Model of pattern recognition as a tool for assessing the quality of the waters in the Neva Bay

The article describes the results of studying the spatiotemporal variability of water quality in the Neva Bay located in the eastern part of the Gulf of Finland in the Baltic Sea. Assessment of water quality in the period 1988-2016 was performed using the pattern recognition model, which includes training and recognition systems. Recognition was done on 14 characteristics, combined into 4 private and 2 complex indicators. Causal relationships between water quality and its determining factors have been established. The quality of water is largely determined by the indicators of reservoir productivity and, to a lesser extent, the arrival of anthropogenic pollutants. The chemical composition of the Lake Ladoga water is used as the background for the Neva Bay on which discharges of nutrients from aeration stations are applied. The technology of deep wastewater treatment was introduced in 2005, which significantly improved the ecological situation in the Neva Bay. The main factor that inhibits eutrophication and worsens the quality of water is hydro technical works. The high turbidity of the water generated by limits the primary production and is the main factor preventing the flowering of water in the Neva Bay. From 1988 to 2003 the water quality was considered “clean”. Over the remaining years it has changed to become “moderately polluted”. In the space, the quality of water varies from “very clean” to the “contaminated” during the construction of the port “Marine Façade” of St. Petersburg.

Neva Bay, trophic status, water quality, pattern recognition model, complex indicators, water quality maps

1. Барабаш Ю.Л., Варский Б.В., Зиновьев В.Т. и др. Вопросы статистической теории распознавания образов М.: Советское радио, 1967. 400 с.

2. Бродский А.К., Панкова Е.С., Сафронова Д.В. Литоральные сообщества эстуария реки Невы: Их структура и динамика в условиях антропогенного пресса // Биосфера. 2016. № 8. С. 16-27.

3. Гришман З.М., Левченко В.Ф., Меншуткин В.В. Базы данных по экологии Финского залива и их структура // Невская губа - опыт моделирования. СПб. 1997. С. 219-233.

4. Дмитриев В.В., Мякишева Н.В., Хованов Н.В. Многокритериальная оценка экологического состояния и устойчивости геосистем на основе метода сводных показателей. I. Качество природных вод // Вестник СПбГУ. Геология, география, 1996. № 21. С. 40-52.

5. Дмитриев В.В., Мякишева Н.В., Хованов Н.В., и др. Многокритериальная оценка экологического состояния и устойчивости геосистем на основе метода сводных показателей. II. Трофический статус водных экосистем // Вестник СПбГУ Геология, география. 1997. № 23.С. 51-67.

6. Дмитриев В.В., Фрумин Г.Т. Экологическое нормирование и устойчивость природных систем. СПб.: НАУКА, 2004. 294 с.

7. Ежегодники качества морских вод восточной части Финского залива по гидробиологическим показателям с 1988 по 2016 годы. Под ред. Н.И. Силиной. СПб.: Гидрометеоиздат, 2016. (Фонды СЗ УГМС).

8. Еремина Т.Р., Ланге Е.К., Ершова А.А., Исаев А.В., Хаймина О.В. Оценка состояния вод Финского залива по индикаторам ХЕЛКОМ на основе данных наблюдений // Тез. докл. ХII Меж.экологического форума “День Балтийского моря”. СПб.: Цветпринт, 2011. С. 50-51.

9. Знаменский В.А. “Наша” дамба. Современное разрушение города и его водной среды под флагом их защиты // Звезда, 2005. № 10. С. 171-189.

10. Кондратьев С.А. Основные положения концепции снижения негативного антропогенного воздействия на Финский залив и научная обоснованность плана действий Хелком по Балтийскому морю, 2010. № 4 (30). С. 44-50.

11. Макаров О.Н., Малько А.М., Семенцов В.И., Степанов М.М. Разработка справочно-информационный базы данных по источникам загрязнения акватории Невы-Невской губы в черте города Санкт-Петербурга и Ленинградской области // Невская губа - опыт моделирования.СПб., 1997. С. 237-253.

12. Меншуткин В.В. Общая научная концепция программы “Невская губа” // Невская губа -опыт моделирования. СПб., 1997. С. 13-43.

13. Методические основы оценки и регламентирования антропогенного влияния на качество поверхностных вод. Под. ред. А.В. Караушева. Л.: Гидрометеоиздат, 1987. 286 с.

14. Нежиховский Р.А. Река Нева и Невская губа. Л.: Гидрометеоиздат, 1981. 112 с.

15. Отчет по проекту BASE, ХЕЛКОМ. Оценка текущего состояния “горячих точек” ХЕЛКОМ в г. Санкт-Петербург, Калининградской и Ленинградской областях // Программы JCP в соответствии с решением Министерской встречи ХЕЛКОМ. СПб.: ООО “ЭкоММак”, 2013. 211 с.

16. Румянцев В.А., Кудерский Л.А. Ладожское озеро: Общая характеристика, экологическое состояние // Общество. Среда. Развитие (TerraHumana), 2012. С. 222-229.

17. Сергеев Ю.Н., Лю Сулин. Модели водных экосистем. Имитация антропогенного эвтрофирования водоемов. СПб.: ГеоГраф, 2005. 320 с.

18. Суетова И.А., Ушакова Л.А. Эколого-географическое картографирование Финского залива //Материалы Международной конференции ИНТЕРКАРТО “ГИС для устойчивого развития территорий Хельсинки, Санкт-Петербург”. СПб.: Наука, 2002. Т. 3. С. 322-326.

19. Суслопарова О.Н., Шурухин А.С., Мицкевич О.И., Терешенкова Т.В., Хозяйкин А.А., Митковец В.Н. Оценка влияния интенсивных гидротехнических работ, проводимых в последнее десятилетие в прибрежных районах Невской губы на ее биоту // Ученые записки. СПб.: Гидрометеоиздат, 2005. № 28. С. 110-120.

20. Хованов Н.В. Статистические модели теории квалиметрических шкал. Л.: ЛГУ, 1986. 79 с.

21. Усанов Б.П., Викторов С.В., Сухачева Л.Л. Новый “удар” по Невской губе // Транспорт Российской Федерации. Наука, экономика, практика, 2008. № 3-4. С. 70-74.

22. HELCOM. The fifth Baltic Sea Pollution Load Compilation (PLC-5) Balt. Sea Environment. Proc.No, 2011. 122 p.

23. HELCOM. Eutrophication Status of the Baltic Sea 2007-2011 - A concise thematic assessment Baltic Sea Environment 143, 40 p.

24. Ryabchuk D., Vallius H., Zhamoida V., Kotilainen A.T., Rybalko, A., Malysheva N., Deryugina N., Sukhacheva L. Pollution history of Neva Bay bottom sediments (eastern Gulf of Finland, Baltic Sea) //Baltica. 2017. 30 (1), p. 31-46.