10. Zasady obliczeń / przeliczeń danych

 

1. Nowe wzory obliczeń parametrów meteorologicznych.

 

Od 1 stycznia 1996 do obliczeń do średniej dobowej temperatury powietrza wykorzystuje się następującą formułę (według okólnika 2/SO/95:Dyrektora IMGW):

 

                

 

a do obliczeń średniej dobowej wilgotności względnej na podstawie tablic psychrometrycznych (temperatura termometru suchego i wilgotnego):

 

                

 

            gdzie:           = wyniki pomiarów temperatury o godz. 7, 13 i 19 czasu urzędowego zimowego lub 8, 14 i 20 czasu urzędowego letniego

 

W związku z wprowadzonymi zmianami:

·      wycofuje się z użycia dotychczas stosowane termo- i higrografy,

·      w dzienniku klimatologicznym (wzór M-17) w pasie dla godziny 1/2 nie wypełnia się kratek oznaczonych literami T i H oraz kolumny „Odczyt wilgotności względnej z higrogramu”

·      we „Wskazówkach dla posterunków meteorologicznych” (wyd.II uaktualnione, Warszawa 1988), tracą ważność następujące zapisy:

            - na str. 17 wiersze 9 do 11 od góry,

            - na str 18 wiersz 19 od dołu,

            - na str. 21 wiersze od 10 do 17 od góry.

 

 

2. Przeliczenia ze stężenia jonów na stężenia pierwiastków:

 

Przeliczenia wyników analiz, które muszą być podawane jako stężenia S, N i P dokonuje się stosując poniższą ogólną formułę:

 

                       

 

            gdzie: Ce           - stężenie pierwiastka

                        k          - stała

                        Cj         - stężenie jonu

 

 

                       

 

            gdzie: Ae           - masa atomowa pierwiastka

                        Aj         - masa cząsteczkowa jonu

 

dla następujących substancji stała k wynosi:

SO2S               - 0,5005

SO4S               - 0,3338

NO2N              - 0,3045

NO3N              - 0,2259

NH4N              - 0,7765

PO4P               - 0,3261

 

 

3. Obliczenia kiedy w serii danych występują oznaczenia poniżej progu wykrywalności urządzenia pomiarowego (wskaźnik L jakości danych):

 

Jeżeli surowe dane pomiarowe zawierają wartości poniżej progu czułości (detekcji) urządzenia pomiarowego (procedury analitycznej) czyli oznaczone są wskaźnikiem L, wtedy w obliczeniach statystycznych należy stosować wartość równą 0,5 ´ próg detekcji.

 

 

4. Obliczenia średniej wartości pH:

 

Pomierzone pH musi zostać najpierw przeliczone na stężenie jonów H+ - a następnie średnie stężenie H+ ponownie przedstawione w formie pH.

 

 

                       

 

            gdzie:         = średnie stężenie jonów H+

                                pH       = wartość pH próbki

                        n          = iloœæ próbek

 

                       

 

            gdzie:         = średnie pH

 

 

5. Zanieczyszczenia powietrza.

Wyniki stężeń zanieczyszczeń powietrza obliczane są na podstawie wyników pomiarów i analiz opisanych w rozdziale 15 i znajomości objętości powietrza, przepompowanego przez układ pomiarowy, z którego otrzymane zostały próby zanieczyszczeń.

 

                                            

       gdzie:

                        - Sd,m - stężenie średnie dobowe, średnie miesięczne [g m-3, ng m-3];

                        - P - masa zaabsorbowanego zanieczyszczenia [g, ng];

                        - V- objętość powietrza przetłoczonego przez filtr lub płuczkę [m3];

Stężenia zanieczyszczeń powietrza podawane są w g m-3 i ng m-3 (w przypadku metali ciężkich).

Do dalszych opracowań wykorzystujemy obliczone stężenia zanieczyszczeń, traktując je jako "dane surowe". W zależności od potrzeb obliczamy podstawowe charakterystyki statystyczne tj. stężenia średnie, maksymalne, minimalne, odchylenia standardowe dla poszczególnych miesięcy, sezonów roku hydrologicznego czy kalendarzowgo oraz dla wielolecia. Bardzo pomocne w interpretacji i opracowywaniu wyników są także przebiegi czasowe stężeń poszczególnych składników oraz ich wzajemne korelacje. Bardzo często sposób prezentacji wyników bywa narzucany przez odbiorców lub jest podyktowany specyfiką badań i opracowań.

 

 

6. Korekcja stężenia składników opadu ze względu na parowanie

 

W okresie letnim w trakcie trwania wysokich temperatur powietrza należy uwzględnić zjawisko parowania wody opadowej z chwytaczy. Aby skorygować wynikający z tego błąd określenia stężenia rozpuszczonych składników, należy po pierwsze porównać zmierzoną masę wody z chwytacza ze spodziewaną - obliczoną z dobowych sum opadów mierzonych za pomocą deszczomierza Hellmana:

 

                 mobl = h ´ S ´ m

 

                

 

     gdzie:    mobl      = spodziewana masa próbki opadu [g]

                 h          = wysokość opadu w analizowanym okresie [cm]

                 S          = powierzchnia wlotowa deszczomierza [cm2]

                 m         = gęstość wody - 1 [g cm-3]

                 a          = współczynnik parowania [-]

                 mrz       = zmierzona masa próbki wody opadowej z chwytacza [g]

 

Jeżeli współczynnik parowania jest równy lub mniejszy od 0,95 należy skorygować zmierzone stężenie składników w próbce opadów według wzoru:

 

                

 

     gdzie:           = poprawione stężenie i-tego składnika próbki [mg dm-3, µg dm-3]

                 Ci         = zmierzone stężenie i-tego składnika próbki [mg dm-3, µg dm-3]

 

 

7. Obliczenia średniej ważonej:

 

Średnią ważoną parametrów fizykochemicznych opadów (opad standardowy, opad podokapowy, spływ po pniach) należy obliczać używając wzoru:

 

                

 

     gdzie:          = średnie ważone stężenie parametru w opadach

                 c          = stężenie zmierzone w próbce

                 m         = opad w okresie, z którego pobiera się próbkę

 

Średnią ważoną parametrów fizykochemicznych odpływu (korytowego, glebowego, gruntowego) należy obliczać używając wzoru:

                

                

    

gdzie:               = średnia ważona w stosunku do przepływu wartość stężenia

                 Qi         = przepływ w momencie poboru próbki

                 ci          = zmierzone w próbce stężenie

                 n          = ilość próbek

 

 

8. Obliczenia ładunku substancji wprowadzanych z opadem lub odpływających w cieku (wodach glebowych, gruntowych)

 

Obliczanie bilansu materii dla profilu glebowego, zlewni rzecznej, zlewni jeziornej itp. wymaga określenia ładunków (masa/jednostkę czasu/jednostkę powierzchni) substancji dopływających do systemu (z opadami, wodami glebowymi, gruntowymi, rzecznymi itp.), i odpływających z niego (z wodami glebowymi, gruntowymi, rzecznymi itp.). Dysponując wartościami stężenia danej substancji w próbkach wody oraz danymi wysokości opadu/dopływu/odpływu dla odpowiadających próbkom odcinków czasu można obliczyć ładunki za pomocą poniższego wzoru:

 

                

 

gdzie:                = ładunek i-tej substancji dopływającej do systemu/odpływającej z systemu w danym okresie pomiarowym [kg ha-1]

                        = stężenie i-tej substancji w próbce wody z danego okresu pomiarowego [mg dm-3]

                 h/Q      = opad/dopływ/odpływ [mm]

 

 

9. Wskaźnik zróżnicowania gatunkowego Shannon-Wiener’a:

 

                       

 

       gdzie:    s = liczba gatunków

                   pi  = udział i-tego gatunku w całej próbce

 

 

10. Przeciętny ciężar (biomasa) osobników analizowanych gatunków:

 

                

 

     gdzie:          - biomasa przeciętnego osobnika,

                 Bi         - łączny ciężar wszystkich osobników należących do gatunku „i”,

                 Ni         - liczba osobników gatunku „i” w próbie.

 

 

11. Obliczenia zasymilowanego (przyswojonego) węgla nieorganicznego - D:

 

                       

 

       gdzie:    C         = stężenie zasymilowanego (przyswojonego) węgla nieorganicznego D (mg m-3)

                   1,05     = współczynnik eliminacji węgla 14C

                   C1        = koncetracja nieorganicznego węgla w próbce (mg m-3)

                   Rv         = radioaktywność próbki oświetlonej (średnia z dwóch pomiarów w dpm lub Bq; zliczenia scyntylacji bez korekty objętości)

                   Rp         = radioaktywność próbki „ciemnej” (dpm lub Bq)

                   Rt         = radioaktywność dodana do próbki (dpm lub Bq; obliczona w stosunku do tej samej wartości objętości jak Rv, Rp i Rk)

                   Rk         = średnia radioaktywność dwóch „ciemnych” próbek kontrolnych (pobrane z powierzchni z największej głębokości; dpm lub Bq)

 

Wyniki przedstawia się (parametr CINOA_) w mg C m-3d-1 (dla próbek z poszczególnych głębokości).

 

 

12. Obliczenia zasymilowanego (przyswojonego) węgla nieorganicznego - N:

 

                       

       gdzie:    Cp        = stężenie zasymilowanego (przyswojonego) węgla nieorganicznego N (mg m-3)

                   1,05     = współczynnik eliminacji węgla 14C

                   C1        = stężenie nieorganicznego węgla w próbce (mg m-3)

                   Rp         = radioaktywność próbki „ciemnej” (dpm lub Bq)

                   Rk         = średnia radioaktywność dwóch „ciemnych” próbek kontrolnych (pobrane z powierzchni z największej głębokości; dpm lub Bq)

                   Rt         = radioaktywność dodana do próbki (dpm lub Bq; obliczona w stosunku do tej samej wartości objętości jak Rp i Rk)

 

Wyniki przedstawia się (parametr CINOD_) w mg C m-3d-1 (dla próbek z poszczególnych głębokości).

 

 

13. Aktywność mikrobiologiczna

 

                                                            konc. PNP ´ stosunek rozcieńczenia ´ objętość roztworu

                Aktywność fosfatazy = ¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾

                                                            czas inkubacji ´ masa wilgotnej gleby (g) ´ sucha masa próby

 

 

14. Obliczenia parametrów chemicznych gleb

 

·      kwasowość wymienna miareczkowana (ACI_ET)

 

                                                (cm3 NaOH póbki - cm3 NaOH próbki „ślepej”) ´ M ´ 100 cm3 ´ 1000

                ACI_ET (me kg-1) = --------------------------------------------------------------

                                                                                                50 cm3 ´ X g

 

     gdzie:           M         = molowość roztworu NaOH

            X         = masa próbki gleby

 

·      całkowita kwasowość wymienna (ACI_ETB)

 

                                (cm3 HCl próbki „ślepej” - cm3 HCl próbki) ´ M  ´ 1000

                ACI_ETB (me kg-1) = --------------------------------------------------

                                                                                                                X g

 

     gdzie:           M         = molowość roztworu HCl

            X         = masa próbki gleby

 

·      efektywna pojemność wymienna kationów (CEC_E)

 

     CEC_E (me kg-1) = (Ca + Mg + Na + K) + ACI_ET

 

·      potencjalna pojemność wymienna kationów (CEC_P)

 

     CEC_P (me kg-1) = (Ca + Mg + Na + K) + ACI_ETB

 

·      nasycenie zasadami (BASA_)

 

                                    (Ca + Mg +K + Na) ´ 100

            BASA_ (%) = ---------------------------

                                    (Ca + Mg + K + Na) + ACI_ET

 

     gdzie:           kationy zasadowe i kwasowość wyrażone są w me kg-1.

 

 

15. Jednostki pomiaru przewodnictwa elektrolitycznego właściwego wody

 

Zgodnie z ustaleniami przyjętymi w programie ICP/IM przyjęto jako standardową jednostkę przewodnictwa elektrolitycznego wody miliSimens na metr w 25°C (mS m-1). Używane przyrządy pomiarowe - konduktometry - wyskalowane są często w jednostkach mikroSimens na centymetr (µS cm-1) lub mikroSimens na metr (µS cm-1). Dlatego też poniżej podano formuły przeliczeń tych jednostek na standardową przyjętą w ZMŚP.

 

            1 µS cm-1          =          0,1 mS m-1

            100 µS cm-1      =          10 mS m-1

            1 µS m-1           =          0,001 mS m-1

            100 µS m-1       =          0,1 mS m-1