ON THE INFLUENCE OF SOLAR ACTIVITY ON THE HYDROCHEMICAL COMPOSITION OF THE WATER OF THE SAMARA RIVER

Full Text

Река Самара является левобережным притоком Волги. Протяженность водотока - 594 км, из них 175 км приходится на Самарскую область. Прилегающая местность - волнистая открытая равнина. Русло реки слабоизвилистое, разветвленное рядом мелких островов, слабодеформирующееся. По классификации О.А. Алёкина, воды реки Самары относятся к гидрокарбонатному классу, кальциевой группе, но имеют повышенное содержание сульфат-ионов. Минерализация воды изменяется от 503,7 до 839,0 мг/л; рН составляет 7,6 [1, с. 15]. Вода в реке Самаре оценивается как «грязная» и «экстремально грязная» по удельному комбинаторному индексу. Годовой сток реки формируется под влиянием климатических факторов, а также рельефа, почвогрунтов и гидрогеологических условий водосборной площади [2]. Целью работы является изучение влияния солнечной активности на гидрохимический состав реки Самары. Материалами для работы послужили официальные данные Государственного доклада о состоянии окружающей среды Самарской области по концентрациям загрязняющих веществ в реке Самаре за период с 2005 по 2015 гг. Контроль за качеством воды реки Самары ведется в двух пунктах наблюдения, в каждом из которых имеется по два створа. Нами выбраны два створа наблюдения, находящиеся выше и ниже поселка городского типа Алексеевка, находящегося в 40 км от города Самары выше по течению. К важнейшим экологическим показателям состояния водного объекта относится содержание растворенного кислорода. Оно определяет интенсивность и направленность окислительно-восстановительных процессов, а следовательно, и процессов самоочищения и самозагрязнения водной среды [3]. Поэтому для работы было принято решение изучить изменение содержания кислорода в реке за длительный период времени - с 2005 по 2015 гг. Данные представлены в табл. 1. Приведенные исходные данные в табл. 1 можно представить в виде графика, изображенного на рис. 1. На графике видно, что содержание кислорода до 2009 г. примерно постоянно и составляет 1,5 ПДК. После резкого скачка в 2009 г. содержание кислорода стабилизировалось на уровне 1,0 ПДК. Если рассматривать измерения как выборки из некоторой генеральной совокупности, то можно предположить, что данные до 2009 г. относятся к одной Рис. 1. График зависимости превышений кислорода над значениями ПДК Рис. 2. Зависимость концентрации кислорода от чисел солнечных пятен в относительных единицах Таблица 1 Исходные данные по превышению кислорода над значениями ПДК Год 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 Превышение над ПДК 1,56 1,5 1,5 1,5 1,1 0,75 1 0,82 0,98 1,13 0,9 Таблица 2 Изменение солнечной активности с 2008 по 2018 гг. Год 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 Число Вольфа 4 27 77 129 145 137 75 42 15 14 4 совокупности, а данные после 2009 г. - к другой. Проверим эту гипотезу путем сравнения выборочных средних показателей с помощью критерия Стьюдента. Нулевая гипотеза утверждает, что различия между выборочными средними показателями - статистически незначительны. Первая выборка состоит из пяти наблюдений (2005-2009 гг.), а вторая - из шести наблюдений (2010-2015 гг.). Тестирование показало, что статистических оснований для подтвержения нулевой гипотезы нет. Различия между выборочными средними показателями статистически значимы. Это, в свою очередь, говорит о том, что в 2009 г. произошло явление, которое значительно снизило содержание кислорода в реке Самаре. Резкий скачок кислорода в 2009 г. и разделение всей выборки на две составные части мы попытались объяснить солнечной активностью. В настоящее время достоверно установленными считаются 11-летний, 22-летний (двойной), 30-40-летний (Брик- В.А. Шабанов, А.А. Хрянина 73 Градостроительство и архитектура | 2018 | Т. 8, № 2 неровский), 80-90-летние или вековые, 500-летние и 1800-1900-летние циклы солнечной активности. Р. Вольф положил начало изучению солнечных пятен и впервые ввел использование относительных чисел пятен. Благодаря исследованиям Р. Вольфа и его продолжателей, в настоящее время имеются следующие данные по относительным числам солнечных пятен за последний 24-й 11-летний цикл [4, 5]: По этим данным хорошо просматривается резкий скачок солнечной активности в период с 2009- 2010 гг. - с 27 до 77 и с 2010-2011 гг. - на 52 единицы, затем солнечная активность продолжает расти и с 2013 г. уже идет на спад, далее возвращается к исходному значению через 11 лет. Для наглядного изображения зависимости концентрации кислорода в реке Самаре от солнечной активности изобразим числа Вольфа и наложим на них данные по концентрациям кислорода в период с 2008 по 2018 гг. (рис. 2). По такому же принципу мы провели исследование по трем другим веществам, таким как сульфаты, медь и марганец, которые имели неоднократное превышение концентрации в реке Самаре. Гипотеза в отношении меди и марганца не подтвердилась. Сульфаты ведут себя так же, как кислород, поэтому и в данном случае можно предположить связь с солнечной активностью. Выводы. В настоящей работе, как считают авторы, была доказана гипотеза о возможной зависимости некоторых гидрохимических показателей воды реки Самары от солнечной активности. В частности, выявлена зависимость содержания кислорода и сульфатов в реке от числа Вольфа. Гипотеза доказывалась также на меди и марганце, но не получила подтверждения.

About the authors

Vsevolod A. SHABANOV

Samara State Technical University

Email: vestniksgasu@yandex.ru

Anastasia A. KHRYANINA

JSC «EPK Samara»

Email: vestniksgasu@yandex.ru

References

Supplementary files