Статистический анализ показателей качества воды

В связи с возрастающими темпами загрязнения антропогенными выбросами одним из приоритетных направлений в современной экологии является разработка эффективных методов и приборов для контроля состояния воды. Последние исследования влияния на

человека свойств водных растворов им потребляемых показывают, что воздействие на организм оказывают не только физико-химические, но и так называемые биоэнергоинформационные свойства воды.

К современным методам, позволяющим оценить влияние электромагнитного поля и других внешних воздействий на состояние жидкофазных объектов, относятся: спектроскопический, масс - спектрометрический, хроматографический, ЯМР и др. Общим недостатком указанных методов является необходимость использования сложной измерительной аппаратуры, высококвалифицированного персонала. Последние исследования показали, что методом, способным решить широкий спектр задач по исследованию биологических и физико-химических свойств воды является кирлианография.

Изучение характеристик жидкофазных объектов проводилось путем фиксации отраженного излучения от свободной поверхности раствора в поле высоковольтного разряда. Способ кирлианографии включает фиксацию структуры газоразрядного свечения вокруг жидкофазного объекта в электромагнитном поле, визуализацию изображения газоразрядного свечения в зоне контакта жидкости с фотоматериалом и одновременной оценки изображения газоразрядного свечения вокруг и в зоне контакта жидкофазного объекта с фотоматериалом.

В результате сканирования кирлиан-фотографий получаем полутоновое растровое изображение. Градации серого цвета, характеризующие яркости отдельных пикселей, хранятся в виде двумерного массива. Анализ результатов исследования кирлианограмм показывает необходимость дифференцирования изображений на зоны, соответствующие определенным диапазонам яркости. Первый этап такого разделения обеспечивается «отсеиванием» из исходного изображения зоны фона. Далее требуется выделение по градациям яркости с последующим их анализом зон внутреннего круга и стримерного кольца. Для решения этой задачи интервал яркостей от 0 до 1 на преобразованной гистограмме изображения разбиваем на несколько интервалов, для каждого из которых подсчитываем количество попавших в него пикселей.

Для выполнения объективного статистического анализа изображений кирлианографии необходимо выделение некоторых признаков - паттернов, которые при количественном расчете могут служить основой для оценки биоэнергоинформационных свойств жидкофазных объектов.

Таким опорным признаком послужило количество пикселей, попавших в определенный диапазон яркости свечения. В качестве исходных данных для исследований была сформирована база данных по 4 типам воды: дистиллированной, водопроводной, природной и вода из монастырских источников. Для каждого типа воды было отобрано по 145 образцов.

Для всех исследуемых выборок были оценены следующие статистические параметры: среднее значение, среднеквадратическое отклонение, границы дове-

рительного интервала, медиана. Также для выборок были построены гистограммы эмпирических законов распределения, на основании которых был сделан вывод о том, что распределение элементов в выборках отличается от нормального, поэтому наиболее обоснованной и устойчивой статистической оценкой является не среднее арифметическое, а медиана распределения.

Выделение характерных признаков изображений излучения жидкофазных объектов обеспечивается на основе статистической оценки характерных особенностей свечения проб воды из различных источников. Эффективность предложенного подхода подтверждена на основании обработки большого количества экспериментальных данных.