Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Basic multivariate statistical methods for environmental monitoring data mining: introductory course for master students

Simeonov Vasil

Chemistry-Didactics-Ecology-Metrology

|

2020

|

R. 25, NR 1-2

35--56

EN

The present introductory course of lectures summarizes the principles and algorithms of several widely used multivariate statistical methods: cluster analysis, principal components analysis, principal components regression, N-way principal components analysis, partial least squares regression and self-organizing maps with respect to their possible application in intelligent analysis, classification, modelling and interpretation to environmental monitoring data. The target group of possible users is master program students (environmental chemistry, analytical chemistry, environmental modelling and risk assessment etc.).

2

Incrase reproductive health risks after Chernobyl across Europe

Scherb H., Voigt K.

Proceedings of ECOpole

|

2010

|

Vol. 4, No. 1

9--14

EN

To investigate possible reproductive health risks after Chernobyl in Europe, we carried out time trend analyses and spatial-temporal analyses of pertinent reproductive health indicators based on logistic regression. Long-term dose dependent impacts of radioactive fallout after Chernobyl on stillbirths, birth defects, and the human sex odds at birth have been found. For example, from nearly all published data concerning Down’s syndrome, long term increases after Chernobyl may be seen. Significant ecological relative risks for stillbirths and birth defects are in the range of 1.005 to 1.020 per kBq/m2 137Cs. A relative risk coefficient of 1.010 per kBq/m2 137Cs translates to a preliminary relative risk coefficient of 1.60 per mSv/a. Furthermore, there are striking jumps or broken sticks in the secular human birth sex odds trends in 1987 in practically all central and eastern European countries. No jumps or less pronounced jumps in the sex odds trends are visible in less exposed western European countries and in the USA. German district by district data imply a sex odds ratio of 1.015 per mSv/a.

PL

W celu zbadania wpływu katastrofy w Czarnobylu na zdrowie noworodków w Europie przeprowadzono analizę trendów w czasie i analizę przestrzenno-czasową podstawowych wskaźników zdrowia nowonarodzonych dzieci, wykorzystując regresję logistyczną. Stwierdzono, że długoterminowe działanie dawki radioaktywnego opadu po katastrofie w Czarnobylu ma wpływ na zwiększoną liczbę martwych urodzeń, wady wrodzone i płeć człowieka. Na podstawie przeglądu literatury dotyczącego zespołu Downa, można wnioskować, że po katastrofie w Czarnobylu nastąpi wzrost liczy osób z tym zespołem. Znaczne ekologiczne względne ryzyko wystąpienia martwych porodów i wad wrodzonych jest w zakresie od 1,005 do 1,020 kBq/m2 137Cs. Względny współczynnik ryzyka 1,010 kBq/m2 dla 137Cs odpowiada przybliżonemu względnemu współczynnikowi ryzyka równemu 1,60 mSv/a. Ponadto stwierdzono dysproporcje w płci u dzieci urodzonych w 1987 roku w niemal wszystkich krajach Europy Środkowej i Wschodniej. Nie zaobserwowano takich tendencji w krajach Europy Zachodniej oraz w USA. Na podstawie danych z Niemiec podano, że współczynnik nierówności płci wynosi 1,015 na 1 mSv/a.

3

Assessment of soil quality by the use of multivariate statistics

Simeonova P., Simeonov D., Spasov L., Abadzieva N.

Ecological Chemistry and Engineering. A

|

2008

|

Vol. 15, nr 3

199-212

EN

The present study deals with the application of three already traditional environmetric approaches (cluster analysis, principal components analysis and principal components regression or source apportionment analysis) for assessment of soil quality. Two different case studies are considered - the one dealing with assessment of soil pollution and another one - with assessment of soil fertility. For both cases the classification of the sampling site locations is achieved, the data set structure is analyzed and the latent factors responsible for the structure are identified. Further, regression models accounting for the contribution of each identified latent factor on the formation of the total concentration of each chemical parameter are constructed and validated. Thus, the soil environment is carefully studied and important conclusions about the soil quality are reached.

PL

W prowadzonych badaniach środowiskowych zastosowano trzy klasyczne metody enwirometryczne (analizę klastrów, analizę składowych głównych oraz regresję składników główny, czyli analizę udziału źródła) w celu oceny jakości gleby. Badania prowadzono w dwu aspektach - oszacowano stopień zanieczyszczenia badanej gleby oraz jej urodzajność. W obu przypadkach wykonano klasyfikacje położenia miejsc pobierania próbek, ustalono strukturę uzyskanych danych oraz zidentyfikowano czynniki ukryte odpowiedzialne za tę strukturę. Ponadto opracowano i zwalidowano model regresji, wyjaśniający wkład każdego zidentyfikowanego czynnika ukrytego do całkowitego stężenia każdego wyznaczanego parametru chemicznego. Tak więc środowisko glebowe zostało starannie zbadane i dzięki temu można było wyciągnąć ważne wnioski dotyczące jakości badanej gleby.

4

Quality assessment of the Yantra River water monitoring data

Simeonova P., Lovchinov V., Dimitrov D., Radulov I.

Chemia i Inżynieria Ekologiczna

|

2007

|

Vol. 14, nr 7

693-705

EN

The present study deals with the river water quality assessment for the Yantra River catchment, Bulgaria. The application of multivariate statistical methods like cluster analysis, principal components analysis and time-series analysis makes it possible to detect different sampling sites patterns along the river steam related to the urban or rural activities in the area and to identify latent factors responsible for the monitoring data structure. Additionally, tendencies and seasonal patterns in the data are discussed. An interesting point in the study is that the water quality assessment is performed using short-term and long-term observation data, which allows a better evaluation of the ecological situation along the river stream.

PL

Obecne badania dotyczą oceny jakości wody w zlewni rzeki Jantra, Bułgaria. Zastosowanie różnych metod statystycznych, takich jak: analiza skupień, analiza głównych składowych i analiza serii czasowych, umożliwiło znalezienie zróżnicowań w strukturze danych z punktów próbkowania wzdłuż biegu rzeki w zależności od obecności miast i wsi oraz identyfikację ukrytych czynników wpływających na strukturę danych pomiarowych. Dodatkowo omówiono tendencje i sezonowe zmiany otrzymanych wyników. Oceniono jakość wody, dokonując obserwacji długo i krótkoterminowych pozwalających na lepszą ocenę sytuacji ekologicznej wzdłuż biegu rzeki.

5

Multivariate statistical assessment of the pollution sources along the stream of Kamchia River, Bulgaria

Simeonova P.

Chemia i Inżynieria Ekologiczna

|

2007

|

Vol. 14, nr 8

867-874

EN

Sixteen sampling sites along the stream of Kamchia River were considered as environmental objects in the multivariate statistical study aimed to identify and apportion patterns of sampling sites, latent factors responsible for the data structure and their relation to the emitter industrial and anthropogenic sources in the vicinity of the sampling sites. As variable 11 surface water parameters were used monitored for a long time period (up to 10 years). Four main site patterns were revealed by cluster analysis (urban, rural, near-to dam and estuary) and for each site latent factor were identified and apportioned (among them "metallurgical", "food production", "winery", domestic wastes", "natural"). The relative contribution of each identified polluting source to the formation of the total concentration of each chemical specie or physicochemical parameter was determined and compared with the real emitters in the region of interest.

PL

Z szesnastu miejsc wzdłuż nurtu rzeki Kamchia pobierano próbki środowiskowe do wielowymiarowych badań statystycznych, których celem było identyfikowanie i określenie charakteru (wzorców) punktów badawczych, czyli ukrytych zmiennych odpowiedzialnych za strukturę danych oraz ich zależność od emitorów przemysłowych i antropogennych w pobliżu miejsc pobierania próbek. W badanych próbkach wody monitorowano 11 parametrów (przez 11 lat). Za pomocą analizy klastrów znaleziono cztery główne wzorce (miejski, wiejski, w pobliżu tam, ujście rzeki) i dla każdego z nich zidentyfikowano i przydzielono źródło zanieczyszczeń (m.in. "metalurgiczne", "z produkcji żywności", "winiarstwo", "odpady", "przyrodnicze"). Określono udział każdego zidentyfikowanego źródła zanieczyszczenia w całkowitym stężeniu badanych związków chemicznych lub wartości parametru fizykochemicznego, a uzyskane wyniki porównano z rzeczywistymi parametrami emitorów w tym regionie.

6

Polluting sources apportionment for atmospheric and coastal sediments environment

Simeonova P.

Chemia i Inżynieria Ekologiczna

|

2006

|

Vol. 13, nr 10

1021-1032

EN

The present communication deals with the application of principal components analysis and source apportioning on absolute principal components scores to an aerosol data collection from Arnoldstein, Austria and to a data set from sediment samples from the US coast. In both cases the first step of the environmetric data interpretation is the identification of latent factors determining the data structure and resembling the pollutant sources in the vicinity of the sampling. It is convincingly shown that six latent factors explaining almost 80 % of the total variance are responsible for the data structure of the aerosol monitoring set, which are conditionally identified as "fertilizer", secondary emission", "lead smelter", "traffic", "salt" and "soil dust" by principal components analysis (PCA). In the second step of the intelligent data analysis the contribution of each identified source to the formation of the particle total mass and chemical compounds total concentration is calculated. Further, the same two-step procedure is applied to the sediment data collection where four latent factors ("anthropogenic", "organic", "natural", and "hot spots") are identified and, respectively, apportioned. Thus, a reliable assessment of the air quality and the sediment role as environmental quality indicators in the region of observation is achieved. The apportioning models obtained are checked for adequateness and validated. The latent factor contribution models can be further used for risk assessment and respective decision making. Additionally, it is commented why chemometrics could be successfully applied as sustainability metrics in various aspects of interpretation of the stale of "sustainable development".

PL

Opisano zastosowanie metod analizy czynników głównych (PCA) oraz udziału źródeł do opisu bezwzględnego wpływu czynników na aerozole zebrane w Arnoldstein (Austria) i na wybrzeżu USA. W obu przypadkach pierwszym krokiem w interpretacji danych była identyfikacja czynników ukrytych określających strukturę danych i rozpoznanie źródeł zanieczyszczeń w pobliżu miejsc, z których pobierano próbki. W sposób przekonujący wykazano, że za strukturę danych pochodzących z badania aerozolu odpowiada 6 czynników tłumaczących prawie 80 % całkowitej wariancji. Zostały one warunkowo określone jako "nawóz", "emisja drugorzędna", "huta ołowiu", "ruch uliczny", "sól" i" pył glebowy". W drugim kroku inteligentnej analizy danych obliczono udział każdego zidentyfikowanego źródła na masę cząstek i ich skład chemiczny. Następnie ta sama dwuetapowa procedura została zastosowana do danych otrzymanych podczas badania osadów. Zidentyfikowano 4 ukryte czynniki ("antropogenny", "organiczny", "naturalny" i"gorące punkty") i określono ich wpływ na badane parametry. Osiągnięto wiarygodne oszacowanie jakości powietrza i osadu jako wskaźników jakości środowiska w badanym regionie. Modele udziału ukrytych czynników mogą być w dalszej kolejności używane do oceny ryzyka i odpowiedniego podejmowania decyzji.

7

Chemometric evaluation of the air quality in an industrial region. Case study Kosice, Slovakia

Simeonova P., Simeonov V., Lux L., Dakova I., Spanos T.

Chemia i Inżynieria Ekologiczna

|

2005

|

Vol. 12, nr 7

727-737

EN

The present case study deals with the environmetric estimation of the sir quality in the urban and rural region of City of Kosice, Slovakia. The annual loads of total dust and 8 heavy metals were used as input data. Correlation, cluster, and principal components analysis were used to classify, model and interpret the data. It bas been found that a distinctive separation between the rural and urban sites is observed (cluster analysis), which indicated different dynamics of the pollution at both sites. Further, the correlation gave some hints about possible linkages between the chemical tracers but without clarifying the structure of the data sets. Using principal components analysis and regression on principal components, it was found that three latent factors determine the pollution impact - soil or mineral dust, industrial and traffic sources. It was proved that differences are present for the rural and the urban sites in the source apportioning of the total trace metal concentrations. It made possible to discuss the different pollution patterns at the rural and at the urban sites.

PL

Przedstawiono studium przypadku dotyczącego oceny środowiskowej jakości powietrza regionu koszyckiego, mającego charakter miejsko-wiejski. Danymi wejściowymi tej oceny były średnioroczne pomiary stężenia pyłu oraz 8 metali ciężkich. Do klasyfikacji, modelowania i interpretacji danych doświadczalnych zastosowano analizę: korelacji, klasterów oraz składników głównych. Za pomocą analizy klasterów stwierdzono wyraźne różnice między obszarem miejskim a wiejskim, wskazuje to na różnice w dynamice rozprzestrzeniania się zanieczyszczeń powietrza w tych dwóch obszarach. Analiza korelacji wskazuje na istnienie zależności między badanymi wskaźnikami, ale nie objaśnia wyznaczonej struktury zbioru danych. Analiza składników głównych pokazuje, że 3 czynniki wpływają na obserwowany poziom zanieczyszczenia atmosfery: gleba (pył mineralny) oraz źródła przemysłowe i transport. Wyznaczono różnice w udziale tych 3 czynników na terenie miejskim oraz wiejskim.

8

Environmetric Study of the Seasonal Patterns (1989-1998) in the Water Quality of the Struma River Basin, Bulgaria

Nikolov N., Mihailov G., Simeonov V., Mirinchev G.

Chemia i Inżynieria Ekologiczna

|

2003

|

Vol. 10, nr 8

763-771

EN

By the application of time-series analysis an estimation of the long-term water quality of the Struma river basin is performed. Several typical patterns of seasonal behaviour could be found reflecting the location of rural, urban, tributary and background sampling sites. Although it is quite difficult to specify a strict seasonal pattern along the Stroma river stream, some stable seasonality for the chemical indicators is obtained for the various sites like summer maximums caused probably by the lower water level for most of the sites, winter maximums for anthropogenic species at urban sites or at tributary sites due probably to the effect of waste waters, maximums due to agriculture activity etc. In this way a summary of the long-term water quality monitoring is obtained.

PL

Dokonano długoterminowego oznaczenia jakości wody w dorzeczu rzeki Struma poprzez zastosowanie analizy serii czasowych. Można znaleźć kilka typowych sezonowych zachowań odzwierciedlających lokalizacje miejsc pobierania próbek: na terenach wiejskich, miejskich, w pobliżu ujść dopływów oraz charakterystycznych dla tła. Mimo że dość trudne jest określenie ściśle sezonowych prawidłowości tych zmian wzdłuż biegu rzeki Struma, jednak udało się wykryć sezonowość wartości indykatorów chemicznych w różnych miejscach. Są to takie zmiany sezonowe, jak letnie maksima spowodowane prawdopodobnie niskim poziomem wody dla większości miejsc pobierania próbek, zimowe maksima o charakterze antropogennym charakterystycznym dla obszarów miejskich lub w pobliżu ujść dopływów będące wynikiem zrzutu wód ściekowych, maksima wynikające z działalności rolniczej itd. Otrzymano w ten sposób długoterminowe prawidłowości dotyczące danych monitoringu jakości wód.