Оценка наличия связей между показателями содержанием органического веществ и размерными фракциями гранулометрического состава донных отложений
Безусловно, что оценка наличия корреляционных связей между показателями является важным научным инструментом прогнозирования свойств материалов и прогнозирования процессов. В публикаций, в которых приводится комплексная оценка взаимосвязей между показателями донных отложений подчеркивается многофакторность влияния на динамику процессов и необходимость учитывать как можно большее количество факторов и параметров [146-156].
В ходе исследований был проведен корреляционный анализ между содержанием фракций с определенным размером зерна частиц донных отложений и содержанием органического вещества в пробах образцов донных отложений в образцах донных отложений водохранилищ (таблицы 1 и 2).
По результатам корреляционного анализа между массовым содержанием фракций донных отложений с определенным размером зерна и содержанием органического вещества установлены достаточно высокие уровни значений зависимостей между фракциями с размером зерен в пределах от 0,16 мм и ниже (Таблица 1). Самые большие значения коэффициентов корреляции между содержанием фракций с определенным размером зерна частиц и содержанием органического вещества относятся к фракциям с размером зерна частиц меньше 0,1 мм (таблица 3).
Таблица 1 - Содержание органического вещества и массовые доли фракций с определенным размером зерна частиц в образцах проб донных отложений Верхнетобольского водохранилища
|
Номера проб |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
|
Содержание органического вещества, % |
0,69 |
1,14 |
0,30 |
0,41 |
0,25 |
0,22 |
0,66 |
0,83 |
|
Размеры зерен фракций, мм |
Массовые доли фракций с определенным размером зерна частиц, % |
|||||||
|
>2,50 |
10,33 |
9,48 |
11,50 |
8,65 |
3,85 |
20,19 |
11,68 |
3,98 |
|
1,60-2,50 |
6,17 |
6,61 |
4,81 |
5,32 |
5,22 |
6,38 |
7,51 |
46 |
|
1,00-1,60 |
9,42 |
9,89 |
7,92 |
8,17 |
11,92 |
6,98 |
10,27 |
7,73 |
|
0,63-1,00 |
10,62 |
12,80 |
17,18 |
14,77 |
24,08 |
5,24 |
12,39 |
8,13 |
|
0,40-0,63 |
11,49 |
13,98 |
26,37 |
25,50 |
26,09 |
6,21 |
14,90 |
12,39 |
|
0,315-0,40 |
5,09 |
5,13 |
7,65 |
6,71 |
6,58 |
2,75 |
5,90 |
4,92 |
|
0,20-0,315 |
16,32 |
11,75 |
12,65 |
16,38 |
12,04 |
21,76 |
13,41 |
31,85 |
|
0,16-0,20 |
2,88 |
2,18 |
1,94 |
2,06 |
1,75 |
10,48 |
2,26 |
2,35 |
|
0,10-0,16 |
17,85 |
10,51 |
4,80 |
7,58 |
4,37 |
17,10 |
13,23 |
17,92 |
|
0,063-0,10 |
3,68 |
5,90 |
1,68 |
2,23 |
1,29 |
1,18 |
4,08 |
2,21 |
|
0,050-0,063 |
2,72 |
1,52 |
0,61 |
0,72 |
0,49 |
0,33 |
1,49 |
1,25 |
|
<0,050 |
3,25 |
10,00 |
2,88 |
1,90 |
2,18 |
1,28 |
2,72 |
3,06 |
Таблица 2 - Содержание органического вещества и массовые доли фракций с определенным размером зерна частиц в образцах проб донных отложений Каратомарского водохранилища
|
Номера проб |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
Содержание органического вещества, 5 |
0,61 |
0,10 |
0,05 |
0,24 |
0,31 |
0,37 |
0,15 |
0,19 |
0,29 |
|
Размеры зерен фракций |
Массовые доли фракций с определенным размером зерна частиц, % |
||||||||
|
>2,50 |
1,77 |
0,56 |
4,04 |
0,09 |
0,24 |
71,41 |
16,43 |
5,02 |
7,11 |
|
1,60-2,50 |
2,66 |
0,45 |
2,48 |
0,44 |
0,40 |
5,91 |
7,19 |
10,98 |
1,90 |
|
1,00-1,60 |
5,58 |
1,60 |
8,07 |
2,77 |
2,45 |
6,01 |
9,77 |
19,50 |
2,67 |
|
0,63-1,00 |
9,27 |
6,12 |
17,28 |
10,71 |
10,71 |
4,21 |
7,67 |
20,75 |
5,73 |
|
0,40-0,63 |
12,52 |
18,01 |
26,45 |
25,86 |
23,47 |
4,87 |
10,47 |
25,26 |
10,61 |
|
0,315-0,40 |
7,37 |
9,44 |
7,39 |
7,89 |
9,88 |
1,61 |
3,83 |
3,88 |
7,00 |
|
0,20-0,315 |
25,41 |
41,30 |
23,36 |
31,31 |
33,28 |
2,11 |
21,53 |
8,34 |
29,60 |
|
0,16-0,20 |
4,66 |
4,95 |
3,09 |
4,25 |
3,70 |
0,65 |
5,20 |
1,84 |
5,81 |
|
0,10-0,16 |
17,79 |
13,79 |
6,43 |
10,40 |
10,20 |
2,44 |
14,72 |
4,00 |
21,21 |
|
0,063-0,10 |
5,19 |
1,95 |
0,69 |
1,90 |
1,82 |
0,45 |
1,73 |
0,17 |
4,51 |
|
0,050-0,063 |
1,65 |
0,39 |
0,16 |
0,71 |
0,62 |
0,07 |
0,35 |
0,02 |
1,23 |
|
<0,050 |
6,02 |
1,27 |
0,38 |
3,48 |
3,06 |
0,15 |
1,07 |
0,04 |
2,48 |
Таблица 3 - Коэффициенты корреляции между содержанием органического вещества и размерами частиц меньше 0,16 мм
|
Размеры зерен частиц, мм |
0.16-0.1 |
0.1-0.063 |
0.063-0.05 |
0.05-0.0 |
|
Верхнетобольское водохранилище |
||||
|
Органическое вещество |
0.37 |
0.88 |
0.65 |
0.82 |
|
Каратомарское водохранилище |
||||
|
Органическое вещество |
0,27 |
0,63 |
0,71 |
0,74 |
При увеличении размера зерен выше 0,16 мм наблюдается резкое снижение зависимости между массовыми долями фракций донных отложений с определенным размером зерна и содержанием органического вещества (рисунок 1).
Рисунок 1 - Коэффициенты корреляции между массовыми долями фракций с определенным размером зерна и содержанием органического вещества в образцах проб донных отложений Верхнетобольского водохранилища (ряд 1) и Каратомарского водохранилища (ряд 2)
Практически можно констатировать, что большая часть органических веществ концентрируется во фракциях донных отложений обоих водохранилищ с размером зерна менее 0,16 мм (фракции 9-12 в таблице 3.12), которые включают в себя алевритовые, глинистые и сапропельные фракции. Касательно фракций с размером зерен выше 0,16 мм, массовые доли фракций практически не коррелируют с содержанием органического веществ, либо значения корреляций отрицательные (рисунок 1).
Авторами в целях удобства прогнозирования коэффициентов корреляции между массовыми долями фракций с определенными размерами зерен и содержанием органических веществ были предложены и построены уравнения аппроксимирующих полиномов второй степени и соответствующие им величины достоверности аппроксимации (R2) для фракционного диапазона с размером зерна частиц менее 0,16 мм (таблица 4). В графиках зависимостей внизу по горизонтали отражены значения размеров частиц. По горизонтали - значение коэффициентов корреляции.
Таблица 4 - Графики и уравнения зависимостей между содержанием органического вещества и массовыми долями фракций с определенными размерами зерен частиц донных отложений
|
Водохранилище |
Уравнение полинома. R2 |
|
Верхнетобольское водохранилище |
у= -84х2+14х+0.22 |
|
R2=0.79 |
График зависимостей
|
Каратомарское водохранилище |
у= -33х2+3х+0.67 |
|
R2=0.99 |
График зависимостей
[Источники]
147) Янин Е.П. Химический состав и минералогические особенности техногенных илов реки Нуры. - Москва – 2004. – 22 с.
148) Саинова Г.А., Есенбаева Ж.Ж. ХАРАКТЕРИСТИКА ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЙ ВОДОХРАНИЛИЩ ТУРКЕСТАНСКОГО РАЙОНА И ОБЛАСТИ ИХ ПРИМЕНЕНИЯ // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2017. – № 3-2. – С. 327-328. - URL: https://applied-research.ru/ru/article/view?id=11455 (дата обращения: 10.05.2024).
149) SERGEY MAMIKHIN, ALIYA BUGUBAEVA, DENIS LIPATOV, DMITRIY MANAKHOV, TATYANA PARAMONOVA, VALERIYA STOLBOVA, ALEKSEY SHCHEGLOV, VADIM CHASHKOV. REPRODUCTION OF COMBINED EFFECTS ON ECOLOGICAL SYSTEMS AND THEIR COMPONENTS IN SIMULATION MODELS. // Journal of Theoretical and Applied Information Technology. - 2023. - Vol.101. No 21 – URL: https://www.scopus.com/record/display.uri?eid=2-s2.0-85179444520&origin=resultslist
150) Мамихин С.В., Щеглов А.И. Имитационное моделирование в экологии, радиоэкологии и радиобиологии: учебно-методическое пособие для студентов факультета почвоведения МГУ. – Москва: МАКС Пресс, 2020. – 60 с.
151) Анализ данных и математическое моделирование в экологии и природопользовании: учеб. пособие / И. С. Белюченко, Смагин А. В., Л. Б. Попок, Л. Е. Попок. – Краснодар: КубГАУ, 2015. – 313 с.
152) Корреля́ция – URL
153) Кеткина Ольга Сергеевна. ВОЗМОЖНОСТИ MS EXCEL ДЛЯ РЕГРЕССИОННОГО АНАЛИЗА. – Екатеринбург: Информационный портал УрФУ, 2020. – URL: www.study.urfu.ru.
154) Alexander Novakovskiy. Взаимодействие Excel и статистического пакета R для обработки данных в экологии. March. //Вестник Института биологии Коми НЦ УрО РАН. – 2016. - 3(3(197)). DOI:10.31140/j.vestnikib.2016.3(197).4. - URL.
155) Иванов Д. В., Валиев В. С., Зиганшин И. И., Шамаев Д. Е., Паймикина Э. Е., Марасов А. А., Маланин В. В., Хасанов Р. Р., Унковская М. А. Структурная взаимосвязь гранулометрического состава, содержания органического вещества и тяжелых металлов в донных отложениях // Российский журнал прикладной экологии. - 2020. - №2 (22). -C. 23-30. - URL (дата обращения 2024-10-10).
156) Анохина Ольга Константиновна. Экологическое нормирование содержания загрязняющих веществ в донных отложениях Куйбышевского водохранилища// тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.00.16, кандидат химических наук. – Казань. – 2004. – URL (дата обращения 2024.09.25).