Ентропійний підхід до оцінки екологічного стану водотоку

  • В. Л. Безсонний Харківський національний університет імені В. Н. Каразіна, майдан Свободи, 6, 61022, м. Харків, Україна https://orcid.org/0000-0001-8089-7724
  • О. В. Третьяков Національний авіаційний університет, пр. Гузара Любомира 1, м. Київ, 03058,Україна https://orcid.org/0000-0003-0095-5846
  • Л. Д. Пляцук Сумський державний університет, вул. Римського-Корсакова, 2,м. Суми, 40007, Україна https://orcid.org/0000-0003-0095-5846
  • А. Н. Некос Харківський національний університет імені В. Н. Каразіна, майдан Свободи, 6, 61022, м. Харків, Україна https://orcid.org/0000-0003-1852-0234
DOI: https://doi.org/10.26565/1992-4259-2022-27-01
Ключові слова: екологічний стан поверхневих вод, ентропійний індекс якості води, Дніпровське водосховище, забруднення

Анотація

Мета. Оцінка якості води Дніпровського водосховища за допомогою ентропійного індексу.

Методи. Аналітико-синтетичний метод, геоінформаційний (картографічне моделювання), аналіз інформаційних джерел, ентропійний аналіз.

Результати. Встановлено, що вода за усіма показниками крім БСК5, ХСК та завислі речовини не відповідає верхній межі 1 класу якості за ДСТУ 4808:2007. Спостерігається зниження рівня БСК5 на постах в м. Дніпро, що свідчить про надходження до водотоку речовин, що пригнічують біохімічні процеси, (т4 та т5) та поступове збільшення цього показника на виході з міста та далі вниз за течією, що свідчить про надходження органічних речовин. Вміст кисню знижується на ділянці водотоку, розташованій у місті (т4 – т6) та збільшується у середній та нижній частині водосховища. Також спостерігається тенденція зростання сульфатів, сполук азоту, фосфатів, СПАР та ХСК для точок контролю, які знаходяться в межах м. Дніпро. Найбільші значення ентропійного індексу якості води характерні для пунктів т2 (0,5444), т7 (0,6264) та т8 (0,5322). Дані пункти контролю знаходяться на значній відстані від промислових центрів, то, ймовірно, вирішальне значення у формуванні якості води відіграють забруднення, спричинені сільськогосподарським виробництвом. Найменше значення індексу (0,3889) характерне для пункту т1 – с. Шульгівка, після ГВК Дніпро-Донбас.

Висновки. Встановлено, що основними забруднювачами води  є нітрити, нітрати та фосфати і завислі речовини. Це може спричинити негативний вплив на здоров’я, внаслідок мутагенної та канцерогенної дії, також прискорює евтрофікацію водного об’єкту. Спостерігається негативний вплив агропромислового виробництва на екологічний стан Дніпровського водосховища. Величина ентропійного індексу якості води коливається від 0,3889 до 0,6264.

Завантаження

##plugins.generic.usageStats.noStats##

Біографії авторів

В. Л. Безсонний , Харківський національний університет імені В. Н. Каразіна, майдан Свободи, 6, 61022, м. Харків, Україна

 кандидат технічних наук, доцент, доцент кафедри екологічної безпеки та екологічної освіти

О. В. Третьяков , Національний авіаційний університет, пр. Гузара Любомира 1, м. Київ, 03058,Україна

доктор технічних наук, професор, професор кафедри цивільної та промислової безпеки

Л. Д. Пляцук , Сумський державний університет, вул. Римського-Корсакова, 2,м. Суми, 40007, Україна

доктор технічних наук, професор, завідувач кафедри екології та природозахисних технологій

 

А. Н. Некос, Харківський національний університет імені В. Н. Каразіна, майдан Свободи, 6, 61022, м. Харків, Україна

доктор географічни= наук, професор, завідувачка кафедри екологічної безпеки та екологічної освіти

Посилання

Massoud, M. (2012). Assessment of water quality along a recreational section of the Damour River in Lebanon using the water quality index. Environ. Monit. Assess., 184, 4151–4160, https://doi.org/10.1007/s10661-011-2251-z

Alver, A. (2019). Evaluation of conventional drinking water treatment plant efficiency according to water quality index and health risk assessment. Environ Sci Pollut Res 26, 27225–27238. https://doi.org/10.1007/s11356-019-05801-y

Dong, Liu, Yingxun, Du, Shujie, Yu, Juhua, Luo, & Hongtao, Duan, (2020). Human activities determine quantity and composition of dissolved organic matter in lakes along the Yangtze River. Water Re-search, 168. https://doi.org/10.1016/j.watres.2019.115132

Gad, M., & El-Hattab, M. (2019). Integration of water pollution indices and DRASTIC model for assess-ment of groundwater quality in El Fayoum depression, western desert, Egypt, Journal of African Earth Sciences, 158. https://doi.org/10.1016/j.jafrearsci.2019.103554

Jin, Hwi Kim, Jae-Ki, Shin, Hankyu, Lee, Dong Hoon, Lee, Joo-Hyon, Kang, Kyung, Hwa Cho, Yong-Gu Lee, Kangmin, Chon, Sang-Soo, Baek, Yongeun Park (2021). Improving the performance of machine learning models for early warning of harmful algal blooms using an adaptive synthetic sampling meth-od. Water Research, 207, 117821. https://doi.org/10.1016/j.watres.2021.117821

Jianghu, Lan, Tianli, Wang, Sakonvan, Chawchai, Peng, Cheng, Kang’en, Zhou, Keke Yu, Dongna, Yan, Yaqin, Wang, Jingjie Zang, Yujie, Liu, Liangcheng, Tan, Li, Ai, Hai, Xu (2020). Time marker of 137Cs fallout maximum in lake sediments of Northwest China. Quaternary Science Reviews, 241. https://doi.org/10.1016/j.quascirev.2020.106413

Hai-Min Lyu, Shui-Long Shen, Annan Zhou, (2021). The development of IFN-SPA: A new risk assess-ment method of urban water quality and its application in Shanghai. Journal of Cleaner Production, 282, https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2020.124542

Podlasek A., Koda E., Markiewicz A., & Osinski P. (2019). Identification of Processes and Migration Parameters for Conservative and Reactive Contaminants in the Soil-Water Environment: Towards a Sustainable Geoenvironment. https://doi.org/10.1007/978-981-13-2221-1_60

Grinberga L., Grabuža D., Gr¯ınfelde I., Lauva D., Celms A.; Sas, W., Głuchowski A., Dzie˛cioł J. (2021). Analysis of the Removal of BOD5, COD and Suspended Solids in Subsurface Flow Constructed Wet-land in Latvia. Acta Sci. Polonorum. Archit., 20, 8. https://doi.org/10.22630/ASPA.2021.20.4.31

Paun, I., Cruceru, L., Chiriac, F.L., Niculescu, M., Vasile, G., & Marin, N. (2016). Water quality indices - methods for evaluating the quality of drinking water. In Proceedings Secoind – international symposi-um – simi 2016 “The environment and the industry”, 395-402. https://doi.org/10.21698/simi.2016.0055

Shwetank, Suhas, Chaudhary, J.K. (2020). A Comparative Study of Fuzzy Logic and WQI for Ground-water Quality Assessment. Procedia Comput. Sci., 171, 1194–1203. https://doi.org/10.1016/j.procs.2020.04.128

Pandey, R., & Pattanaik, L. A. (2014). Fuzzy QFD Approach to Implement Reverse Engineering in Pros-thetic Socket Development. Int. J. Ind. Syst. Eng., 17, 1–14. https://doi.org/10.1504/IJISE.2014.060819

Bezsonnyi, V., Ponomarenko R., Tretyakov O., Burmenko O., Borodych, P., Karpets, K. (2021). Environmental risk assessment due to the impact of communal facilities on surface waters/ Problems of Emergency Situations. 2(34), 58 – 76. https://doi.org/10.52363/2524-0226-2021-34-5 (in Ukrainian)

Bezsonnyi V., Ponomarenko R., Tretyakov O., Kalda G., Asotskyi V. (2021). Monitoring of ecological safety of watercourses by means of oxygen indicators. Technogenic and ecological safety, 10(2/2021), 75–83. https://doi.org/10.52363/2522-1892.2021.2.12 (in Ukrainian)

Rezaei, A., Hassani, H., Hassani, S., Jabbari, N., Fard Mousavi, S.B., Rezaei, S. (2019). Evaluation of Groundwater Quality and Heavy Metal Pollution Indices in Bazman Basin, Southeastern Iran. Groundw. Sustain. Dev., 9, 100245. https://doi.org/10.1016/j.gsd.2019.100245

Li, R., Zou, Z., An, Y. (2016). Water Quality Assessment in Qu River Based on Fuzzy Water Pollution Index Method. J. Environ. Sci., 50, 87–92. https://doi.org/10.1016/j.jes.2016.03.030

Rezaei, A., Hassani, H., Hayati, M., Jabbari, N., Barzegar, R. (2018). Risk Assessment and Ranking of Heavy Metals Concentration in Iran’s Rayen Groundwater Basin Using Linear Assignment Method. Stoch Environ. Res. Risk Assess., 32, 1317–1336. https://doi.org/10.1007/s00477-017-1477-x

Chapman, Deborah, V. (1996). World Health Organization, UNESCO & United Nations Environment Programme. Water quality assessments: a guide to the use of biota, sediments and water in environmen-tal monitoring. In Chapman D. (Ed.), 2nd ed., E & FN Spon. https://apps.who.int/iris/handle/10665/41850

Cao, Truong Son; Nguyen, Thị Huong Giang; Trieu, Phuong Thao; Nguyen, Hai Nui; Nguyen, Thanh Lam; Vo, Huu Cong. (2020). Assessment of Cau River water quality assessment using a combination of water quality and pollution indices. Journal of Water Supply: Research and Technology-Aqua., 69 (2): 160–172. https://doi.org/10.2166/aqua.2020.122

Podgorski J., Berg M. (2022). Global analysis and prediction of fluoride in groundwater. Nature Com-munications, 13(1). https://doi.org/10.1038/s41467-022-31940-x

Chow, C.W.K. (2005). Potable Water. Water Analysis. Encyclopedia of Analytical Science (Second Edition), 253-262. https://doi.org/10.1016/B0-12-369397-7/00654-3

Simonyan, G. (2020). Systemic-Entropic Approach for Assessing Water Quality of Rivers, Reservoirs, and Lakes. In A. Devlin, J. Pan, & M. M. Shah (Eds.), Inland Waters - Dynamics and Ecology. IntechOpen. https://doi.org/10.5772/intechopen.93220

Simonyan, G.; Pirumyan, G. (2019). Entropy - System Approach to Assess the Ecological Status of Reservoirs in Armenia. Preprints, 2019010260. https://doi.org/10.20944/preprints201901.0260.v1)

Ashby, W. (1959). Introduction to cybernetics. M.: IL.

Shannon, C. (1963). Works on information theory and cybernetics. M.: IL.

MacArthur, R.M. (1955). Fluctuation of animal populations and measure of community stabiliry. Ecology. 36(3), 533-536.

Margalef, R. (1958). Information theory in ecology. Gen. Syst. 3.

Yatsyk, A. V. (2008). Dniprovsʹke vodoskhovyshche [Dnipro Reservoir], Entsyklopediya Suchasnoyi Ukrayiny (T. 8) [Encyclopedia of Modern Ukraine (Vol. 8)]. Institute of Encyclopedic Research of the National Academy of Sciences of Ukraine. Retrievied from https://esu.com.ua/article-22194 (in Ukrainian)

DSTU 4808:2007, (2007). Dzherela tsentralizovanoho pytnoho vodopostachannya. Hihiyenichni ta ekolohichni vymohy shchodo ekolohichnoho stanu poverkhnevykh vod i pravyla vybyrannya [Sources of centralized drinking water supply. Hygienic and ecological requirements for water quality and selection rules] Retrievied from http://online.budstandart.com/ua/catalog/doc-page?id_doc=53159 (in Ukrainian)

Nekos, A., BoіarynM., Lugowska, M., Tsos, O., & Netrobchuk, I. (2021). Assessment of the ecological condition of the Western Bug river basin according to the macrophyte index for rivers (MIR). Visnyk of V. N. Karazin Kharkiv National University, Series "Geology. Geography. Ecology, (54), 316-328. https://doi.org/10.26565/2410-7360-2021-54-24

Tretyakov, O., Shevchenko, T., & Bezsonnyi, V. (2015). Improving the environmental safety of drinking water supply in kharkiv region (Ukraine). Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5(10(77), 40–49. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2015.51398

Shevchenko, T.O. (2016). Study of the impact of biogenic substances in urban wastewater discharged on surface water bodies. Problems of water supply, drainage and hydraulics. (27), 437-445. https://repositary.knuba.edu.ua/bitstream/handle/987654321/2115/201627-437-445.pdf?sequence=1

Опубліковано
2022-11-25
Як цитувати
Безсонний , В. Л., Третьяков , О. В., Пляцук , Л. Д., & Некос, А. Н. (2022). Ентропійний підхід до оцінки екологічного стану водотоку. Вісник Харківського національного університету імені В. Н. Каразіна. Серія «Екологія», (27), 6-19. https://doi.org/10.26565/1992-4259-2022-27-01
Номер
№ 27 (2022): Вісник Харківського національного університету імені В. Н. Каразіна. Серія "Екологія"
Розділ
Екологічні дослідження геосистем

Авторське право (c) 2022 Безсонний В. Л., Третьяков О. В., Пляцук Л. Д., Некос А. Н.

Ліцезія Creative Commons

Цю роботу ліцензовано за Міжнародня ліцензія Creative Commons Attribution 4.0.

Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:

  1. Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License 4.0 International (CC BY 4.0), котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
  2. Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
  3. Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).

Найбільш популярні статті цього автора (авторів)