Vízminőségi adatok értékelési módszerei Bagyinszki György
Mikor van rá szükség? Felszín alatti vizek jellemzése, állapotleírása Vízbázis állapotértékelés Tényfeltáró dokumentáció Monitoring jelentés Vízbázisok felülvizsgálata
Mit értékeljünk? Egyszerűsített megközelítés: Azokat a komponenseket, amelyekre létezik megállapított határérték. Összetettebb megközelítés: Azokat a komponenseket, amelyek a feladat megoldása szempontjából jelentőséggel bírnak.
Mit értékelünk? A 6/2009.(IV.14.) KvVM-EüM-FVM együttes rendeletben (a földtani közeg és a felszín alatti víz szennyezéssel szembeni védelméhez szükséges határértékekről) határértékekkel szabályozott komponensek A 201/2001.(X.25.) Kormányrendeletben (az ivóvíz minőségi követelményeiről) felsorolt komponensek
Melyiket válasszuk, ha a két rendelet szerinti határérték nem egyezik meg? A feladat jellegétől függően lehet dönteni Termelő kutak esetén ivóvízre vonatkozót. Vízbázis monitoring esetében indokolt lehet az ivóvízre vonatkozó határértékek figyelembe vétele. Kármentesítés és monitoringja esetén a B, illetve D határértékek alkalmazása lehet indokolt.
Adatmennyiség 5 db kút, évente két vizsgálat, 5 éves időtartam, 20 komponens Összesen 1000 mérési eredmény 25 db kút, havonkénti vizsgálat, 5 éves időtartam, 10 komponens Összesen 15 000 mérési eredmény A nagy számú adat feldolgozása és értékelése hatékony szűrő és lényegkiemelő módszer alkalmazását teszi szükségessé.
Szűrési szempontok Mikor tekinthetünk egy komponenst problémásnak/problémamentesnek? Az eredmények mutatnak-e valamilyen irányú változást? Milyen irányú és mértékű változást tekintsünk figyelmet érdemlőnek?
Mért értékek a határérték százalékában Mit tekinthetünk problémamentesnek? Mért értékek az értékelési periódus alatt 140% 120% 100% Határérték 80% 60% 40% 20% 0% Évek 0 1 2 3 4 5
Mért értékek a határérték százalékában Mit tekinthetünk problémamentesnek? Mért értékek az értékelési periódus alatt 140% 120% 100% Határérték 80% 60% 40% 20% 0% Évek 0 1 2 3 4 5
Mit tekinthetünk problémamentesnek? 600% Vízminőségi jellemzők a határértékek arányában Maximum Minimum Átlag 500% 400% 300% 200% 100% Határérték 0% Vez.kép. ph KOIps Nitrit Nitrát Ammónium Klorid Szulfát Vas Mangán Keménység Nátrium Maximum 39% 37% 18% 0% 1% 112% 8% 34% 440% 520% 74% 32% Minimum 28% 15% 5% 0% 0% 70% 6% 12% 185% 240% 58% 13% Átlag 35% 24% 11% 0% 0% 93% 7% 19% 263% 345% 69% 28%
Mért értékek a határérték százalékában Mit tekinthetünk problémamentesnek? Mért értékek az értékelési periódus alatt 140% 120% 100% Határérték 80% y = -0,040x + 0,825 60% 40% 20% 0% Évek 0 1 2 3 4 5
Mért értékek a határérték százalékában Mit tekintsünk jelentős változásnak? Mért értékek az értékelési periódus alatt 140% 120% 100% Határérték 80% y = 0,010x + 0,592 60% 40% 20% 0% Évek 0 1 2 3 4 5
Mért értékek a határérték százalékában Mit tekintsünk jelentős változásnak? Mért értékek az értékelési periódus alatt 140% 120% 100% Határérték 80% y = 0,010x + 0,592 60% 40% 20% 0% Évek 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Mért értékek a határérték százalékában Mit tekintsünk jelentős változásnak? 200% Mért értékek az értékelési periódus alatt 180% 160% 140% 120% 100% 80% Határérték y = 0,048x + 0,579 60% 40% 20% 0% Évek 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Előnyök Egységes szempontok szerinti értékelés Automatizálható Feltétel Elegendő számú mérési eredmény
Rövid idejű (egyszeri) mérések értékelése Táblázatos formában Oszlop diagramokkal Sugár (csillag) diagramokkal Sokváltozós kemometriai adatelemző eljárásokkal
Táblázatos értékelés I. I/A II. II/A III. III/A Határérték ph 7,61 7,66 7,64 7,67 7,57 7,66 6,5 és 9,5 vezetőképesség µs/cm 681 654 661 647 737 668 2500 Hidrogénkarbonát mg/l 439 439 427 433 506 451 Karbonát mg/l <1 <1 <1 <1 <1 <1 Összes lúgosság mmol/l 7,2 7,2 7 7,1 8,3 7,4 Összes keménység CaO mg/l 197 183 194 186 219 190 50 és 350 KOIps mg/l 0,3 0,35 0,48 0,46 0,16 0,2 5,0 Szulfát mg/l 38 15 22 17 26 17 250 Nitrát mg/l 51 1,1 8,6 0,7 <0,3 <0,3 50 Nitrit mg/l <0,01 <0,01 <0,01 <0,01 <0,01 <0,01 0,50 Klorid mg/l 4 2 3 3 3 3 250 Foszfát mg/l <0,01 0,05 <0,01 0,04 0,06 0,15 0,50 Ammónium mg/l <0,05 0,15 <0,05 0,16 0,01 0,04 0,50 Vas mg/l 0,18 0,47 0,58 0,14 0,18 0,47 0,20 Mangán mg/l <0,01 0,06 <0,01 0,05 0,08 0,07 0,050 Nátrium mg/l 10,8 16,4 12,1 16,4 11,8 15,1 200 Kálium mg/l 0,94 1,01 1,17 1,07 1,35 1 Magnézium mg/l 40,7 36,6 35,6 39,6 45,2 35,9 Kalcium mg/l 89,6 75,6 84,4 79,9 82,2 76,7
Oszlop diagramok Vízminőségi jellemzők a határértékek arányában I. kút I/A kút II. kút 300% 250% 200% 150% 100% 50% 0%
Sugár (csillag) diagramok 0 2 4 6 8 10 Na K*10 Ca Mg Fe*100 Mn*100 NH4*100 Cl*10 SO4*10 HCO3 NO3*10 III. kút 0 2 4 6 8 10 Na K*10 Ca Mg Fe*100 Mn*100 NH4*100 Cl*10 SO4*10 HCO3 NO3*10 IV. kút 0 2 4 6 8 10 Na K*10 Ca Mg Fe*100 Mn*100 NH4*100 Cl*10 SO4*10 HCO3 NO3*10 I. kút 0 2 4 6 8 10 Na K*10 Ca Mg Fe*100 Mn*100 NH4*100 Cl*10 SO4*10 HCO3 NO3*10 II. kút
Sokváltozós kemometriai adatelemző eljárások A vízminőség szubjektív összehasonlításánál egzaktabb, és számszerű eredményeken alapuló értékelési lehetőséget biztosítanak. Az ún. nem felügyelt alakfelismerés (csoportelemzés) az objektumokat a megfigyelt tulajdonságok értékei alapján csoportokba rendezi. A hierarchikus csoportbontás a vízkémiai eredmények alapján nem csupán csoportokba rendezi a vizsgált objektumokat (kutakat), hanem a csoportok közötti viszonyok feltérképezésére is vállalkozik.
A csoportbontás alapja A figyelembe vett vízkémiai komponensek által alkotott N dimenziós térben (N a komponensek száma) egy adott objektum (kút) helyét a komponensek koncentrációi, mint koordináta értékek jelölik ki. Ebben a komponenstérben értelmezhető a kutak vízminősége közötti távolság, a vízminőségbeli különbség számszerűsíthető. Minél kisebb két kút távolsága a vízminőségi térben, annál jobban hasonlítanak egymáshoz vízminőségi szempontból.
A csoportbontás végrehajtása
A csoportbontás eredménye
Különbözőség A vízminőség változékonysága 16 Az előző vizsgálathoz képest számított vízminőségi különbözőség alakulása a kutakban 14 12 10 8 6 B-3A C-3A D-3A E-3A F-3A 4 2 0 2011.11.03 2011.11.15 2011.11.22 2011.11.30 2011.12.12 ÁVK vizsgálat dátuma
Mire lehet jó? Ellenőrizhetők, igazolhatók a felszín alatti áramlásokra vonatkozó feltételezések Egymásrahatás vizsgálatok megállapításainak megerősítése, kiegészítése Vízminőség változékonyságának vizsgálata és állandósulásának ellenőrzése Eltérő termelési állapotok összehasonlítása