с водообеспечением населения, особенно в плотнонаселенных районах.
При выявлении причин негативных гидроэкологических ситуаций следует учитывать, что водные объекты представляют собой гидрологические системы, неразрывно связанные с водными ресурсами водосборов, и служат, таким образом, индикаторами состояния геосистем суши. Результаты современных исследований свидетельствуют о том, что
первопричинами большинства гидроэкологических кризисов чаще всего бывают процессы, происходящие на их водосборах.
В настоящее время понятие «водный объект как составная часть ландшафта» получило всеобщее признание. При современном уровне наших знаний трудно найти правильное объяснение процессов, происходящих в водных объектах, в отрыве от изучения их водосборных бассейнов.
Экологическая значимость водосбора для водных объектов определяется суммой характеристик, отражающих его физико-географические, социально-политические и экономико-хозяйственные особенности. Однако до их пор остается неясным, какие из этих характеристик являются наиболее информативными (наиболее значимыми) при установлении количественных соотношений между характеристиками водосборов и качеством вод различных водных объектов.
В связи с изложенным всесторонний анализ водосборных и водных бассейнов представляет собой актуальную задачу, так как при успешном ее решении оказывается возможным установить первопричины экологических изменений, осуществить прогноз состояния водных экосистем, провести необходимые природоохранные мероприятия и разработать систему управления антропогенными нагрузками на прибрежные регионы.
Цель диссертационного исследования состояла в разработке новых интегральных подходов к оценке антропогенного воздействия на водосборные и водные бассейны различных водных объектов (озер, водохранилищ, морей). Для достижения поставленной цели было необходимо решить следующие задачи:
создать базу данных, содержащую сведения о морфометрических, гидрографических, административно-территориальных, гидрохимических и гидробиологических характеристиках водных объектов и их водосборных бассейнов;
обосновать наиболее информативный показатель антропогенного воздействия на водосборные бассейны;
- выявить количественные соотношения между антропогенным
воздействием (давлением) на водосборные бассейны различных водных
объектов и качеством их вод;
- разработать новый подход к оценке антропогенной и природной
составляющих поступления биогенных элементов в Балтийское море, в озера
и водохранилища мира.
Научная новизна работы.
Установлено, что коэффициенты антропогенного давления, рассчитываемые по данным о плотности населения, являются интегральными показателями антропогенного воздействия на водосборы различных водных объектов (озер, водохранилищ, морей).
Предложено два подхода к анализу водосборных бассейнов. Первый базируется на оценке антропогенного давления на различные территории, включая водосборные бассейны, второй - на оценке информационной энтропии конечного ансамбля событий Шеннона.
Выявлены значимые регрессионные уравнения, связывающие коэффициенты антропогенного давления на водосборы озер и водохранилищ с их гидрохимическими, гидробиологическими и биохимическими характеристиками.
Проведена количественная оценка антропогенного давления на различные суббассейны Балтийского моря (для водосборов стран бассейна Финского залива, Ботнического залива, Рижского залива, Западной и Центральной Балтики).
Предложен новый способ оценки антропогенной и природной составляющих поступления биогенных элементов в Балтийское море и пресноводные озера.
Практическая значимость. Результаты работы позволяют выработать рекомендации по природоохранным мероприятиям, направленным на управление антропогенными нагрузками, и обеспечивающим сохранение
8 водных объектов на олиготрофном или мезотрофном уровнях и ограничивающим их переход в эвтрофное состояние.
На защиту выносятся следующие научные положения:
Коэффициент антропогенного давления - интегральный показатель антропогенного воздействия на различные территории (стран, городов, водосборных бассейнов).
Количественные соотношения между коэффициентами антропогенного давления и гидрохимическими, гидробиологическими и биохимическими показателями состава и свойств вод водных объектов (озер, водохранилищ).
Новый подход к оценке природной и антропогенной составляющих поступления биогенных элементов в водные объекты.
Российская Федерация по сравнению с другими странами не оказывает наибольшего антропогенного давления ни на один из суббассейнов Балтийского моря.
Достоверность научных положений и выводов обусловлена применением современных методов математико-статистической обработки данных, проведением натурных исследований, и подтверждается полученными результатами.
Личный вклад автора заключается в участии в создании базы данных, содержащей сведения о морфометрических, гидрографических, административно-территориальных, гидрохимических и гидробиологических характеристиках водных объектов и их водосборных бассейнов; в постановке проблемы, методическом обеспечении ее решения и анализе полученных результатов.
Апробация работы. Результаты исследования докладывались и обсуждались: на итоговых сессиях Ученого Совета Российского Государственного Гидрометеорологического Университета (Санкт-Петербург, 2004, 2005); на V и VI международных экологических форумах «День Балтийского моря» (Санкт-Петербург, 2004, 2005); на VII
9 международной специализированной выставке и конференции «Акватерра-2004» (Санкт-Петербург, 2004); на SEGUE's 2nd Follow-up Seminar (Хельсинки, Финляндия, 2005); на III международной конференции «Экологические и гидрометеорологические проблемы больших городов и промышленных зон» (Санкт-Петербург, 2005).
Антропогенная составляющая биогенного стока рек
Вопрос о показателях, которые были бы специфичны для антропогенного эвтрофирования, обсуждался в течение последнего десятилетия многими специалистами. Вместе с тем, как отмечалось многими исследователями, ни один из методов не позволяет уверенно констатировать антропогенное эвтрофирование. Особенные трудности представляет диагностирование антропогенного эвтрофирования на раннем этапе.
Общее признание в качестве основных стимуляторов эвтрофирования получили азот и фосфор. Общеизвестно также, что содержание различных форм фосфора и азота в водотоках и водоемах возрастает вследствие поступления промышленных, коммунальных и сельскохозяйственных стоков, так как в составе любых стоков содержатся азот и фосфор различного происхождения. Однако разделить эти вещества на Появившиеся в результате деятельности человека и природные (в результате механической и химической эрозии и других природных процессов) существующими аналитическими методами невозможно, (Россолимо,1977). Между тем знание антропогенных источников эвтрофирующих веществ и количественная оценка их поступления в водотоки и водоемы открыли бы новые, более широкие возможности прогноза эвтрофирования, нарушения водных экосистем.
Азот и фосфор, вовлекаемые в результате деятельности человека в техногенные миграционные потоки, затем практически полностью переводятся в природные. Биогенные элементы, генетически связанные с техногенной геохимической миграцией, поступают вначале в водотоки, а затем в конечный бассейн. Но значительная часть выводимых из техногенных потоков веществ не мигрирует с речными водами в конечные бассейны и, вероятно, накапливается на территории речных бассейнов, ибо в замыкающих створах водотоков (рек) не наблюдается такого значительного увеличения биогенных элементов, какого можно было бы ожидать (Глазовский, 1976). Поэтому оценка источников эвтрофирующих веществ еще не может служить показателем их поступления в водоемы.
Несмотря на серьезные затруднения и недостаточную разработку методов исследования, работы, посвященные количественной оценке источников эвтрофирующих веществ для разных территорий, привлекают все большее внимание. Правда, оценки подобного рода носят сугубо приближенный характер, нередко их точность имеет пределы порядка (примером может служить оценка техногенного геохимического давления и его модуля для бассейнов морей Советского Союза (Глазовский, 1976), а также характеристики, приводимые для различных лимнических систем (Россолимо, 1977).
Согласно (Максимова, 1979; Хрисанов, Осипов, 1993), совершенно очевидна необходимость не только количественной оценки источников эвтрофирующих веществ и техногенного геохимического давления в бассейне, но и дифференцированной количественной оценки антропогенной составляющей биогенного стока рек в замыкающем створе, тем более, что поставка биогенных элементов реками, как правило, является основной приходной статьей баланса биогенных элементов в озерах и внутренних морях.
Количественное определение антропогенной составляющей биогенного стока рек и ее многолетней динамики необходимо для оценки существующего положения и прогнозирования эвтрофирования конечных водоемов. В условиях значительных межгодовых колебаний водного стока рек и наличия, как правило, положительной корреляции его с солевым, органическим и биогенным стоками очень трудно констатировать на раннем этапе, тем более количественно оценить, антропогенную составляющую стока рек, особенно, если последний еще не выходит за пределы многолетних природных колебаний, обусловленных колебаниями водности речного стока (Максимова, 1979). В связи с изложенным в работе (Максимова, 1979) была поставлена задача по установлению критериев антропогенного эвтрофирования речного стока на ранних этапах и изыскания возможности количественной оценки его антропогенной составляющей. В рассматриваемой работе разработка критериев и методики расчетов проводилась на примере Волги, для замыкающего створа которой имеется ряд наблюдений по биогенному стоку за длительный период, начиная с 1967 г. (Барсукова, 1971) и в последующие годы, включая 1975 г. (Катунин, 1977).
Критерии антропогенного эвтрофирования речного стока. Несмотря на многолетний ряд наблюдений по биогенному стоку Волги, сложность дифференциации антропогенной составляющей заключается в том, что биогенный речной сток является интегральным результатом целого ряда природных и антропогенных факторов, таких как водность года, водность и продолжительность половодья, воздействие последовательного ввода в действие каскада водохранилищ и, наконец, воздействие промышленных, бытовых и сельскохозяйственных стоков. Ключом к вычленению фактора антропогенного эвтрофирования речного стока на ранней стадии, когда общий вынос биогенных элементов еще не выходит за пределы природных колебаний, послужили соотношения в речном стоке биогенных элементов и их форм. Это обусловлено, во-первых, тем, что соотношение биогенных элементов и их форм в сточных водах иное, чем в природных, поступающих с водосборной площади. Во-вторых, как показал регрессионный анализ, если годичный вынос биогенных элементов волжскими водами (в замыкающем створе) имеет жесткую положительную связь с водностью года, то соотношение биогенных элементов и их форм в речном стоке от колебаний водности года не зависит, о чем свидетельствует отсутствие корреляции между последними. Таким образом, автору рассматриваемой статьи удалось абстрагироваться от колебаний водности. Наиболее показательным индикатором антропогенного поступления азота и фосфора в водотоки и водоемы может быть их отношение к минеральному растворенному кремнию, как реперу, содержание которого за счет антропогенных факторов не возрастает.
Анализ полученных материалов позволил автору сделать заключение, что влияние антропогенного эвтрофирования в бассейне Каспийского моря на волжский сток в море начало сказываться лишь с конца 60-х годов, когда было отмечено заметное последовательное уменьшение отношения минерального растворенного кремния к азоту и фосфору за счет относительного увеличения содержания последних в волжском стоке, а также некоторое возрастание азота относительно фосфора, антропогенное поступление которого было меньше. Близкие показатели соотношения биогенных элементов в водах Каспийского моря и в волжском стоке двух рассмотренных в работе периодов указали на их эволюционную обусловленность, а весьма заметное расхождение соотношений биогенных элементов в каспийских водах и водах материкового стока, отмеченное с конца 60-х годов, говорит о грядущем сдвиге сбалансированности биогенных элементов в море, и в первую очередь в Северном Каспии.
Связь между коэффициентами антропогенного давления на территории стран мира и плотностью населения
Основной целью данного раздела является выявление количественных соотношений между коэффициентами антропогенного давления на территории различных стран и плотностью населения. При этом было необходимо решить следующие задачи:
- рассчитать коэффициенты антропогенного давления на территории стран мира;
- описать изменчивость коэффициентов антропогенного давления на территории стран мира и плотности населения в данных странах;
- выявить регрессионное уравнение между коэффициентами антропогенного давления на территории разных стран и плотностью населения.
Как следует из раздела 3.1, за интегральный показатель антропогенного воздействия (или давления) на экосистемы, а также роли хозяйственной деятельности в их разрушении может быть принят коэффициент антропогенного давления, который рассчитывается следующим образом:
В ранее опубликованных работах (Фрумин, 1999) уже предпринимались попытки установить связь между коэффициентами антропогенного давления и плотностью населения. При этом была установлена статистически значимая положительная корреляция ( коэффициент корреляции составил 0,96), а также рассчитано соответствующее уравнение регрессии. Однако данные зависимости были получены на относительно ограниченном исходном материале (для 16 стран). Поэтому представлялось целесообразным привлечь дополнительные материалы и продолжить исследования в данном направлении.
Энергопотребление на единицу территории в данной стране определялось по следующей формуле:
Расчет коэффициентов антропогенного давления и безразмерной плотности населения представлен в Приложении 5.
Для определения функциональной связи между коэффициентами антропогенного давления и плотностью населения, исследуемые данные были подвергнуты регрессионному анализу (пакет статистических программ Statistica 5.5). Данный метод позволяет получить линейное уравнение регрессии для двух переменных величин. В качестве таких переменных при анализе были использованы прологарифмированные значения К и безразмерной плотности населения ПН . Уровень значимости при проведении анализа был принят 95 %.
С целью получения зависимости между коэффициентами антропогенного давления и плотностью населения на территории стран мира нами были рассчитаны по формуле 3.1 и проанализированы значения К для 185 стран мира (38 европейских стран, 49 азиатских стран, 47 стран на африканском континенте, 38 стран в Северной и Южной Америках, 12 стран - в Австралии и Океании). Причем среднемировое энергопотребление (формула 3.3) получилось равным 92073 кВт-ч/км2.
Значения К изменяются в широких пределах: от 714 и 499 для Макао и Сингапура до 0,0006 и 0,0009 для Бенина и Чада соответственно (таблица 3.5). При этом значения К, равные 1, характеризуют страны с энергопотреблением, равным среднемировому. Число стран со значениями К 1 и К 1 (условно страны с «малым» и «большим» антропогенным давлением) примерно одинаково и составляет 97 и 88 соответственно. Среднемировое значение коэффициента антропогенного воздействия равно 11,92. Статистическое распределение прологарифмированных по десятичному основанию значений коэффициентов антропогенного давления (К) представлено на рис. 3.7, в Приложении 6.
Распределение хлорофилла а в Балтийском море в августе 2004 - 2005 гт
В настоящее время основные экологические проблемы Балтийского моря связаны с эвтрофированием, вредными и токсичными соединениями, разливами нефти, видами-вселенцами и химическими боеприпасами, захороненными в море после Второй Мировой войны.
Эвтрофирование, особенно в экстремальных ситуациях, сопровождается цветением водорослей, которое часто приводит к низким концентрациям кислорода в период их отмирания (Фрумин, 2002; Дмитриев, Фрумин, 2004).
В связи с этим цель нашего исследования заключалась в поиске соотношений между концентрациями хлорофилла а и различными гидрохимическими и физическими параметрами и в оценке распределения хлорофилла а в Балтийском море в августе 2004 г. и 2005 г.
В период экспедиции Балтийского плавучего университета в августе 2004 г. были исследованы 47 станций в различных районах моря (Финский залив, Центральная Балтика, Калининградский и Борнхольмский полигоны). Для определения концентраций хлорофилла а были использованы флюориметр и метод, предложенный В. Moss. Метод, предложенный В. Moss, был применен участником экспедиции А.А. Максимовым, а флюориметр был использован для определения хлорофилла а Г.Т. Фруминым.
Флюориметр имеет два диапазона измерений: XI - при содержании хлорофилла а от 0 до 10 мг/м и разрешение 0,03 мг/м , Х2 - при содержании хлорофилла а от 0 до 100 мг/м3 и разрешении 0,05 мг/м3. Максимальная глубина погружения флюориметра - 500 м. принцип действия прибора основан на сравнении интенсивности прямого и отраженного от водной поверхности светового луча в определенном диапазоне длин волн, соответствующего спектру хлорофилла а (650-750 нм).
Регрессионный анализ позволил выявить следующее уравнение, связывающее концентрации хлорофилла а, установленные двумя вышеуказанными методами (рис. 4.6.).
[Chi a (Moss)] = 2,58 [СМ а (флюориметр)] - 0,66 (4.6.)
N = 25,r = 0,937, г2 = 0,879, ау(х) = 1,154, FP = 166,9, FT = 4,26, FP/FT = 39,2
Здесь п - количество наблюдений, г - коэффициент корреляции, г2 -коэффициент детерминации, ау(х) - стандартная ошибка, FPttFT- расчетное и табличное значения критерия Фишера для уровня значимости 95%.
Как следует из приведенных статистических показателей, уравнение (4.6.) значимо (Fp FT) и может быть использовано для прогнозирования, так как Fp 4Ff Кроме этого, были выявлены количественные соотношения между концентрациями хлорофилла а и различными химическими и физическими показателями (соленость, щелочность, температура, процент насыщения воды кислородом, концентрация растворенного кислорода, рН, неорганический фосфор, кремний, нитраты и нитриты). Первичные данные для анализа приведены в табл. 4.17 и 4.18.
Как следует из данных, приведенных в табл. 4.20., все модели значимы (FP FT) и могут быть использованы для прогнозирования концентраций хлорофилла а при наличии данных о солености или щелочности. Используя этот результат, мы провели ориентировочные расчеты концентраций хлорофилла а в различных районах Балтийского моря.
Для оценки качества вод Балтики в зависимости от содержания хлорофилла а была использована классификация, предложенная финскими специалистами и приведенная в работе (The state..., 2001) (Табл. 4.20. и Как следует из приведенных данных, качество вод восточной части Финского залива (Российские территориальные воды) в августе 2004 г. на 72,7% может быть охарактеризовано как удовлетворительное и на 27,3% -как хорошее.
В ходе экспедиции 2005 г. были определены концентрации хлорофилла а в поверхностных слоях воды различных районов Балтийского моря. Данные проведенных наблюдений представлены в табл. 4.22. и на рис. 4.12 -4.14.
Приведенные данные свидетельствуют о уменьшении концентраций хлорофилла а в направлении с востока на запад. Наибольшие концентрации хлорофилла а зафиксированы в восточной части Финского залива, что связано с поступлением большого количества биогенных веществ (азота, фосфора) в Невскую губу со стоком реки Невы и ее рукавов.
Количественные соотношения между антропогенным давлением на водосборы водохранилищ и качеством их вод
В дальнейшем в качестве морфометрических характеристик водохранилищ, рассматриваемых в данном исследовании, использованы площадь водосбора (F), площадь водохранилища (/), объем водохранилища (V), средняя и максимальная глубина водоема (НСР и Нмак), длина береговой линии (L). Гидрографическая характеристика - время условного водообмена (г). В качестве административно-территориальной характеристики использована величина плотности населения (ПН) (табл. 5.2). Эти первичные характеристики были преобразованы для получения соответствующих морфометрических показателей, таких как «удельный водосбор» (AF = F/f), «показатель Шиндлера» (Z = (F + J)/V), «показатель открытости» (//НСР), «коэффициент емкости» (Дср/Нжк) (показатель однородности рельефа дна, косвенно характеризующий однородность условий для донных животных). Кроме того, в ряде случаев был использован индекс антропогенной нагрузки на водные ресурсы водосбора (АНВР). Наряду с этим для анализа были рассмотрены такие соотношения как L/Vn НСр/т(табл. 5.3. и 5.4.).
Для последующего регрессионного анализа в качестве показателя состояния водохранилища было выбрано отношение концентраций общего азота к общему фосфору {ЫОБЩ РОБЩ)- Выбор этого отношения обусловлен следующими соображениями.
Отношение общего азота к общему фосфору в водоеме указывает на степень эвтрофикации его водной экосистемы. Для сильно гумифицированных внутренних водоемов ЫОБЩ РОБЩ имеет порядок 100 и более; для самых чистых олиготрофных и мезотрофных водных объектов -30-40; для эвтрофных водоемов, находящихся под очевидным антропогенным воздействием, - 15-25; для гипертрофных водоемов - 12-18 (до 3-5). В грунтовом стоке ЫОБЩ РОБЩ равно 200 и более; в стоке с лесных территорий - 150-200; в ручьях, дренирующих распаханные территории - 7-8; в сточных водах животноводческих хозяйств и городов - 3-8 (Алекин и др., 1985; Дмитриев, 1995).
Данные, представленные в табл. 5.3, были использованы для проведения регрессионного анализа с целью установления наиболее информативных показателей (дескрипторов). В качестве независимой переменной было выбрано отношение lg(NОБЩ РОБЩ)- Использование логарифмов обусловлено весьма значительной вариацией величин ИОБЩ РОБЩ- Так, для Воронежского водохранилища ИОБЩ РОБЩ = 2,0, а для Новосибирского водохранилища ИОБЩ РОБЩ = 46,2. Информативность дескрипторов оценивали величиной коэффициента детерминации (г) и расчетного значения критерия Фишера (FF) Результаты проведенного регрессионного анализа представлены в табл. 5.5.
Как следует из приведенных данных, наиболее значимым (наиболее информативным) показателем является величина IgK при уровне значимости а = 5%, характеризующая антропогенное давление на водосборы водохранилищ. Менее значимы log(AHBP) и IgL/V. Использование других характеристик не позволило получить статистически значимые математические модели. Отметим, что для п = 14 (количество рассмотренных водохранилищ) табличное (критическое) значение критерия Фишера равно 4,67 (FT = 4,67). Иными словами, уравнение может быть признано значимым, если FP 4,67.
Рис. 5.2 и 5.3., а также табл. 5.6. иллюстрируют количественные соотношения между величинами lg(NoEiu,:PoBUj) и IgK .
Как следует из данных, приводимых в табл. 5.6., статистические характеристики (п, г, r/a, а/аа b/ab) полностью соответствуют условиям (2.1).
Более того, зафиксирована (рис. 5.3) тесная регрессионная связь между наблюдаемыми и рассчитанными по уравнению линейной регрессии величинами ЩБЩ- РОБЩ Как следует из приведенных данных, чем больше величина антропогенного давления на водосборы водохранилищ lg(K ), тем меньше величина отношения (ИОБЩ:РОБЩ), характеризующая степень эвтрофикации водоема, то есть, тем в большей степени эвтрофирован водоем.
Согласно (Ландау, 1981), прежде чем приступить к нахождению уравнений, содержащих несколько независимых переменных, необходимо получить матрицу взаимных корреляций выбранных параметров(переменных) и исключить из совместного рассмотрения параметры, обладающие высоким коэффициентом взаимной корреляции (например, больше 0,7).
