Исследователи из ЛЭТИ разработали программу для автоматизированной оценки качества питьевой воды

Питьевая вода играет важнейшую роль в жизни человека, обеспечивая поддержание физиологических процессов организма. Поэтому от качества воды зависит уровень жизни населения во всех регионах России. Однако в крупных городах вода поступает из водоемов, подверженных техногенному загрязнению, а в малых населенных пунктах местные источники воды могут не иметь необходимого уровня безопасности. 

Сегодня для оценки показателей качества воды проводится диагностика с использованием различных методов: относительно значения предельно допустимой концентрации химических веществ (ПДК), по группе гидрохимических показателей с использованием индекса загрязнения воды (ИЗВ) и удельного комбинаторного индекса загрязненности (УКИЗВ) и на основании комплексного показателя, использующего химическое и бактериальное загрязнение. По каждому из результатов диагностики чистоту воды разделяют по классам (например, от чрезвычайно грязной до очень чистой). Но наилучший результат оценки качества воды получается посредством комплексного использования данных методов, что требует автоматизации, поскольку результаты представляют собой большой набор данных.

Как правило, государственный надзор за качеством питьевой воды осуществляется во всех точках распределительной сети: от станций водоподготовки до потребителей. Количество точек отбора проб воды зависит от протяженности распределительной сети и от количества жителей (например, в больших городах собирается от 200 и более проб). В процессе водоснабжения также осуществляется контроль над выполнением санитарно-профилактических мероприятий. 

По этим причинам необходима разработка автоматизированной системы, которая сможет упростить оценку качества воды, подаваемой системами централизованного питьевого водоснабжения и улучшить наглядность результатов. 

Одним из решений данной проблемы является разработка геоинформационной системы (ГИС) – комплекса программного обеспечения, который позволяет сгруппировать разнородные данные, проанализировать их, а также оперативно и наглядно представить сложившуюся экологическую ситуацию на карте.

«Мы создали программу для диагностики качества питьевой воды в соответствии с методикой Федерального центра гигиены и эпидемиологии Роспотребнадзора. Разработка была апробирована на данных мониторинга качества воды в Ленинградской области. По полученным результатам в ГИС были построены карты, наглядно отражающие существующую экологическую ситуацию в данном субъекте».

Федеральный центр гигиены и эпидемиологии Роспотребнадзора (ФЦГиЭ) предоставил ученым ЛЭТИ данные – показатели из водозаборов в виде неструктурированных файлов, а также методику интегральной оценки повышения качества питьевой воды, подаваемой системами централизованного питьевого водоснабжения. Данная методика вошла в основу разработанного алгоритма, который выдает оценку качества воды: пригодна жидкость для питья, или наоборот – непригодна. 

Специально для программы также был создан набор инструментов: оценка сравнения с ПДК, расчеты ИЗВ, УКИЗВ и комплексного показателя. Разработки могут применяться для общего и точечного анализа качества воды с учетом совместного влияния некоторых вредных веществ, находящихся в воде. Исследование осуществляется по результатам контрольных измерений микробиологических, паразитологических, органолептических и гидрохимических показателей в совокупности. 

Результатом работы стала ГИС, которая позволяет проводить автоматическое конвертирование результатов контроля из таблиц, добавление справочников с нормативными значениями, а также выведение оценки об экологической обстановке. 

«Разработанная система позволяет повысить эффективность рациональных способов использования систем водоснабжения при разработке схем территориального планирования и обеспечить повышение качества питьевой воды. В перспективе полученные результаты могут использоваться в создании цифровых карт, по которым можно будет отслеживать экологическую обстановку не только в Ленинградской области, но и в других регионах России».

Результаты могут применяться при оценке качества питьевой воды, подаваемой системами централизованного водоснабжения, в учебном процессе при подготовке специалистов в области экологии и охраны окружающей среды.

Программа для ЭВМ «Оценка качества питьевой воды с использованием комплексных показателей» получила свидетельство о государственной регистрации в 2023 году (№2023664042).

Разработка программы выполнялась в рамках дипломной работы выпускника магистратуры факультета информационно-измерительных и биотехнических систем СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Ивана Белкина. В ходе исследования он рассмотрел существующие методы интегральной оценки и на их основе реализовал инструменты-скрипты для расчета индекса загрязнения воды, УКИЗВ, комплексного показателя и для сравнения с ПДК.

Работа велась в русле научно-исследовательской политики программы развития СПбГЭТУ «ЛЭТИ» «Приоритет 2030».