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
25 db kút, havonkénti vizsgálat, 5 éves időtartam, 10 komponens
Összesen 1000 mérési eredmény
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?
Mit tekinthetünk problémamentesnek? Mért értékek az értékelési periódus alatt 140%
Mért értékek a határérték százalékában
120%
Határérték 100%
80%
60%
40%
20%
0% 0
1
2
Évek
3
4
5
Mit tekinthetünk problémamentesnek? Mért értékek az értékelési periódus alatt 140%
Mért értékek a határérték százalékában
120%
Határérték 100%
80%
60%
40%
20%
0% 0
1
2
Évek
3
4
5
Mit tekinthetünk problémamentesnek? Vízminőségi jellemzők a határértékek arányában Maximum
Minimum
Átlag
600%
500%
400%
300%
200%
Határérték
100%
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%
Mit tekinthetünk problémamentesnek? Mért értékek az értékelési periódus alatt 140%
Mért értékek a határérték százalékában
120%
Határérték 100%
80%
y = -0,040x + 0,825 60%
40%
20%
0%
0
1
2
Évek
3
4
5
Mit tekintsünk jelentős változásnak? Mért értékek az értékelési periódus alatt 140%
Mért értékek a határérték százalékában
120%
Határérték 100%
80%
y = 0,010x + 0,592 60%
40%
20%
0%
0
1
2
Évek
3
4
5
Mit tekintsünk jelentős változásnak? Mért értékek az értékelési periódus alatt 140%
Mért értékek a határérték százalékában
120%
Határérték 100%
80%
y = 0,010x + 0,592 60%
40%
20%
0%
0
1
2
3
4
Évek
5
6
7
8
9
10
Mit tekintsünk jelentős változásnak? Mért értékek az értékelési periódus alatt 200%
180%
Mért értékek a határérték százalékában
160%
140%
120%
Határérték 100%
y = 0,048x + 0,579
80%
60%
40%
20%
0%
0
1
2
3
4
Évek
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 pH
I.
I/A
II.
II/A
III.
III/A
Határérték
7,61
7,66
7,64
7,67
7,57
7,66
≥6,5 és ≤9,5 2500
vezetőképesség
µS/cm
681
654
661
647
737
668
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
197
183
194
186
219
190
≥50 és ≤350
Összes keménység CaO mg/l 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 300%
250%
200%
150%
100%
50%
0%
I/A kút
II. kút
Sugár (csillag) diagramok I. kút
II. kút
Na
Na
10
NO3*10
10
K*10
8
NO3*10
6
HCO3
6
Ca
4
HCO3
2
0
0
SO4*10
Mg
Cl*10
Fe*100 NH4*100
SO4*10
Mg
Cl*10
Mn*100
Fe*100 NH4*100
III. kút
Mn*100
IV. kút
Na
Na
10 8
10
K*10
NO3*10
6
HCO3
8
K*10
6
Ca
4
HCO3
Ca
4
2
2
0
0
SO4*10
Mg
Cl*10
Fe*100 NH4*100
Ca
4
2
NO3*10
K*10
8
Mn*100
SO4*10
Mg
Cl*10
Fe*100 NH4*100
Mn*100
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
A vízminőség változékonysága Az előző vizsgálathoz képest számított vízminőségi különbözőség alakulása a kutakban 16
14
12
Különbözőség
10 B-3A
8
C-3A D-3A
E-3A
6
F-3A 4
2
0 2011.11.03
2011.11.15
2011.11.22
ÁVK vizsgálat dátuma
2011.11.30
2011.12.12
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
