Приложение Д (рекомендуемое). Оценка антропогенной нагрузки по показателю модуля притока химических веществ по длине реки Дон

Приложение Д
(рекомендуемое)

Оценка антропогенной нагрузки по показателю модуля притока химических веществ по длине реки Дон

Д.1 Для оценки антропогенной нагрузки по модулю притока растворенных химических веществ на различные участки р. Дон выбраны те же пункты, что и в приложении В (см. таблицу В.1). Для оценки использована информация за период с 1999 по 2012 годы о содержании в водной среде азота аммонийного, ЛООВ (по ) и нефтепродуктов, а также данные об объемах водного стока.

Д.2 Оценка антропогенной нагрузки по модулю притока растворенных химических веществ проводится в соответствии с 5.5.

Для расчета среднегодовых значений концентраций данные предварительно анализируют на наличие промахов согласно приложению Б.

Данные по значениям модулей притока химических веществ на пункты г. Константиновск, ст. Раздорская и г. Ростов-на-Дону приведены в таблицах Д.1-Д.3.

Д.3 Для оценки антропогенной нагрузки в конкретном пункте наблюдений по модулю притока химических веществ выделяют модальный интервал значений показателя.

Таблица Д.1 - Модули притока растворенных химических веществ в пункте г. Константиновск

Год	Модуль притока химических веществ, в год
	ЛООВ	азота аммонийного	нефтепродуктов
1999	0,246	-	0,014
2000	0,165	-	0,006
2001	0,109	-	0,003
2002	0,124	-	0,005
2003	0,132	0,010	0,006
2004	0,134	0,011	0,008
2005	0,269	0,010	0,009
2006	0,195	0,009	0,005
2007	0,146	0,014	0,002
2008	0,184	0,015	0,004
2009	0,154	0,018	0,003
2010	0,181	0,013	0,003
2011	0,121	0,004	0,002
2012	0,205	0,005	0,002
Примечание - Прочерк означает отсутствие данных, либо малое количество.

Таблица Д.2 - Модули притока растворенных химических веществ в пункте ст. Раздорская

Год	Модуль притока химических веществ, в год
	ЛООВ	азота аммонийного	нефтепродуктов
1999	0,150	-	0,008
2000	0,122	-	0,004
2001	0,081	-	0,004
2002	0,088	-	0,004
2003	0,130	0,013	0,005
2004	0,151	0,090	0,007
2005	0,237	0,010	0,008
2006	0,154	0,015	0,005
2007	0,128	0,013	0,006
2008	0,143	0,012	0,003
2009	0,126	0,019	0,003
2010	0,159	0,014	0,004
2011	0,103	0,005	0,002
2012	-	-	-
Примечание - Прочерк означает отсутствие данных, либо малое количество.

Таблица Д.3 - Модули притока растворенных химических веществ в пункте г. Ростов-на-Дону

Год	Модуль притока химических веществ, в год
	ЛООВ	азота аммонийного	нефтепродуктов
1999	0,177	0,020	0,006
2000	0,126	0,014	0,005
2001	0,141	0,010	0,006
2002	0,141	0,011	0,007
2003	0,191	0,007	0,006
2004	0,186	0,002	0,008
2005	0,245	0,004	0,012
2006	0,235	0,005	0,006
2007	0,122	0,005	0,004
2008	0,123	0,006	0,002
2009	0,096	0,005	0,002
2010	0,101	0,004	0,002
2011	0,192	0,006	0,003
2012	0,197	0,002	0,001

Для каждого показателя из всех значений, превышающих верхнюю границу модального интервала, выделяют минимальное и максимальное значения. Интервал этих значений (максимальных значений модуля притока) сравнивают с критериями оценки, приведенными в таблице 3, и определяют антропогенную нагрузку в конкретном пункте реки.

По длине р. Дон антропогенная нагрузка по притоку ЛООВ и нефтепродуктов оценивается как малая, а по притоку азота аммонийного колеблется от малой до умеренной (таблица Д.4).

Таблица Д.4 - Антропогенная нагрузка по показателю модуля притока химических веществ на разных участках р. Дон

Пункт наблюдений	Антропогенная нагрузка
	ЛООВ	азота аммонийного	нефтепродуктов
г. Константиновск	Малая	Малая	Малая
ст. Раздорская	Малая	Малая с переходом в умеренную	Малая
г. Ростов-на-Дону	Малая	Малая	Малая

Д.4 Анализ на однородность выборок рассчитанных значений модулей притока химических веществ проводят для каждой выборки по коэффициенту вариации, по величине которого делается заключение о степени однородности выборки согласно приложению Б.

Результаты анализа представлены в таблице Д.5.

Таблица Д.5 - Характеристика выборок значений модулей притока растворенных химических веществ по длине р. Дон

Пункт наблюдений	Среднее арифметическое значений M, в год	Стандартное отклонение выборки M, в год	Коэффициент вариации, %	Степень однородности выборки
ЛООВ (по )
г. Константиновск	0,169		28	Достаточно однородная
ст. Раздорская	0,136		29	Достаточно однородная
г. Ростов-на-Дону	0,162		29	Достаточно однородная
Азот аммонийный
г. Константиновск	0,011		39	Недостаточно однородная
ст. Раздорская	0,012		35	Достаточно однородная
г. Ростов-на-Дону	0,007		69	Абсолютно неоднородная
Нефтепродукты
г. Константиновск	0,005		67	Абсолютно неоднородная
ст. Раздорская	0,005		41	Недостаточно однородная
г. Ростов-на-Дону	0,005		61	Абсолютно неоднородная

Д.5 Определение статистических критериев для сопоставления выборок на наличие или отсутствие статистически значимых отличий. Согласно данным, представленным в таблице Д.5, сравнение выборок значений модулей притока:

- ЛООВ следует осуществлять с применением t-критерия Стьюдента, поскольку выборки достаточно однородны;

- азота аммонийного в пункте г. Ростов-на-Дону и нефтепродуктов в пунктах г. Константиновск и г. Ростов-на-Дону абсолютно неоднородны, поэтому их сравнение должно осуществляться по критерию Вилкоксона;

- азота аммонийного в пункте г. Константиновск и нефтепродуктов в пункте ст. Раздорская недостаточно однородны для сравнения по критерию Стьюдента, поэтому для них проводится дополнительный анализ на наличие промахов согласно приложению Б, при исключении которых выборка данных может стать достаточно однородной. Результаты проверки выборок на наличие промахов значений приведены в таблице Д.6.

Таблица Д.6 - Статистические характеристики проверки выборок значений модулей притока химических веществ на наличие промахов

Статистические характеристики выборок значений концентраций
азота аммонийного (г. Константиновск)	нефтепродуктов (ст. Раздорская)
n = 10	n = 13

При уровне значимости p < 0,05 критерий при n = 10 равен 1,5, а при n = 13 равен 1,3 (используется критерий при n = 20, см. Б.5), следовательно, нулевая гипотеза об ошибочности результата и исключении крайней варианты из выборки не принимается ни в одном из рассмотренных случаев.

Таким образом, выборки значений модулей притока азота аммонийного в пункте г. Константиновск и нефтепродуктов в пункте ст. Раздорская не содержат промахов, которые можно было бы исключить, и считаются неоднородными. Статистический анализ такой выборки должен осуществляться с применением критерия Вилкоксона.

Д.6 Сопоставление выборок значений модулей притока химических веществ проводится с применением выбранных статистических критериев (см. Д.5) и алгоритму, приведенному в приложении Б.

Промежуточные данные расчета для сравнения выборок значений модулей притока ЛООВ в пунктах г. Константиновск и ст. Раздорская представлены в таблице Д.7; для пунктов ст. Раздорская и г. Ростов-на-Дону - в таблице Д.8.

Таблица Д.7 - Промежуточные данные для расчета (в пунктах г. Константиновск и ст. Раздорская)

Номер пары	Год	Значение модуля притока ЛООВ, в год		Разность значений показателя	Квадрат разности значений показателя
		г. Константиновск	ст. Раздорская
1	1999	0,246	0,150	0,096	0,00438
2	2000	0,165	0,122	0,043	0,00017
3	2001	0,109	0,081	0,028	0,00000
4	2002	0,124	0,088	0,036	0,00004
5	2003	0,132	0,130	0,002	0,00078
6	2004	0,134	0,151	-0,017	0,00219
7	2005	0,269	0,237	0,032	0,00000
8	2006	0,195	0,154	0,041	0,00012
9	2007	0,146	0,128	0,018	0,00014
10	2008	0,184	0,143	0,041	0,00012
11	2009	0,154	0,126	0,028	0,00000
12	2010	0,181	0,159	0,022	0,00006
13	2011	0,121	0,103	0,018	0,00014
14	2012	0,205	-	-	-
Примечание - Прочерк означает отсутствие данных, либо малое количество.

Среднее значение разностей значений показателя модуля притока химических веществ равно 0,0299; сумма квадратов разностей значений показателя составляет 0,0082. По данным, представленным в таблице Д.7, рассчитанные по формулам Б.5 и Б.6 стандартная ошибка разностей значений D и стандартное отклонение выборки разностей значений D равны 0,0260 и 0,0072, соответственно.

Фактическое значение критерия, составляет 4,12. Теоретическое значение критерия при уровне значимости p < 0,05 и числе степеней свободы k = 12 равно 2,18 (см. таблицу В.2).

Таким образом, 4,12 > 2,18, то есть , следовательно, принимается альтернативная гипотеза о наличии систематических статистически значимых отличий между выборками значений модуля притока ЛООВ. Следовательно, на участке р. Дон г. Константиновск - ст. Раздорская речная экосистема испытывает неравномерную антропогенную нагрузку по модулю притока ЛООВ.

С учетом того, что значение среднего арифметического значений модуля притока ЛООВ в пункте г. Константиновск (0,166 в год) превышает аналогичную величину в пункте ст. Раздорская (0,136 в год) можно заключить, что на данном участке антропогенная нагрузка снижается по длине водотока.

Таблица Д.8 - Промежуточные данные для расчета (в пунктах ст. Раздорская и г. Ростов-на-Дону)

Номер пары	Год	Значение модуля притока ЛООВ, в год		Разность значений показателя	Квадрат разности значений показателя
		ст. Раздорская	г. Ростов-на-Дону
1	1999	0,150	0,177	-0,027	0,00001
2	2000	0,122	0,126	-0,004	0,00038
3	2001	0,081	0,141	-0,060	0,00134
4	2002	0,088	0,141	-0,053	0,00088
5	2003	0,130	0,191	-0,061	0,00141
6	2004	0,151	0,186	-0,035	0,00013
7	2005	0,237	0,245	-0,008	0,00024
8	2006	0,154	0,235	-0,081	0,00332
9	2007	0,128	0,122	0,006	0,00086
10	2008	0,143	0,123	0,020	0,00188
11	2009	0,126	0,096	0,030	0,00285
12	2010	0,159	0,101	0,058	0,00662
13	2011	0,103	0,192	-0,089	0,00431
14	2012	-	0,197	-	-
Примечание - Прочерк означает отсутствие данных, либо малое количество.

Среднее значение разностей значений показателя модуля притока химических веществ равно 0,0233; сумма квадратов разностей значений показателя составляет 0,0242. По данным, представленным в таблице Д.8, рассчитанные по формулам Б.5 и Б.6 стандартная ошибка разностей значений модуля притока ЛООВ и стандартное отклонение выборки разностей значений показателя равны 0,0449 и 0,0124, соответственно.

Фактическое значение критерия, составляет 1,87. Теоретическое значение критерия при уровне значимости p < 0,05 и числе степеней свободы k = 12 равно 2,18 (см. таблицу В.2).

Таким образом, 1,87 < 2,18, то есть , следовательно, принимается нулевая гипотеза об отсутствии систематических статистически значимых отличий между выборками значений модуля притока ЛООВ. Следовательно, на участке р. Дон ст. Раздорская - г. Ростов-на-Дону речная экосистема испытывает равномерную антропогенную нагрузку по модулю притока ЛООВ.

Д.7 Сопоставление выборок значений модулей притока азота аммонийного осуществляется с использованием критерия Вилкоксона (см. Д.5) согласно приложению Б.

Промежуточные данные расчета для сравнения выборок значений модулей притока азота аммонийного в пунктах г. Константиновск и ст. Раздорская представлены в таблице Д.9; для пунктов ст. Раздорская и г. Ростов-на-Дону - в таблице Д.10.

Таблица Д.9 - Промежуточные данные для расчета (в пунктах г. Константиновск и ст. Раздорская)

Номер пары	Год	Значение модуля притока азота аммонийного, в год		Разность значений показателя	Ранг изменения, R	Знаковый ранг, Rz
		г. Константиновск	ст. Раздорская
1	2003	0,010	0,013	0,003	5,5	5,5
2	2004	0,011	0,090	0,079	8	8
3	2005	0,010	0,010	0	-	-
4	2006	0,009	0,015	0,006	7	7
5	2007	0,014	0,013	-0,001	2,5	-2,5
6	2008	0,015	0,012	-0,003	5,5	-5,5
7	2009	0,018	0,019	0,001	2,5	2,5
8	2010	0,013	0,014	0,001	2,5	2,5
9	2011	0,004	0,005	0,001	2,5	2,5

Согласно данным, приведенным в таблице Д.9, сумма положительных рангов ("типичный сдвиг") равна 28, абсолютная величина по модулю суммы отрицательных рангов ("нетипичный сдвиг") равна 8.

Согласно данным таблицы В.3 при p < 0,05 и n = 8 величина составляет 5. Таким образом, 8 > 5, то есть , следовательно, принимается нулевая гипотеза об отсутствии статистически значимых отличий в выборках значений модулей притока азота аммонийного между сравниваемыми пунктами. На участке р. Дон г. Константиновск - ст. Раздорская речная экосистема испытывает равномерную антропогенную нагрузку по данному показателю.

Таблица Д.10 - Промежуточные данные для расчета (в пунктах ст. Раздорская и г. Ростов-на-Дону)

Номер пары	Год	Значение модуля притока азота аммонийного, в год		Разность значений показателя	Ранг изменения, R	Знаковый ранг, Rz
		ст. Раздорская	г. Ростов-на-Дону
1	2003	0,013	0,007	-0,006	3	-3
2	2004	0,090	0,002	-0,088	9	-9
3	2005	0,010	0,004	-0,006	3	-3
4	2006	0,015	0,005	-0,01	6,5	-6,5
5	2007	0,013	0,005	-0,008	5	-5
6	2008	0,012	0,006	-0,006	3	-3
7	2009	0,019	0,005	-0,014	8	-8
8	2010	0,014	0,004	-0,01	6,5	-6,5
9	2011	0,005	0,006	0,001	1	1

Согласно данным, приведенным в таблице Д.10, сумма положительных рангов ("типичный сдвиг") равна 1, абсолютная величина по модулю суммы отрицательных рангов ("нетипичный сдвиг") равна 16.

Согласно данным таблицы В.3 при p < 0,05 и n = 8 величина составляет 5. Таким образом, 1 < 5, то есть , следовательно, принимается альтернативная гипотеза о наличии статистически значимых отличий в выборках значений модулей притока азота аммонийного между сравниваемыми пунктами. На участке р. Дон ст. Раздорская - г. Ростов-на-Дону речная экосистема испытывает неравномерную антропогенную нагрузку по данному показателю.

С учетом того, что медиана выборки значений модуля притока азота аммонийного в пункте ст. Раздорская (0,013 в год) превышает аналогичную величину в пункте г. Ростов-на-Дону (0,005 в год) можно заключить, что на данном участке антропогенная нагрузка снижается по длине водотока.

Д.8 Аналогично проводят сопоставление выборок значений модулей притока нефтепродуктов.

Согласно результатам, приведенным в таблице Д.11 р. Дон от пункта г. Константиновск до пункта ст. Раздорская испытывает равномерную антропогенную нагрузку по значениям модулей притока нефтепродуктов.

Согласно данным таблицы В.3 при p < 0,05 и n = 10 величина составляет 9. Таким образом, 17 > 5, то есть , следовательно, принимается нулевая гипотеза об отсутствии статистически значимых отличий в выборках значений модулей притока нефтепродуктов между пунктами г. Константиновск и ст. Раздорская. На данном участке р. Дон испытывает равномерную антропогенную нагрузку по данному показателю.

Таблица Д.11 - Результаты сравнения выборок значений модулей притока нефтепродуктов по длине р. Дон

Пункт 1	Пункт 2	Wфакт	n'	Wтеор	Уровень значимости	Принимаемая гипотеза
г. Константиновск	ст. Раздорская	17	10	9	p < 0,05	Различия статистически не значимы
ст. Раздорская	г. Ростов-на-Дону	45	13	18	p < 0,05	Различия статистически не значимы

Согласно данным таблицы В.3 при p < 0,05 и n = 13 величина составляет 18. Таким образом, 45 > 8, то есть , следовательно, принимается нулевая гипотеза об отсутствии статистически значимых отличий в выборках значений модулей притока нефтепродуктов между пунктами ст. Раздорская и г. Ростов-на-Дону. На данном участке р. Дон испытывает равномерную антропогенную нагрузку по данному показателю.