Методы оценки экологического состояния водоемов

Сапробиологический анализ

Среди биологических методов анализа поверхностных вод сапробиологический анализ является наиболее значимым. Прогрессирующее загрязнение водной среды уже в прошлом веке натолкнуло ученых на мысль сравнить растительный и животный мир загрязненных и не загрязненных водоемов, а также выявить роль гидробионтов в превращении разнообразных веществ, поступающих во внутренние и внешние водоемы с отходами человеческой деятельности. Ухудшение качества воды многих водоемов и водотоков поставило перед исследователями задачу разработки систем оценки степени загрязнения по биологическим показателям.

Классификация сапробности вод

Лимносапробная группа вод

Полисапробная зона или полисапробные воды с химической позиции характеризуются очень низким содержанием кислорода и большими концентрациями растворенной углекислоты и высокомолекулярных легко разлагающихся бактериями органических веществ - белков, углеводов. В этих водах интенсивно протекают процессы разложения органического вещества с образованием сернистого железа в донных осадках и сероводорода. Население полисапробных зон обладает незначительным видовым богатством, но отдельные виды могут достигать огромной плотности. Аэрофильные организмы полностью отсутствуют. Здесь особенно распространены бесцветные жгутиконосцы и бактерии.

· Дефицит кислорода: он поступает в поверхностный слой только за счет атмосферной аэрации и полностью расходуется на окисление.

· В воде содержится значительное количество нестойких органических веществ и продуктов их анаэробного распада, в основном, белкового происхождения, а также сероводород и метан.

· Процессы фотосинтеза угнетены. На дне кислорода нет, много детрита, идут восстановительные процессы, железо присутствует в форме FeS, ил черный с запахом H₂S.

а-мезосапробные воды характеризуются энергичным самоочищением. В процессах очищения вод от органических загрязнений, принимают активное участие зеленые растения, выделяющие кислород в процессе фотосинтеза. Среди последних встречаются некоторые сине-зеленые, диатомовые и зеленые водоросли. Тут уже могут обитать рыбы, не требовательные к кислородному режиму.

· Протекают окислительно –восстановительные процессы, начинается аэробный распад органических веществ, образуется аммиак, углекислота;

· Кислорода мало, но сероводорода и метана нет.

· БПК₅ составляет десятки милиграмм в литре.

· Железо находится в окисной и закисной формах.

· Ил серого цвета и в нем содержатся организмы, приспособленные к недостатку кислорода и высокому содержанию углекислоты.

в-мезосапробные воды. Процессы самоочищения протекают менее интенсивно, чем в а-мезосапробных. В них доминируют окислительные процессы, нередко наблюдается перенасыщенные кислородом, преобладают такие продукты минерализации белков, как аммонийные соединения, нитраты и нитриты. В этих водах разнообразно представлены животные и растительные организмы, среди последних - диатомовые, сине-зеленые и зеленые.

· Содержание кислорода и углекислоты колеблется в зависимости от времени суток: днем избыток кислорода, дефицит углекислоты; ночью – наоборот.

· Нет нестойких органических веществ, произошла полная минерализация.

· Ил желтый, идут окислительные процессы, много детрита.

Олигосапробные воды представлены, например, практически чистыми водами больших озер. Если такие воды произошли путем минерализации из загрязненных вод, то для них характерна почти полная минерализация органических соединений до неорганических компонентов. Содержание органических соединений, как правило, не превышает 1 мг/л. В олигосапробных водам богато представлены многие золотистые и динофитовые.

· Практически чистые водоемы: цветения не бывает, содержание кислорода и углекислоты не колеблется.

· На дне мало детрита, автотрофных организмов и бентосных животных (червей, моллюсков, личинок хирономид).

Ксеносапробные - это воды чистых горных ручьев, небольших ледниковых рек выходы ключей, обедненные биотой и содержащие минимальные количества минеральных соединений и следы органических веществ.

 

Индекс сапробности S	0 - 0,5	0,5 - 1,0	1,0 - 1,5	1,5 - 2,0	2,0 - 2,5	2,5 - 3,0	3,0 - 3,5	3,5 - 4,0	4,0 - 4,5
Ранг качества вод
Разряд качества вод		2а	2б	3а	3б	4а	4б	5а	5б
Класс качества вод	I	II	III	IV	V
Зона самоочищения	ксено-	олиго-	α-мезо	β- мезо	поли-
Характер изменений в экосистеме	обратимые	кризис	необратимые
Зоны кризисности экосистемы	Природно-чистые воды	Самоочищение до природного фона	угроза	риск	кризис	катастрофа

 

Границей между двумя группами вод: последней зоной лимносапробных вод (полисапробной) - и первой зоной эусапробных, с точки зрения кислородного режима, является граница между аэробными и анаэробными условиями.

 

Эусапробная группа вод

Изосапробная ступень характеризуется с биологических позиций преобладанием простейших, при сопутствии бесцветных жгутиконосцев и бактерий. Зеленые организмы практически отсутствуют. Наблюдаются анаэробные условия

Метасапробная зона характеризуется преобладанием бесцветных жгутиконосцев. Отмечается большое количество бактерий. Условия анаэробные, много сероводорода.

Гиперсапробная зона является зоной преобладания бактерий, грибов, другие организмы полностью отсутствуют.

Ультрасапробная зона является безжизненной и характеризует наиболее концентрированные сточные жидкости

Транссапробные воды

Это стоки или природные воды, к которым неприменимо понятие сапробности

Антисапробные воды - это промышленные сточные воды, содержащие токсические вещества органической и неорганической природы.

Радиосапробные воды – воды, зараженные радиоактивными веществами.

Криптосапробные воды - характерно подавление сапробности (т.е. процессов разложения органических соединений) физическими факторами среды (высокая или низкая температура) и т.д.