Methods of assessment of the ecological status of a water body based on the entropy-weighted index of water quality
Vitalii L. Bezsonnyi · Ecological Sciences · 2023
Проведено оцінку якості водойм, що використовуються як джерело питного водопостачання містами півдня Дніпропетровської області, на основі використання вдосконаленого індексу якості води з ентропійним ваговим коефіцієнтом.В процесі розрахунку індексів якості води вага кожного параметра зазвичай або не враховується, і параметри вважаються рівнозначними, або ж надається експертами відповідно до їхнього практичного досвіду що є суб'єктивним і багато корисної та цінної інформації про якість води може втрачатися.Застосування ентропійних ваг дозволить підвищити об'єктивність індексу якості води.Розробка ентропійнозваженого індексу якості води передбачає наступні етапи: побудову вихідної матриці проб води і оцінюваних параметрів; побудову нормованої матриці, що містить нормовані значення кожного оцінюваного параметра в конкретному зразку з метою усунення похибок, викликаних різними розмірами і одиницями виміру; обчислення ентропійних ваг, щоб параметрам з нижчою ентропією або мірою безпорядку присвоювалася таким чином більша вага; агрегація ваг ентропії та шкали оцінки якості.В результаті застосування методики оцінки екологічного стану водойми на основі ентропійно-зваженого індексу якості води ділянки р.Дніпро, що розташована на півдні Дніпропетровської області, встановлено, за значенням індексу якість у теплий та холодний періоди року відрізняється.Мінімальне значення EWQI для холодної пори 55,41 (п4), максимальне -111,02 (п2).Мінімальне значення EWQI для теплої пори 72,76 (п4), максимальне -104,50 (п2).Найгірша якість води характерна для пункту контролю п2 (ID27577, р.Дніпро, 219 км, с.Придніпровське, КП «Дніпро» Придніпровської с/р), при чому, значення для холодної пори року EWQI=111,02 вищі, ніж для теплої -EWQI=104,50, що вказує на те, що забруднення не обумовлено біохімічними процесами, і може пояснюватися негативним екологічним впливом Новопавлівського гранітного кар'єру.На величину ентропійно зваженого індексу якості води впливає вибір нормативного значення, тому перспективними є дослідження з обгрунтування вибору величини нормативного значення для кожних конкретних умов.Ключові слова: екологічний стан поверхневих вод, ентропійно зважений індекс якості води, забруднення води. Methods of assessment of the ecological status of a water body based on the entropy-weighted index of water quality. Bezsonnyi V.An assessment of the quality of reservoirs used as a source of drinking water supply by the cities of the south of the Dnipropetrovsk region was carried out, based on the use of an improved water quality index with an entropy weighting factor.In the process of calculating water quality indices, the weight of each parameter is usually either not taken into account, and the parameters are considered equivalent, or it is given by experts according to their practical experience, which is subjective and a lot of useful and valuable information about water quality can be lost.The use of entropy weights will increase the objectivity of the water quality index.The development of the entropy-weighted water quality index involves the following stages: construction of the initial matrix of water samples and estimated parameters; construction of a normalized matrix containing normalized values of each evaluated parameter in a specific sample in order to eliminate errors caused by different sizes and units of measurement; calculating entropy weights so that parameters with a lower entropy or degree of disorder are thus assigned a higher weight; aggregation of entropy weights and quality rating scales.As a result of the application of the methodology for assessing the ecological state of the reservoir based on the entropy-weighted water quality index of the Dnipro River, located in the south of the Dnipropetrovsk region, it was established that the quality of the index differs in warm and cold periods of the year.The minimum value of EWQI for the cold season is 55.41 (p4), the maximum is 111.02 (p2).The minimum value of EWQI for the warm season is 72.76 (p4), the maximum is 104.50 (p2).The worst water quality is characteristic of control point p2 (ID27577, Dnipro district, 219 km, Prydniprovske village, KP "Dnipro" Prydniprovska village), moreover, the value for the cold season is EWQI=111.02higher than for the warm season -EWQI=104.50,which indicates that the pollution is not due to biochemical processes and can be explained by the negative environmental impact of the Novopavlivskyi granite quarry.The value of the entropy-weighted water quality index is affected by the choice of the normative value, therefore, studies on the justification of the choice of the value of the normative value for each specific condition are promising.Key words: ecological state of surface waters, entropy-weighted water quality index, water pollution.Постановка проблеми.Екологічна оцінка поверхневих водойм допомагає встановити рівень забруднення та визначити потенційні джерела надходження цього забруднення.Водойми, що вико-