Екологічна оцінка ступеня забрудненості водойм

Заснована головним чином на обліку кількості присутнього у воді органічної речовини в різних формах. Біологічний стан водойми, яке визначається концентрацією органічних речовин і інтенсивністю процесів їхнього розкладання, отримало назву сапробности.

Найбільш практичний критерій запропонували біологи, які показали, що водні організми, як правило, реагують на рівень забруднення в цілому, незалежно від конкретних джерел забруднення. Уже в 1908-1909 рр. Кольквітц і Марссон розділили ряд вивчених ними гідробіонтів за ступенем чутливості до забруднення, а самі водойми - на класи забрудненості, що відповідають певним групам мешканців. Сама міра забруднення (і міра чутливості гідробіонтів до нього) отримала назву сапробности.

Водойми або їх зони в залежності від ступеня забруднення органічними речовинами поділяються на 4 групи - катаробние, лімносапробние, еусапробние і транссапробние, що мають такі основні відмінності:

1. Катаробная група. Включає джерела, що містять найчистішу
воду. До них відносяться підземні джерельні води, талі води гірських льодовиків,
мінеральні води, вода, штучно підготовлена ​​для пиття. Індекс сапробності - 0. Псіхрофіл'них бактерій в 1 мл води менше 500, а бактерій групи кишкової палички в 1 л. менше 10.

2. Лімносапробная група включає ксено, оліго-, в- і а-мезо- і полісапробной зони:

а) ксеносапробной зона, практично чисті води, що містять вкрай незначні кількості розчинених органічних речовин, індекс сапробності - менше 1,0;

б) Олігосапробная зона, H2 Sотсутствует, СO2 мало, O2 близько до норми, розчинених органічних речовин майже немає, чисельність мешканців води невисока, видове різноманіття значне, найбільш характерні діатомові водорості роду мелозіра, зелені - драпарнал'дія, коловратка, ветвістоусие рачки (дафнія длінноспінная, бітхотріфес довгорукий), личинки поденок, веснянок, молюск (дрейссена поліморфна), форель, стерлядь (Константинов, 1967). Індекс сапробності 1,0;

в) мезосапробні зона поділяється на в- і а-мезосапробні підзони;

в-мезосапробні підзона характеризується присутністю аміаку, азотної і

азотної кислот, амінокислот немає, Н2 S дуже мало, О2 багато, відбувається повне

окислення органічної речовини; видове різноманіття гідробіонтів високе, але

їх чисельність і біомаса нижче, ніж в наступній підзоні, найбільш характерні

діатомові водорості (мелозіра строката або мінлива, діатоміт, навікула), зелені (космаріум, ботритис, спирогира товста або вапняна, кладофора), багато хлорококковие, з квіткових з'являється кушир, серед тварин численні корненожки, інфузорії, ракоподібні, молюски, риби, починають зустрічатися губки, мшанки.

В альфа-мезосапробні водах є аміак, амінокислоти, О2 в помітних кількостях, Н2 S і СО2 трохи, неразложившихся білків немає; мінералізація органічної речовини йде в основному за рахунок його аеробного окислення; серед живих організмів найбільш характерні гриб мукор, синьо-зелені водорості (осціллаторія, хормі- Діума гачкуватий), зелені (хламідомонос хмільний), евгленовие (Евглена зелена), найпростіші (Стентор темний), коловертки, молюски (шарівка рогова), водяний ослик, личинки двокрилих (комарів дергуна і бабочніци). Індекс сапробності бета-мезосапробні вод - 1,1-2,0, а а-мезосапробні - 2,1-3,0;

а) ізосапробная зона характеризується майже анаеробними умовами, присутністю слідів О2 і невеликої кількості Н2 S, рясної фауною інфузорій (парамеціум монетовидний, кольпідія пізня, гіаукома мерехтлива, фортіцелла лікарська), безбарвних жгутіконосцев, бактерій;

б) метасапробная зона відрізняється великою кількістю Н2 S, відсутністю
02. масовим розвитком жгутіконосцев, зелених, пурпурних і інших бактерій; інфузорії рідкісні;

в) гіперсапробная зона, умови анаеробні, Н2 S немає або мало, з живих
організмів зустрічаються бактерії і рідше нижчі гриби:

г) ул'трасапробная зона не містить живих організмів, відбувається поступовий біохімічний розпад органічних речовин, О2 і Н2 S немає.

Індекс сапробності еусапробних вод - 4,6-8,0. Кількість Психрофільні бактерій в 1 мл ізосапробних вод 2-10, метасапробних - 10-20, гіперсапробних - 20-50 млн, ультрасапробних - менше 10, а бактерій групи кишкової палички в 1 л води - відповідно від 20 млн до 3 млрд, 3 10 млрд, менш 1 млрд і 0.

4. Транссапробная група характеризується великою кількістю токсичних і мінеральних речовин, радіоактивних стоків і т.п .; біохімічний розпад органічних речовин не відбувається; включає антісапробную, радіосапробную і кріптосапробную зони, Антісапробние води містять великі концентрації токсичних, радіосапробние - радаоактівних речовин, кріптосапробние води відчувають значний вплив фізичних факторів (високих або низьких температур, мінеральних суспензій і т.д.). Ці води повністю непридатні для будь-якого використання.

Оцінка якості або ступеня забруднення вод за біологічними показниками

проводиться шляхом порівняння населення мешканців водойм на забруднених і незабруднених ділянках або по індикаторним організмам (Макрушин, 1974). Організми-індикатори активно беруть участь в процесах біологічного самоочищення води і дозволяють визначити ступінь забруднення зони водойми, в

котрому вони живуть. В Європейських країнах найбільшого поширення набула заснована на екологічному принципі система індикаторних організмів Колквіца-Маресона (Kolkwitz, Marson, 1909), в модифікації Пантле і Букка (Pantle, Buck. 1955), Зелінка і Марвана (Zelinka, Marvan, 1966), Сладечка ( Sladecek. 1973) і ін. Один з останніх узагальнених списків організмів-індикаторів забруднення води включає близько 660 видів, в тому числі бактерій - 21, грибів - 4, синьо-зелених водоростей - 43, золотистих - 17, діатомових - 88, пірофітових - 4, евгленовие -11, зелених - 67, червоних водоростей - 5, мохів - 4, однодольних квіток х - 7, дводольних - 5, джгутикових - 32, корненожек - 8, інфузорій - 106, губок - 4, моховинок

- 3, кишковопорожнинних - 1, плоских хробаків - 4, коловерток - 28, кільчастих хробаків - 9.
молюсків - 22, ракоподібних - 30, павукоподібних - 5, поденок - 69, ручейників - 37,
двокрилих - 10, риб - 18 видів (Уніфіковані методи дослідження якості
вод, 1966, 1974). У цьому списку для кожного виду цифрами від 1 до 10 наводяться
сапробність валентності виду, що показують, якою мірою вид характерний для тієї
чи іншої зони ліміносапробних вод (ксено, оліго-, Я-мезо-, а-мезо, полісапробной води). В окремій графі для багатьох видів в балах від 1 до 5
вказується индикаторное значення видів.

Запропонована концепція сапробности стала основою для біоіндикації - оцінки якостей (і забруднення) води і водойм (головним чином прісних) в цілому по

складом мешкають там організмів. У 1955 р Пантле і Букка запропонували так званий індекс сапробності для оцінки рівня забрудненості вод.

Індекс сапробності Пантле-Букка обчислюється за формулою:

де s - сапробність кожного індикаторного виду, знайденого в пробі, h - велика кількість цього виду, виражене в балах від 1 до 5 (випадкові знахідки - 1, часта зустрічальність 3, масовий розвиток - 5). Таким чином, сам індекс - це середнє значення сапробности всіх знайдених видів, з урахуванням їх великої кількості. Була прийнята наступна числова шкала для сапробности (як організмів, так і водойм): олігосапробов - 1. # 946; Мезосапробов - 2, # 945; Мезосапробов - 3, і полісапроби - 4.

Подальші модифікації індексу сапробності Пантле-Букка зводилися головним чином до зміни списку індикаторних таксонів. Ці списки стали

розроблятися окремо для різних екологічних груп гідробіонтів (фітопланктону, зоопланктону, зообентосу, макрофитов і риб). Найбільшої популярності набула модифікація Сладечека, розроблена для оцінки забруднення водотоків Західної Європи (Sladecek, 1973). У ряді модифікацій замість індикаторних видів використовуються пологи або навіть сімейства гідробіонтів. Ці таксони набагато легше у визначенні та мають ширші ареали (що дуже зручно), але нерідко включають види з кілька різної сапробностью (що знижує точність оцінки).

До найважливіших індикаторним групам при оцінці якості води відносяться свободноживущие інфузорії, представники макрозообентосу, пропоновані для використання в цілях біоіндикації багатьма дослідниками.

Оцінка ступеня забруднення вод за показниками макрозробентоса.
Найбільш простим і використовуваним в системі гідрометеорологічної служби
методом оцінки якості води та стану водойми за допомогою представників
макрозообентосу є розроблений в Англії метод Вудивиса (Woodiwiss, 1964).
При цьому якість води оцінюється не за показником сапробности, а по биотическому
індексом, що позначається цифрами від 0 до 10, і класифікатору чистоти води,
що включає 6 класів (табл.).

Таблиця 10. Робоча шкала для визначення біологічного індексу по Вудіві

86- 100 або макробентос відсутня

Якість води визначають також по вираженою в% частки олигохет в складі макрозообентосу, абсолютної чисельності кільчастих малощетінкових черв'яків (тубіфекс і озёрнік простий) (табл. 12).

Таблиця 2. Класифікація вод суші за чисельністю олигохет пологів тубіфекс озёрнік простий (Zahner, 1965)

Клас чистоти води

Чисельність (тис. Екз. / М)

50,0- 100,0 і більше

Інший масової групою організмів в донної фауни є личинки двокрилих сімейства хіронімід. Е.В. Глушкіна (1976) встановлено, що в результаті забруднення водойм відбувається закономірна зміна співвідношення чисельності хирономид подсемейств хірономіна (ch), ортокладіна (ог), таніподіна (l). Ортокладіни зазвичай домінують в чистих водах, а таніподіни - в забруднених. Для біоіндикації якості води вираховують коефіцієнт К, що відображає співвідношення представників цих трьох підродин хірономід: К = (al + 0,5 аch) / АОГ. де аl. аch. аor - індикаторні значення представників кожного з підродин, величина а = N + 10, К відносна чисельність личинок зазначених подсемейств хірономід від їх загального числа, виражена в частках від одиниці.