Необходимость комплексных исследований пресноводных водоемов.

Для того чтобы адекватно оценить природу содержащихся в исследуемом водном объекте химических соединений, нужно учитывать метаболизм биоты, сопровождающийся обогащением среды органическими веществами. Также необходимо учитывать роль геохимии ландшафта изучаемой экосистемы и антропогенной нагрузки различного характера.

Наиболее полная информация о состоянии изучаемой водной экосистемы может быть получена в случае комплексного применения гидробиологических, гидрохимических и гибридных методов. Поскольку в России до недавнего времени в образовательных учреждениях гибридные приборы практически отсутствовали в силу их высокой стоимости, и применение их в учебных программах было невозможно, то целесообразно представить суть этих методов.

Гибридные методы служат для определения индивидуальных органических соединений в сложной смеси веществ. В связи с тем, что в изучаемых природных водах присутствуют сложные смеси соединений, становится ясной необходимость применения таких методов исследования. Это комбинированные физико-химические методы с обязательным сочетанием инструментальной хроматографии со спектральными детекторами. Современными гибридными методами, применяемыми при исследовании объектов окружающей среды являются: хромато-масс-спектрометрия, хромато-ИК- Фурье- спектрометрия, хромато-УФ-спектрометрия. Хроматограф позволяет разделить вещества, а спектральный детектор установить спектр вещества, являющийся его индивидуальной характеристикой. Для этого необходимы газовые и жидкостные хромато-масс-спектрометры, хромато-ИК-Фурье- и хромато-УФ-спектрометры. Для вспомогательных анализов нужны также и газовые хроматографы с набором основных детекторов (пламенно-ионизационный, электронного захвата и др.). Эти методы служат для качественного и количественного анализа каждого присутствующего в смеси соединения, или групп соединений.

Если изучаемые объекты удалены от промышленных и коммунально-бытовых антропогенных источников, то полученные данные исследований могут характеризовать естественный природный фон Северо-Запада. Если это не так, то нужно учитывать антропогенные факторы. И в том, и другом случае при оценке экологического состояния и интерпретации полученных результатов и фактов следует руководствоваться здравым смыслом.

2. Стандартные способы и приборы для отбора проб воды для определения химических компонентов

В связи с тем, что в ходе проведения практики необходимо продемонстрировать зависимость биохимических процессов от глубины, то для отбора проб воды следует использовать батометры. Это – приборы, дающие возможность осуществлять отбор проб на заданной глубине. Наиболее пригодным для работы студентов является стандартный батометр Рутнера (рис. 1а). При его отсутствии возможно использование батометра самодельной конструкции (рис. 1б). Он представляет собой 1-л бутыль с притертой пробкой с грузом. Груз следует подбирать так, чтобы он обеспечивал потопление закрытой бутылки, но и не был слишком тяжелым, что может затруднить процесс работы и перенос батометра на дальние расстояния. Бутыль с закрытой пробкой опускают на требуемую глубину, открывают пробку шнуром, привязанным к пробке, и держат на намеченной глубине до прекращения выхода пузырьков воздуха. Вынутая бутыль должна быть наполнена до краев. Вынимать бутыль следует равномерно и не очень быстро, чтобы избежать турбулентных потоков воды, способных заместить часть отобранной воды в бутыли водой из вышележащих горизонтов.

3. Необходимые вспомогательные показатели и методы их определения.

3.1. Температура – фактор, влияющий на процессы в водоеме.Способы измерения температуры.

Температурный режим озера — одна из важнейших характеристик, поскольку температура воды является фактором, контролирующим многие протекающие в водоеме процессы.

 

А

Б

Рис. 1. А - батометр Рутнера; Б – самодельный батометр (1 – бутылка из толстого стекла; 2 – пробка; 3 – оплетка бутылки; 4 – камень-груз в оплетке; 5 – основная веревка; 6 – дополнительная веревка для открывания пробки; 7 – страховочная веревочная петля для пробки)

От температуры зависит режим растворенных в воде газов, продукционно-деструкционные процессы, смена планктонных сообществ. В связи с тем, что изучаемые озера и водотоки различны по гидрологическому режиму, то и термический режим может быть у каждого водоема различен. В связи с этим, при изучении динамики ряда гидрохимических показателей и определении первичной продукции на заданных глубинах, необходимо измерять температуру воды.

Температуру воды измеряют с помощью опрокидывающихся термометров, которые позволяют определить температуру на заданной глубине (рис.2а). В поверхностном слое температуру воды можно также измерять при помощи родникового термометра (рис. 2б). Возможно измерение температуры автоматическими датчиками. Такой датчик, например, входит в состав многопараметрического автоматического зонда YSI 6600 (рис. 7).

Б

А

Рис. 2. А – опрокидывающийся термометр; Б – родниковый термометр