Регресійна модель впливу крутизни схилу на забруднення довкілля ( вміст цинку в грунті)

Міністерство аграрної політики та продовольства України

кафедра екології та біотехнології

 

 

 

 

 

 

 

Курсова робота з дисципліни

« Моделювання та прогнозування стану довкілля»

на

тему:

«Регресійна модель впливу крутизни схилу на забруднення довкілля ( вміст цинку в грунті)»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Харків - 2014

 

Зміст:

Вступ……………………………………………………………………………….3

Розділ І……………………………………………………………………………..5

Розділ ІІ…………………………………………………………………………….7

Розділ III…………………………………………………………………………...9

Розділ IV………………………………………………………………………….10

Розділ V…………………………………………………………………………..12

Розділ VI………………………………………………………………………….14

Розділ VIІІ………………………………………………………………………..17

Розділ ІХ………………………………………………………………………….19

Розділ Х…………………………………………………………………………..22

Висновки…………………………………………………………………………26

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вступ.

Загальні відомості про забруднюючий елемент та вміст його в грунтах.

 

Вміст цинку в ґрунтах країн СНД коливається від 25 до 100 мг/кг і в середньому становить 50 мг/кг. Цієї ж величиною характеризується середній вміст цинку в ґрунтах земної кулі. Вміст цинку в ґрунтах визначається наявністю цього елемента в ґрунтотвірних породах. Підвищення вмісту цинку у ґрунті тісно пов'язане з збільшенням органічної речовини в неї, що говорить про біологічної акумуляції даного елемента.

Баланс цинку в ґрунтах різних екосистем показує, що його атмосферний надходження переважає над виносом за рахунок вилуговування і утворення біомаси. Виняток становлять незабруднені лісові райони Швеції, де винос цинку водними потоками виявився вище вступу з атмосфери.

Характерно, що грунти більш важкого механічного складу, суглинки і глини, містять більше цинку порівняно з супіщаними і піщаними.

Базальти та інші вивержені породи характеризуються підвищеним вмістом цинку.

Граніти - за вмістом цинку вдвічі біднішими базальтів.

Глини, леси, покривні суглинки, лесовидні суглинки містять цинку значно менше, ніж граніти.

Чорноземи. Високий вміст Zn пояснюється значною кількістю гумусу.

Червоноземи. Високий вміст Zn пояснюється значною кількістю цього елемента в почвообразующих породах (андезитах і базальтах).

Тундрові ґрунти мають високий вміст цинку через відповідного хімічного складу почвообразующих порід і впливу тундровій рослинності.

Дерново-підзолисті, сірі лісові і сероземные грунти містять значно менше металу, ніж у всіх інших типах ґрунтів.

Рухливий цинк. Основний і найбільш рухомою формою цинку вважається його двухвалентный катіон (Zn2+), але в ґрунті присутні і деякі інші форми цього елемента. Головні фактори, що контролюють рухомість цинку в ґрунтах, аналогічні тим, що і в міді. Однак цинк імовірно присутня в більш розчинних формах. Глини і органічні речовини ґрунту здатні утримувати цинк досить сильно, тому його розчинність в природних умовах нижче, ніж в чистих експериментальних.

Імовірно існують два механізми адсорбції цинку грунтами:

• у кислому середовищі - адсорбція, пов'язана з катіонним обміном;
• в лужному середовищі - хемосорбція, яка залежить від присутності органічних лігандів.

Адсорбція цинку послаблюється при рН нижче 7. До цього призводить конкуренція з боку інших іонів. При підвищених pH і зростанні в ґрунтовому розчині концентрації органічних сполук цинк-органічні комплекси вносять свій внесок у розчинність цинку.

Органічне речовина здатна пов'язувати цинк в стійкі форми. Це призводить до накопичення цього металу в органічному горизонті ґрунтів і торфі. Але стійкість цинк-органічних сполук в грунтах відносно низька. Вважається, що цинк більш розчинний у ґрунтах, ніж інші важкі метали.

Цинк найбільш рухливий і біологічно доступний в грунтах:

• кислих,
• легких,
• мінеральних.

Кислотне вилуговування особливо дієво для мобілізації металу, тому спостерігається втрата даного елемента в деяких ґрунтах, наприклад, в подзолах і бурих кислих, розвинених на пісках.

Цинк нерухомий грунтах, багатих кальцієм та фосфором, в добре аерованих ґрунтах з вмістом сполук сірки, а також при вмісті в землі підвищеної кількості насичених кальцієм мінералів і водних оксидів.

 

 

Розділ І.

Вихідні дані.

 

№	X	Y	№	X	Y	№	X	Y	№	X	Y
1	6,85	1,85	26	7,15	1,80	51	6,60	1,85	76	7,10	1,75
2	6,35	1,70	27	7,15	1,90	52	7,75	2,00	77	7,15	1,90
3	7,00	1,80	28	6,85	1,80	53	7,10	1,85	78	7,15	1,90
4	7,15	1,90	29	7,15	2,00	54	6,95	1,90	79	7,05	1,90
5	6,75	1,70	30	8,00	2,00	55	7,15	2,00	80	7,10	1,80
6	7,10	1,80	31	7,10	1,95	56	7,20	2,00	81	7,50	1,95
7	6,30	1,65	32	7,15	1,90	57	6,60	1,70	82	7,00	1,85
8	7,35	1,95	33	7,00	1,85	58	6,90	1,75	83	7,00	1,80
9	6,75	1,80	34	7,10	2,00	59	6,80	2,00	84	6,85	1,80
10	6,35	1,70	35	7,60	2,00	60	7,10	1,80	85	7,05	1,95
11	6,70	1,85	36	7,65	2,05	61	7,15	1,90	86	6,50	1,70
12	7,85	2,00	37	7,00	1,90	62	7,00	1,85	87	6,85	1,90
13	7,25	1,80	38	7,15	1,90	63	7,50	2,05	88	7,20	1,85
14	7,20	2,00	39	7,20	2,00	64	7,15	1,90	89	6,60	1,75
15	7,35	1,95	40	6,60	1,80	65	7,10	1,95	90	7,50	2,00
16	8,20	2,05	41	7,10	1,95	66	7,55	2,10	91	6,85	1,95
17	7,30	2,10	42	7,80	2,00	67	7,05	1,90	92	6,35	1,70
18	7,15	2,00	43	7,60	1,80	68	7,00	1,80	93	7,00	1,95
19	7,40	2,00	44	7,25	1,95	69	6,85	1,90	94	8,00	2,00
20	7,00	1,95	45	6,95	1,90	70	7,00	2,00	95	6,60	1,80
21	7,10	1,95	46	7,10	2,00	71	6,30	1,75	96	7,15	1,75
22	7,30	1,90	47	6,80	2,00	72	6,90	1,80	97	7,10	1,80
23	6,20	1,85	48	7,25	2,05	73	7,20	1,95	98	7,00	2,00
24	7,75	2,00	49	6,85	1,95	74	6,50	1,80	99	7,10	1,80
25	7,30	1,90	50	7,15	1,75	75	6,60	1,80	100	7,50	2,00

 

Точковий графік розподілу будується для того, щоб можна було візуально впевнитися в наявності регресії.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 
Розділ ІІ.

Впорядкування даних.

 

 

1. Cкладаємо статистичний розподіл Х:

 

 

X	6,35	6,65	6,95	7,25	7,55	7,85	8,15
n	8	18	45	14	10	4	1

 

X	-2	-1	0	1	2	3	4
n	8	18	45	14	10	4	1

 

Xi-Xi+1	6,2 -6,5	6,5-6,8	6,8-7,1	7,1-7,4	7,4-7,7	7,7-8,0	8,0-8,3
n	8	18	45	14	10	4	1

 

 

2. Переходимо до неперервного розподілу:

 

Для 100 випробувань будемо складати 6 інтервалів значень. Знаходимо довжину інтервалу за формулою

 

h1=(Xmax-Xmin)/7=(8,15 – 6,35)/7 = 0,3

складаємо інтервали:

X2=X1+h1=            ,  X3=X2+h1=     , X4=X3+h1=            X5=X4+h1=         ,

 

X6=X5+h1=             , X7=X6+h1=

 

Xi-Xi+1	6,2 -6,5	6,5-6,8	6,8-7,1	7,1-7,4	7,4-7,7	7,7-8,0	8,0-8,3
n	8	18	45	14	10	4	1

 

3. Переходимо до точкових рівновіддалених значень.

Замість кожного інтервалу в попередній таблиці ставимо середнє значення з цього інтервалу. При цьому автоматично отримуємо рівновіддалені значення з кроком h1.

X	6,35	6,65	6,95	7,25	7,55	7,85	8,15
n	8	18	45	14	10	4	1

 

 

 

 

 

 

 

 

Аналогічно перетворюємо статистичний розподіл У.

 

1. Cкладаємо статистичний розподіл Y:

 

Y	1,68	1,74	1,8	1,87	1,93	1,99	2,07
n	7	6	19	26	14	22	6

 

Y	-3	-2	-1	0	1	2	3
n	7	6	19	26	14	22	6

 

Yi-Yi+1	1,65-1,71	1,71-1,77	1,77-1,83	1,83-1,9	1,9-1,96	1,96-2,03	2,03-2,1
n	7	6	19	26	14	22	6

 

 

 

2. Переходимо до неперервного розподілу:

 Знаходимо довжину інтервалу  за формулою 

 

h2=(Ymax-Ymin)/7= (2,10 – 1,65) /7 = 0,06

складаємо інтервали:

Y2=Y1+h2=            ,  Y3=Y2+h2=     , Y4=Y3+h2=            Y5=Y4+h2=         ,

 

Y6=Y5+h2=                , Y7=Y6+h2=

 

Yi-Yi+1	1,65-1,71	1,71-1,77	1,77-1,83	1,83-1,9	1,9-1,96	1,96-2,03	2,03-2,1
n	7	6	19	26	14	22	6

 

3. Переходимо до точкових рівновіддалених значень.

Замість кожного інтервалу в попередній таблиці ставимо середнє значення з цього інтервалу. При цьому автоматично отримуємо рівновіддалені значення з кроком h2.

 

Y	1,68	1,74	1,8	1,87	1,93	1,99	2,07
n	7	6	19	26	14	22	6

 

 

 

 

Розділ III.

 Основні числові характеристики  статистичного розподілу.

 

Знаходимо об’єм вибірки:

 

n=n1+n2+…+nk= 8+18+45+14+10+4+1 = 100

 

1. Для Х:

Вибіркове середнє

  = 1/100 (-16-18+14+20+12+4) = 0,16

 

 

Для знаходження дисперсії спочатку знаходимо допоміжну величину

 1/100 (32+18+40+14+36+16) = 1,56

 

Тоді дисперсія дорівнює  Dx= =1,56-(0,16)2 = 1,53