Статистические аспекты внутрисуточных колебаний показателей качества воды (на примере Камского водохранилища)

Авторы

  • Т.Н. Синцова Горный институт УрО РАН
  • А.П. Лепихин Горный институт УрО РАН
  • Л.Ю. Левин Горный институт УрО РАН
  • А.В. Богомолов Горный институт УрО РАН
  • О.М. Розенталь Институт водных проблем РАН

DOI:

https://doi.org/10.7242/2658-705X/2025.4.2

Ключевые слова:

дисперсионный анализ, среднее арифметическое, дисперсия, Камское водохранилище

Аннотация

Водные объекты, расположенные в зонах активного техногенеза, характеризуются существенной временной изменчивостью гидрохимических показателей качества воды. При проведении традиционного мониторинга водных объектов с отбором проб воды стандартными батометрами определяются значения контролируемых показателей качества воды, как правило, с характерным временным усреднением ~ 10 секунд. Возникает проблема, как данные показатели соотносятся с их среднесуточными значениями. Каков должен быть минимальный период усреднения, для того чтобы получать объективные среднесуточные значения рассматриваемых показателей качества воды? В работе для решения данной задачи рассмотрено применение дисперсионного анализа ежесекундных и 5-минутных наблюдений электропроводности и мутности воды для двух участков Камского водохранилища: в районе Чусовского плеса г. Перми и в районе г. Березники. Показано, что необходимо проводить контроль качества воды на основе оценки не «мгновенных», а интегральных методов отбора проб с временным масштабом усреднения не менее 10 минут для Камского водохранилища в районе г. Перми. В то же время для Камского водохранилища в районе г. Березники подтверждается необходимость проведения отбора проб интегральным методом с усреднением не менее 1,5 минут.

Поддерживающие организации
Сбор полевых материалов и первичная их статистическая обработка выполнены при финансовой поддержке РНФ в рамках проекта № 19-77-30008П; дисперсионный анализ материалов выполнен при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования РФ в рамках государственного задания Горного института УрО РАН «Исследование закономерностей эволюции гидросферы в районах интенсивного недропользования с целью минимизации экологического риска и обеспечения устойчивости водопользования» (рег. номер НИОКТР: 124020500053-6), также в рамках темы № FMWZ-2025-0002 государственного задания ИВП РАН (номер государственной регистрации 125030703344-8).

Биографии авторов

  • Т.Н. Синцова, Горный институт УрО РАН

    ведущий инженер лаборатории проблем гидрологии суши, Горный институт УрО РАН – филиал Пермского федерального исследовательского центра УрО РАН («ГИ УрО РАН»)

  • А.П. Лепихин, Горный институт УрО РАН

    доктор географических наук, профессор, заведующий лабораторией проблем гидрологии суши, «ГИ УрО РАН»

  • Л.Ю. Левин, Горный институт УрО РАН

    доктор технических наук, чл.-корр. РАН, директор «ГИ УрО РАН»

  • А.В. Богомолов, Горный институт УрО РАН

    кандидат технических наук, старший научный сотрудник лаборатории проблем гидрологии суши, «ГИ УрО РАН»

  • О.М. Розенталь, Институт водных проблем РАН

    доктор технических наук, профессор, главный научный сотрудник лаборатории управления водными ресурсами, Институт водных проблем РАН («ИВП РАН»)

Библиографические ссылки

Лепихин А.П., Любимова Т.П., Возняк А.А., Паршакова Я.Н., Богомолов А.В., Ляхин Ю.С. Особенности регулирования качества воды при ее селективном заборе из водохранилищ // Водное хозяйство России: проблемы, технологии, управление. 2017. № 3. С. 56-68.

Лепихин А.П., Любимова Т.П., Богомолов А.В., Опутин М.А., Синцова Т.Н. Особенности внутрисуточных колебаний показателей качества воды, наблюдаемых в Камском водохранилище // Географический вестник. 2024. №3 (70). С. 70-82.

Синцова Т.Н., Опутин М.А. Внутрисуточные колебания качества воды Камского водохранилища // Успехи современного естествознания. 2024. №8. С. 30-35.

Torres C., Gitau M.W., Paredes-Cuervo D. et al. Evaluation of sampling frequency impact on the accuracy of water quality status as determined considering different water quality monitoring objectives // Environ Monit Assess. 194, 489. 2022.

Hayes E.K. and Gagnon G.A. From capture to detection: A critical review of passive sampling techniques for pathogen surveillance in water and wastewater // Water Research 261. 2024. 122024. P. 1-14.

da Luz N., Tobiason J.E., Kumpel E. Water quality monitoring with purpose: Using a novel framework and leveraging long-term data // Science of the Total Environment 818. 2022. 151729. P. 1-12.

de Almeida R.G.B., Lamparelli M.C., Dodds W.K. et al. Sampling frequency optimization of the water quality monitoring network in São Paulo State (Brazil) towards adaptive monitoring in a developing country // Environ Sci Pollut Res 30, 111113–111136. 2023.

Thompson J., Pelc C.E., Jordan T.E. Water quality sampling methods may bias evaluations of watershed management practices // Science of the Total Environment 765 (2021) 142739. P. 1-8.

Babitsch D., Berger E., Sundermann A. Linking environmental with biological data: Low sampling frequencies of chemical pollutants and nutrients in rivers reduce the reliability of model results // Science of the Total Environment, 772, 145498. 2021. P. 1-23.

USGS. Next generation water observing system: Delaware river basin // U.S. Geological Survey. 2021.

Haskell, B.R., Dhiyebi, H.A., Srikanthan, N., Bragg, L.M., Parker, W.J., Giesy, J.P., et al., 2024. Implementing an adaptive, two-tiered SARS-CoV-2 wastewater surveillance program on a university campus using passive sampling. Sci. Total Environ. 912, 168998. 2024.

Law I. Application of passive sampling for the monitoring of microbiological contaminants in aquatic systems. Fulfilment for the degree of master of science in pathobiology. 2024.

Интернет-адрес Valeport MIDAS ECM https://www-valeport-co-uk

Lyubimova T., Lepikhin A., Parshakova Ya., Konovalov V., Tiunov A. Formation of the density currents in the zone of confluence of two rivers // J. Hydrol. 2014. V.508. P.328-342.

Кобзарь А.И. Прикладная математическая статистика. Для инженеров и научных работников. М.: ФИЗМАТЛИТ. 2006. 816 с.

Statistica компании StatSoft [StatSoft [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www. statsoft.ru].

Р 52.24.353–2012 Отбор проб поверхностных вод суши и очищенных сточных вод. Ростов-на-Дону. Росгидромет. ФГБУ «ГХИ», 2012. 40 с.

Keppel, G. Design and analysis: A researcher’s handbook (3rd ed.). Englewood Cliffs: Prentice-Hall, Inc. 1991.

Загрузки

Опубликован

2026-01-20

Выпуск

№ 4 (2025)

Раздел

Исследования: теория и эксперимент

Как цитировать

Синцова, Т., Лепихин, А., Левин, Л., Богомолов, А., & Розенталь, О. (2026). Статистические аспекты внутрисуточных колебаний показателей качества воды (на примере Камского водохранилища). Вестник Пермского федерального исследовательского центра, 4, 17-35. https://doi.org/10.7242/2658-705X/2025.4.2