Различные оценки степени загрязнения водоемов

ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Биолого-почвенный факультет

Кафедра ихтиологии и гидробиологии

Реферат на тему:

“Различные оценки степени загрязнения водоемов”

Томск - 1999

Предисловие

Зависимость человека от природы, от естественной среды обитания существовала на всех этапах человеческой истории. С одной стороны, по ме-ре развития производительных сил общества, по мере того как взаимоотно-шения человека с окружающей средой все более опосредовались создаваемой им “второй природой”, человек повышал свою защищенность от стихийного буйства природы. Изобретая, например, способы получения и использования железа, меди, человек резко увеличивает свое могущество во взаимоотноше-ниях с природой. Вместе с тем с течением времени само развитие цивилиза-ции оказывается зависимым от экологической обстановки на планете. Мы видим, что не только человек зависит от природы, но и сама окружающая че-ловека природа зависит от него, от масштабов, форм и направлений его дея-тельности.

Антропогенное влияние на биосферу и неблагоприятные последствия загрязнения выходят за пределы локального воздействия, приобретая регио-нальный и даже глобальный характер. Огромная угроза для всего человече-ства заключается в загрязнении водоемов. Синтетические органические ве-щества, ионы тяжелых металлов, аккумулируясь в тканях, оказывают отрица-тельное воздействие на репродуктивные процессы гидробионтов. Это влия-ние загрязнения находит свое реальное выражение в прогрессирующей эв-трофикации водоемов, накоплении химических токсикантов в разных средах, в снижении экологической продуктивности водных экосистем. А.С.Константинов (1986) отмечает, что создается угроза нарушения экологи-ческого равновесия в природе, опасность которого трудно переоценить. По-этому перед человечеством встает грандиозная задача охраны гидросферы. И чтобы оценить состояние водоема, необходимы хорошо разработанные гидробиологические классификации водных экосистем, по которым возмож-но установление основных изменений водных биоценозов в условиях загряз-нения окружающей среды.

Гидробиологические показатели являются важнейшим элементом сис-темы контроля загрязнения водной среды. Контроль окружающей природной среды по гидробиологическим показателям является высоко приорететным также с точки зрения обеспечения возможности прямой оценки состояния водных экологических систем, испытывающих вредное влияние антропоген-ных факторов (Ю.А.Израэль, Н.К.Гасилина и др., 1981).

Различные оценки степени загрязнения водоемов.

Под загрязнением водоемов понимается ухудшение их экономическо-го значения и биосферных функций в результате антропогенного поступле-ния в них вредных веществ. Экологическое действие загрязняющих веществ проявляется на организменном, популяционном, биоценотическом и экоси-стемном уровнях. На организменном уровне наблюдаются нарушение от-дельных физиологических функций, изменение поведения, снижение темпа роста, увеличение смертности вследствие прямого отравления или уменьше-ния устойчивости к стрессовым состояниям внешней среды. Большое значе-ние имеет повреждение генетического аппарата и трансформация исходного генофонда особей. На уровне популяций загрязнение может вызвать измене-ние их численности и биомассы, рождаемости и смертности, половой и раз-мерной структуры. Следует добавить хаотизацию внутрипопуляционных от-ношений, вызываемую изменением поведения особей и искажением языка химических сигналов. На биоценотическом уровне загрязнение сказывается на структуре и функциях сообщества, поскольку одни и те же загрязняющие вещества неодинаково влияют на разные компоненты биоценоза. В конечном итоге происходит деградация экосистем – ухудшение их как элементов среды человека и снижение положительной роли в формировании биосферы (Кон-стантинов, 1986).

В системе гидробиологической службы наблюдений и контроля поверх-ностных вод используются как индикаторы качества вод бактерии, простей-шие, водоросли, макробеспозвоночные и рыбы. Каждая группа этих организ-мов в качестве биоиндикатора имеет свои преимущества и недостатки, кото-рые определяют границы ее применения при решении тех или иных задач биоиндикации (Абакумов, Качалова, 1981).

Уделяется внимание рассмотрению современных методов отбора и ана-лиза бентосных организмов, а также обсуждению оценок состояния донных сообществ. Актуальность такого подхода определяется тем, что донные со-общества являются важнейшим компонентом экосистем, и играет значитель-ную роль в трансформации органического вещества. Вместе с тем в результа-те антропогенного воздействия, бентосные сообщества, как правило, нахо-дятся в неблагоприятных условиях вследствие аккумуляции загрязняющих веществ в придонном слое воды и осадках. В силу ограниченной лабильности бентоса и относительной устойчивости донных сообществ они отражают фо-новые загрязнения водных масс за относительно продолжительный период времени (Израэль, Абакумов и др., 1981).

Зоопланктон успешно используют в различных методах оценки качества воды и, особенно, при выработке экспресс методов. В тоже время существует мнение, что зоопланктон мало полезен для оценки качества вод, так как в во-дотоках он проносится течением, не образуя достаточно стабильных по со-ставу сообществ, характерных для данного участка реки (Иванова, 1976). Но использование зоопланктона как индикатора загрязнения в озерах дает поло-жительные результаты.

В 1908 и 1909 гг. Кольквитцом и Марссоном были опубликованы мате-риалы по оценке степени загрязнения вод разлагающимися органическими веществами, или сапробности (по Макрушину, 1978).

Сапробность (от греческого sapros – гнилой) – физиолого-биохимические свойства организма (сапробионта), обусловливающего его способность обитать в воде с тем или иным содержанием органических ве-ществ, поступающих в водоем преимущественно с хозяйственно-бытовыми стоками. Кольквитц и Марссон изучая различные водоемы, установили 4 зо-ны сапробности:

1. Полисапробная зона – в воде разлагающиеся белки, условия среды ана-эробные, характер биохимических процессов восстановительный, в воде много сероводорода.

2. -мезосапробная зона – присутствуют амино- и амидо- кислоты, условия среды полуанаэробные, характер биохимических процессов востанови-тельно-окислительный; присутствует сероводород.

3. -мезосапробная зона – соединения азота в форме солей аммония, нитри-тов и нитратов, кислорода обычно много, но возможны заморы у дна и ночью из-за прекращения фотосинтеза, сероводород иногда в небольшом количестве, характер биохимических процессов окислительный.

4. Олигосапробная зона – чистые воды, соединения азота в форме нитратов, вода насыщена кислородом; СО2 мало, сероводорода нет.

Помимо того, что Кольквитц и Марссон определили зоны сапробности, они дали списки видов, характерных для каждой из этих зон. В своих работах они продемонстрировали очередность исчезновения и повторного появления организмов – водорослей, простейших, макробеспозвоночных и рыб – в ре-зультате воздействия загрязняющих веществ. Системы Кольквитца и Марс-сона послужила основой многих последующих систем биологического ана-лиза.

В 1955г. выходит работа Пантле и Букка (по Макрушину, 1978), в кото-рой они характеризуют степень загрязнения индексом сапробности (S). Ин-дикаторную значимость (s) они приняли у олигосапробов за 1, -мезосапробов за 2, -мезосапробов за 3 и полисапробов за 4. Относительное количество особей вида (h) оценивается следующим образом: случайные на-ходки – 1, частая встречаемость 3 и массовое развитие – 5. Индекс сапробно-сти вычисляется по формуле:

В полисапробной зоне он равен – 4.0-3.5, в -мезосапробной –3.5-2.5 в -мезосапробной зоне – 2.5-1.5 и в олигосапробной зоне 1.5-1.0.

Многие виды-индикаторы встречаются в водах 2, 3 или 4-х зон сапробности, что является причиной неточности при установлении средней сапробности биоценоза. Для уточнения Зелинка и Марван в 1961г ввели понятие сапробной валентности. Сапробная валентность показывает, в какой мере вид характерен для той или иной ступени сапробности. Сапробные валентности выражают одной или несколькими цифрами, сумма которых для вида равна 10 (табл. 1). Чтобы при оценке загрязнений повысить роль видов, присутствие которых характерно для определенной ступени сапробности по сравнению с видами, встречающимися в зонах разной сапробности, Зелинка и Марван вводят понятие индикаторного веса (J), который оценивается для каждого вида в баллах от1 до 5 и который показывает насколько высоко ин-дикаторное значение вида.

Для определения степени сапробности всего биоценоза рассчитывают средневзвешенные сапробные валентности для ксеносапробной ступени – А, для олигосапробной ступени – В и т.д. по формуле:

; и т.д.

где: – количество особей i-го вида;

– индикаторный вес i-го вида;

, , - сапробные валентности вида i.