Prognosis models of nitrates and orthophosphates content in surface waters
DOI:
https://doi.org/10.32347/2411-4049.2022.4.30-43Ключові слова:
нітрати, фосфати, прогнозні моделі, безпека водних ресурсів, прогноз стану довкілляАнотація
Проаналізовано динаміку таких гідрохімічних показників, як нітрати та ортофосфати поверхневих вод. На основі аналізу даних широкого часового моніторингу проведено прогноз нітратів і ортофосфатів поверхневих вод. Мета – оцінка стану поверхневих вод за гідрохімічними показниками нітратів і ортофосфатів та їх регресійний аналіз. Мета дослідження – визначення нітратно-ортофосфатних показників стану води річки упродовж 12 років. Для визначення емпіричних залежностей та пошуку зв’язків використовувався метод регресійного аналізу з використанням програми Windows Excel CurveExpert. На фоні високої зарегульованості басейну річки Інгул (наявність 770 ставків та зрошувальної системи на 33 га, водокористування здійснюють понад 20 підприємств) показано періодичний характер зміни гідрохімічних показників. На основі отриманих функцій здійснено прогнози до 2030 р. за середньорічними показниками. Дослідження є основою для визначення математичної моделі закономірних коливань досліджуваних показників. Регресійний аналіз дозволив отримати синусоїдальну залежність вмісту ортофосфатів, яка охоплює 13-річне коливання (R = 0,90). Отримано 11-річну синусоїду з періодом 10 років і досить високу репрезентативність (R = 0,85) за вмістом нітратів. Визначені синусоїдальні залежності інтегральних показників якості води дозволили визначити середній час коливань щодо процесів самоорганізації поверхневих вод, який становить близько 11 років і підтверджує теорію «хвиль життя». Поверхневі води річки здатні до самовідновлення, а їх гідрохімічний стан ще не досяг критичної точки, після якої можуть відбутися незворотні зміни в річковій екосистемі.
Посилання
Adeel, Z. (2017). Water security as the centerpiece of the sustainable development agenda. In D. Devlaeminck, Z. Adeel, & R. Sandford (Eds.), The human face of water security, water security in a new world (pp. 25–43). essay, Springer, Cham.
G20 Leaders Communiqué Hangzhou Summit, 4-5 September 2016, EU. (2016). Retrieved from: http://europa.eu.rapid/press-releases_SIATEMENT-16-2967_en.htm.
The United Nations World Water Development Report 2019. (2019). Leaving No One Behind. Paris, UNESCO, France. Retrieved from: https://unesdoc.unesco.org/ark:/48223/pf0000367306.
Chugai, A., & Safranov, T. (2020). Assessment of Technogenic Loading on the Surface Water Bodies of the Separate Regions of the North-Western Black Sea. Journal of Ecological Engineering, 21(5), 197–201.
Mitryasova, O., Pohrebennyk, V., Kochanek, A., & Stepanova, O. (2017). Environmental Footprint Enterprise as Indicator of Balance it’s Activity. In 17th International Multidisciplinary Scientific Geoconference SGEM 2017 (17th ed., Vol. 51, no. 17, pp. 371–378). Albena, Bulgaria.
Bezsonov, Ye., Mitryasova, O., Smyrnov, V., & Smyrnova, S. (2017). Influence of the South-Ukraine electric power producing complex on the ecological condition of the Southern Bug River. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4/10(88), 20–28. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2017.108322.
Varady, R.G., Albrecht, T.R., Staddon, Ch., Gerlak, A.K., & Zuniga-Teran, A.A. (2021). The Water Security Discourse and Its Main Actors. In Handbook of Water Resources Management: Discourses, Concepts and Examples (pp. 215-252).
Bakker, K. (2018). The business of water. In: K. Conca, E. Weinthal (eds). The Oxford handbook of water politics and policy (pp. 407–429). Oxford University Press, New York.
Mitryasova, O., & Pohrebennyk, V. (2020). Hydrochemical Indicators of Water System Analysis as Factors of the Environmental Quality State. In G. Królczyk, M. Wzorek, A. Król, O. Kochan, J. Su, & J. Kacprzyk (eds.), Sustainable Production: Novel Trends in Energy, Environment and Material Systems. Studies in Systems, Decision and Control (Vol. 198, pp. 91−104). Springer, Cham.
de Strasser, L., Lipponen, A., Howells, M., Stec, S., & Bréthaut, C. (2016). A methodology to assess the water energy food ecosystems nexus in transboundary river basins. Water, 8(2), 59.
Meyer, A.M., Klein, C., Fünfrocken, E., Kautenburger, R., & Beck, H.P. (2019). Real-time Monitoring of Water Quality to Identify Pollution Pathways in Small and Middle Scale Rivers. Science of the Total Environment, 651, 2323-2333.
Pohrebennyk, V., Cygnar, M., Mitryasova, O., Politylo, R., & Shybanova, A. (2016). Efficiency of Sewage Treatment of Company «Enzyme». In 16th International Multidisciplinary Scientific Geoconference SGEM 2016 (Book 5, Ecology, Economics, Education and Legislation, vol. II, Ecology and Environmental Protection, pp. 295–302). Albena, Bulgaria.
Mitryasova, O., & Pohrebennyk, V. (2017). Integrated Environmental Assessment of the Surface Waters Pollution: Regional Aspect. In International Multidisciplinary Scientific GeoConference SGEM, 2017 (Vol. 33, no. 17, pp. 235–242). Vienna, Austria.
Nechifor, V. (2018). Modelling freshwater resources use and the economic impacts of demand-driven water scarcity UK. Retrieved from: https://www.researchgate.net/publication/327040227_Modelling_freshwater_resources_use_and_the_economic_impacts_of_demand-driven_water_scarcity.
Butler, D., Ward, S., Sweetapple, C., Astaraie-Imani, M., Diao, K., Farmani, R., & Fu, G. (2016). Reliable, Resilient and Sustainable Water Management: The Safe and SuRe Approach. J. Global Challenges, 1, 63–77.
Abbasi, T., & Abbasi, S.A. (2012). Water quality indices. Amsterdam: Elsevier Science Ltd.
Jepson, W., Budds, J., Eichelberger, L., Harris, L., Norman, E., O'Reilly, K., …Young, S. (2017). Advancing human capabilities for water security: A relational approach. J. Water Security, 1, 46−52.
Mitryasova, O., Koszelnik, P., Gruca-Rokosz, R., Smirnov, V., Smirnova, S., Bezsonov, Ye., Zdeb, M., & Ziembowicz, S. (2020). Features of Heavy Metals Accumulation in Bottom Sediments of the Southern Bug Hydroecosystem. Journal of Ecological Engineering, 21(3), 51–60. https://doi.org/10.12911/22998993/131120.
Ishchenko, V., Pohrebennyk, V., Kochan, R., Mitryasova, О., & Zawislak, S. (2019). Assessment of Hazardous Household Waste Generation in Eastern Europe. In International Multidisciplinary Scientific Geoconference SGEM 2019 (Vol. 6.1, no. 19, pp. 559−566). Albena, Bulgaria.
Charis, M., & Galanakis, E.A. (2010). Sustainable Water and Wastewater Processing. Elsevier: Amsterdam, The Netherlands.
Mitryasova, O., Cieśla, M., Nosyk, A., & Mats, A. (2021). Hydrochemical Indicators Dynamic in Surface Water. Journal of Ecological Engineering, 22(8), 111–122. https://doi.org/10.12911/22998993/140264.
Ward, S., Borden, D. S., Kabo-Bah, A., Fatawu, A. N., & Mwinkom, X. F. (2019). Water resources data, models and decisions: International expert opinion on knowledge management for an uncertain but resilient future. Journal of Hydroinformatics, 21(1), 32-44.
Baleta, H., & Winter, K. (2017). Towards a shared understanding of water security risks in the public and private sectors. Int J Water Resour Dev, 33(2), 233–245.
Borchardt, D., Bogárdi, J., & Ibisch, R.B. (Eds.). (2016). Integrated water resources management: concept, research and implementation. Springer, Heidelberg and New York.
Soboleva, O.A., Anischenko, L.N., Shchetinskaya, O.S., Dolganova, M.V., & Demichov, V.T. (2020). Assessment of the ecological and chemical state of springs in urban and rural settlements of the Bryansk region based on monitoring data for 2012–2020. J. Siberian Journal of Life Sciences and Agriculture, 12(5), 128-149.
Schickele, A., Leroy, B., Beaugrand, G., Francour, P., & Raybaud, V. (2020). Modelling European Small Pelagic Fish Distribution: Methodological insights. Ecological Modelling, 416, 108902.
Gerlak, A.K., House-Peters, L., Varady, R.G., Albrecht, T., Zúñiga-Terán, A., Scott, C.A., de Grenade, R.., & Cook, C. (2018). Water security: a review of place-based research. Environ Sci Policy, 82, 79–89.
Petrov, O., Petrichenko, S., Yushchishina, A., Mitryasova, O., & Pohrebennyk, V. (2020). Electrospark Method in Galvanic Wastewater Treatment for Heavy Metal Removal. Applied Sciences, Special Issue «Determination and Extraction of Heavy Metals from Wastewater and Other Complex Matrices», 10(15), 5148. Retrieved from: https://www.mdpi.com/2076-3417/10/15/5148/htm.
Jensen, O., & Wu, H. (2018). Urban water security indicators: development and pilot. Environ Sci Policy, 83, 33–45.
Jepson, W., Budds, J., Eichelberger, L., Harris, L., Norman, E., O’Reilly, K., Pearson, A., Shah, S., Shinn, J., Staddon, C., Stoler, J., Wutich, A., & Young, S. (2017). Advancing human capabilities for water security: a relational approach. Water Secur, 1, 46–52.
Mitryasova, O., Pohrebennyk, V., Salamon, I., Oleksiuk, A., & Mats, A. (2021). Temporal Patterns of Quality Surface Water Changes. Journal of Ecological Engineering, 22(4), 283–295.
Yurasov, S.M., Safranov, T.A., & Chugai, A.V. (2012). Otsinka yakosti pryrodnykh vod (Assessment of Natural Water Quality). Odessa: Ecology [in Ukrainian].
Lykhovyd, P.V., & Kozlenko, Ye.V. (2018). Assessment and forecast of water quality in the River Ingulets irrigation system. Ukrainian Journal of Ecology, 8(1), 350–355.
Mitryasova, О., Pohrebennyk, V., & Kardasz, P. (2018). Hydrochemical Aspects of Surface Water Quality Assessment. In 18th International Multidisciplinary Scientific Geoconference SGEM 2018 (Vol. 5.2., no. 18, pp. 513−520). Albena, Bulgaria.
Vasenko, O.G., Rybalova, O.V., & Korobkova, G.V. Ekolohycheskoe normyrovanye kachestva poverkhnostnykh vod s uchetom rehyonalnykh osobennostei (Ecological Rationing of Surface Water Quality Taking into Account Regional Features). Hydrology, Hydrochemistry and Hydroecology, 1(44), 21-33 [in Ukrainian].
Farrelly, M. & Brown, R. (2011). Rethinking Urban Water Management: Experimentation as a Way Forward? J. Global Environmental Change, 21(2), 721–732.
Vlasov, B., & Hryshchankava, N. (2014). Community of higher aquatic plants. Zoology and Ecology, 24(2). Retrieved from: https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/21658005.2014.925240?scroll=top&needAccess=true.
Jepson, W., Budds, J., Eichelberger, L., Harris, L., Norman, E., O'Reilly, K., … Young, S. (2017). Advancing human capabilities for water security: A relational approach. J. Water Security, 1, 46−52.
Shakhman, I. A., & Bystriantseva, A. N. (2017). Assessment of Ecological State and Ecological Reliability of the Lower Section of the Ingulets River. Hydrobiological Journal, 53(5), 103-109.
Casal-Campos, A., Butler, G. Fu, D., & Moore, A. (2015). An Integrated Environmental Assessment of Green and Grey Infrastructure Strategies for Robust Decision Making. J. Environmental Science and Technology, 49(14), 8307–8314.
Pohrebennyk, V., Koshelnik, P., Mitryasova, O., Dzhumelia, E., & Zdeb, M. (2019). Environmental Monitoring of Soils of Post Industrial Mining Areas. Journal of Ecological Engineering, 20(9), 53–61. https://doi.org/10.12911/22998993/134199.
Regіonalnyj ofіs vodnyh resursіv u Mikolaїvs'kіj oblastі (Regional office of water resources in the Mykolaiv area). Retrieved from: http://mk-vodres.davr.gov.ua/water_resources [in Ukrainian].
Stephenson, K., & Shabman, L. (2017). Can Water Quality Trading Fix the Agricultural Nonpoint Source Problem? Annual Review of Resource Economics, 9(1), 95-116.
Lintern, A., McPhillips, L., Winfrey, B.J.D., & Grady, C. (2020). Best Management Practices for Diffuse Nutrient Pollution: Wicked Problems Across Urban and Agricultural Watersheds. Environmental Science & Technology, 54(15), 9159-9174.
Byrne, D. M., Lohman, H. A. C. S., Cook, M., Peters, G. M. & Guest, J. S. (2017). Life Cycle Assessment (LCA) of Urban Water Infrastructure: Emerging Approaches to Balance Objectives and Inform Comprehensive Decision-Making. J. Environmental Science: Water Research and Technology, 3(6), 1002–1014.
Ignatowicz, K. (2020). Removal of Pesticides from Wastewater by the Use of Constructed Wetlands. Journal of Ecological Engineering, 21(1), 210–218.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2022 О.П. Мітрясова, А.М. Шибанова, Е.А. Джумеля
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Збірник «Екологічна безпека та природокористування» працює у рамках міжнародної ліцензії Creative Commons Attribution («із зазначенням авторства») 4.0 International (CC BY 4.0).
Ліцензійна політика журналу сумісна з переважною більшістю політик відкритого доступу та архівування матеріалів.
