ОЦІНКА СТУПЕНЯ ЗАБРУДНЕННЯ ВОД ПО ПОКАЗОВИМ ОРГАНІЗМАМ

Оцінка якості води природних водойм проводиться за допомогою різних методів, серед яких найбільш поширені біологічні методи.

Оцінка ступеня забруднення вод за біологічними показниками, тобто за видовим і кількісним складом фауни і флори, здійснюється двома шляхами:

  • • по присутності в водоймах індикаторних організмів;
  • • за результатами порівняння населення водойм на забруднених і чистих ділянках.

У першому випадку користуються розробленими системами індикаторних організмів, за допомогою яких (за присутності або відсутності тих чи інших видів і їх відносною кількістю) можна віднести водойму або його окремі ділянки до певного класу вод. У другому випадку висновок надається за результатами зіставлення складу населення на різних ділянках водойми, в різній мірі схильні до забруднення.

Найбільш розробленими є система Кольквітца - Марссона (R. Kolkwitz, M.Marsson, 1908, 1909) і її подальші модифікації. Ця система, що включає показові організми для оцінки ступеня забруднення (сапробности) вод, в подальшому послужила основою для багатьох наступних систем біологічного аналізу.

Р. Кольквітц і М.Марссон виділили чотири зони забруднення вод - олігосапробной, р- і а-мезосапробні, полісапроб- ву - і склали списки видів-індикаторів, характерних для кожної з них. Надалі списки видів зазнавали деяких змін - доповнювалися і виправлялися. Списки основних видів-індикаторів сапробності представлені в методичному посібнику: «Уніфіковані методи дослідження якості вод» (1976).

Система Кольквітца-Марссона за час свого існування неодноразово вдосконалювалася; деякі з нових методик ми наводимо нижче. При підготовці цієї глави використані матеріали з огляду А. В. Макрушина (1974).

Обчислення середньої величини сапробности біоценозу. Результати, засновані на використанні одних тільки видів-індикаторів, досить складно інтерпретувати. З одного боку, серед великого переліку видів-індикаторів є організми, що відносяться до різних зон сапробності, з іншого - в отриманих результатах вільно можуть орієнтуватися лише фахівці-систематики. Тому в подальшому були запропоновані методи, що дозволяють оцінити середню сапробність біоценозу і полегшують розуміння результатів біологічного аналізу нефахівцями.

Метод представлення результатів біологічного аналізу в графічній формі було запропоновано Н. Кнеппом (N. Кперр, 1954, 1955).

Кількість зустрінутих в пробі особин видів-індикаторів системи Кольквітца - Марссона оцінювалося Н. Кнеппом за семибальною шкалою (1 - одинично, 2 - мало, 3 - від мало до середньо, 4 - середньо, 5 - від середньо до багато, 6 - багато, 7 - масово). Окремо підраховувалася сума балів олиго-, р-мезо-, а-мезо- і полісапробной видів. За цими даними будувався графік. На вертикальній осі відкладалися знайдені суми, причому сума балів олиго- і p-мезосапробов приймалася за позитивні значення, а-мезо- і полісапробов - за негативні. На горизонтальній осі відкладалося відстань між станціями.

Поєднуючи відповідні точки прямими лініями, отримують фігуру (рис. 11), яка візуально показує співвідношення видів-індикаторів (в межах кожної зони сапробності) в обстежених ділянках водойми. З представлених результатів легко може бути отримана крива середнього бала (крива «центру ваги»), що показує, на якому щаблі сапробности знаходиться та чи інша ділянка водойми. Її отримують шляхом вирахування з суми балів великих значень - менших. На рис. 11 крива «центру ваги» позначена пунктирною лінією.

Представлені на рис. 11 значення можуть бути доповнені графіком відносної чистоти водойми (рис. 12), що показує відношення суми балів олиго- і p-мезосапробні організмів (у відсотках) до суми балів всіх показових видів. Дзеркальним відображенням кривої «відносної чистоти» водойми є крива «відносної забрудненості», що показує відношення суми балів а-мезо- і полісапробов до суми балів всіх показових організмів.

Гідність цих методів - виразність графіків, за допомогою яких можна наочно показувати ступінь забруднення водойми на різних його ділянках.

Р. Пантле і Н.Букк (R. Pantle, N.Buck, 1955; R. Pantle, 1956) запропонували характеризувати ступінь забруднення водойм індексом сапробності (5). Для цього вони взяли індикаторну

Співвідношення видів-індикаторів, що характеризують ступінь сапробності різних ділянок водойми

Мал. 11. Співвідношення видів-індикаторів, що характеризують ступінь сапробності різних ділянок водойми:

1 - олігосапробной організми; 2 - p-мезосапроби; 3 - а-мезосапроби; 4 - полісапроби. Пунктирною лінією позначена крива «центру ваги», тобто середній бал сапробности

Графіки «відносної чистоти» (7) і «відносної забрудненості» ( 2) водойми

Мал. 12. Графіки «відносної чистоти» (7) і «відносної забрудненості» ( 2) водойми

значимість (5) олігосапробов за 1; p-мезосапробов - за 2; а- мезосапробов - за 3; полісапробов - за 4. Відносна кількість особин виду (А) оцінюється в такий спосіб: випадкові знахідки прийняті за 1; часта зустрічальність - 3; масовий розвиток - 5. Індекс сапробності обследуемой станції обчислюється за формулою

У полісапробной зоні він дорівнює - 4,0-3,5; в р-мезосапробні зоні - 3,5 -2,5; в а-мезосапробні зоні - 2,5 -1,5; в олігоса- пробної зоні - 1,5-1,0.

Результати, отримані за допомогою цього методу, в основному відображають співвідношення показових організмів і збігаються з іншими показниками забруднення. Гідність методу полягає в тому, що з його допомогою можна вловити відмінності всередині кожної із зон сапробності (R. Pantle, 1960).

І. Ротшайн (I.Rotschein, 1959, 1962) запропонував індекс сапробності, аналогічний індексу Пантле і Букка. При його розрахунку враховуються сапробність валентності і індикаторні вага показових організмів по М.Зелінке і П.Марвану (див. Нижче) (M.Zelinka, Р. Marvan, 1961). Кожному рівню сапробности надається певне числове значення: ксеносапробной щабель S x = 90; олігосапробной ступеня S 0 = 70; p-мезосапробні щабель

= 50; а-мезосапробні щабель - S a = 30; полісапробной щабель S p = 10.

Для розрахунку окремих ступенів сапробності, як і розрахунку середньозважених сапробних валентностей по М.Зелінке і

А. Марвану, підраховують суми Р (^ Р), що є твором частоти народження видів, їх сапробной валентності і індикаторного ваги.

Найбільша і дві сусідні з нею для ступенів сапробності множаться на відповідні значення S x , ..., S p

отримані три твори складають і ділять на суму трьох відповідних YP-

Індекс Ротшайна дорівнює

де - найвища Р.

Отримані значення індексу S тлумачать так: ксеносапробной щабель - 90 - 80; олігосапробной ступеня - 80 - 60; p-мезосапробні щабель - 60-40; а-мезосап- робном щабель - 40 - 20; полісапробной щабель - 20-10.

При розрахунку індексу Ротшайна (на противагу індексу Пантле і Букка) беруть до уваги не всі види показових організмів, а тільки ті, які відносяться до ступені з

найбільшою ? Р і до двох сусідніх до неї.

У тому випадку, якщо найбільша ? Р доводиться на одну з крайніх ступенів сапробності (ксеносапробной або полісапробной), при розрахунку індексу враховуються не дві, а одна сусідня щабель.

Якщо дві YjP рівні, то беруться до уваги тільки два ступені сапробності.

Сапробная валентність і індикаторний вага показових організмів. Багато видів-індикатори зустрічаються у водоймах двох або навіть трьох зонах сапробности, що є причиною неточності при встановленні середньої сапробності біоценозу.

Щоб уточнити результати біологічного аналізу, М. Зелінка і П.Марван (M.Zelinka, Р.Marvan, 1961, 1966) ввели поняття сапробной валентності. Сапробная валентність виду показує, в якій мірі він характерний для тієї чи іншої ступені сапробності. Вона виражається однією або декількома цифрами, сума яких для конкретного виду дорівнює 10.

Сапробність валентності встановлені авторами на підставі багаторічної реєстрації зборів біологічних проб при порівнянні їх з хімічними аналізами середовища проживання організмів і літературними даними.

Для того щоб при оцінці ступеня забруднення підвищити роль видів, присутність яких найбільш характерно для певної ступені сапробності, в порівнянні з видами, що зустрічаються в різних зонах сапробности, М.Зелінка і П.Марван ввели поняття «індикаторний вага» (J) організму. Він оцінюється для кожного конкретного виду в балах (від 1 до 5), який показує, наскільки високо індикаторне значення того чи іншого виду.

Для визначення ступеня сапробності всього біоценозу розраховують середньозважені сапробність валентності ксеносапробной ступені - А; олігосапробной ступеня - В; р-мезосап- робном ступені - С; а-мезосапробні ступені - D; полісап- робном ступені - Е за такими формулами:

де А, - - величина, що характеризує кількість особин / -го виду; J, - індикаторний вага / -го виду; я " Ь" з, і так далі - сапробність валентності виду /.

Величини сапробной валентності і індикаторного ваги організмів знаходять за спеціальною таблицею (M.Zelinka, Р. Marvan, 1961, 1966). Вираховуються твори aJh, bJh , cJh і т.д. для кожного виду і їх суми. Ці суми діляться на суми творів Jh. Отримані значення А, В, С, D, Е є середньозваженими сапробність валентності біоценозу, сума яких дорівнює 10.

М.Зелінка і П.Марван (M.Zelinka, Р.Marvan, 1961, 1966) в своїх роботах приводять список видів-індикаторів сапробності із зазначенням їх сапробних валентностей і індикаторного ваги виду. Пізніше кількість видів-індикаторів і їх показові характеристики були уточнені і розширені роботами інших авторів (M.Zelinka, V.SladeCek, 1964; A.SladCekova, V.SladeCek, 1966; V. SladeCek, 1969).

Метод М.Зелінкі і П.Марвана є вдосконаленою модифікацією системи Кольквітца-Марссона. Однак можливість його широкого застосування обмежена тим, що сапробність валентності і індикаторні вага організмів можуть розрізнятися в різних біотопах. Крім того, деякі фахівці відзначають трудомісткість самого цього методу.

Система Кольквітца-Марссона розроблена з урахуванням умов забруднення вод початку XX століття. В даний час характер і ступінь забруднення водойм сильно змінилися. Для вод, забруднених промисловими стоками, запропонований термін антісапробная зона; в водах, забруднених токсичними речовинами, розрізняють дві зони - хемобіонтную (де зустрічаються організми) і хемотоксічную (де їх немає) і навіть чотири зони (оліго-, р-мезо-, а-мезо- і політоксічную). Для вод, в яких дається взнаки дія мінеральних суспензій або високої температури, запропонований термін кріптосапробная зона (V. SladeCek, 1966, 1967).

В.Сладечек (1961) всередині полісапробной зони розрізняє три зони - ізосапробную (з переважанням циліат над флагеллята- ми), метасапробную (з переважанням флагелл над ціліата- ми) і гіперсапробную (відсутність найпростіших при розвитку бактерій і грибів). Цим автором (V. SladeCek, 1967, 1969) зроблена спроба порівняння деяких бактеріологічних і хімічних показників з окремими ступенями сапробности і запропонована загальна біологічна схема якості вод.

А.С.Скоріков (1909, 1911) запропонував зовсім іншу класифікацію видів-індикаторів. Він розділив ці показові організми за типом харчування (на автотрофов, міксотрофів, амфітро- фов і гетеротрофів) стосовно оцінки якості питних вод на три групи:

  • 1) катаробіонти - форми, характерні для планктону озер; вони не витримують присутності у воді навіть невеликої кількості здатних до гниття органічних речовин;
  • 2) альгобіонти - форми, типові для прибережних заростей і планктону озер; можуть жити при наявності певної кількості розкладаються органічних речовин;
  • 3) сапробіонти - організми, які використовують для життєдіяльності мертве органічна речовина.

Серед сапробіонтов А. С. Скоріков розрізняє:

олігосапробіонти - організми, що мешкають в незабруднених або слобозагрязненних водоймах;

. мезосапробіонти - організми, характерні для забруднених вод;

полісапробіонти - організми, характерні для дуже забруднених вод.

Населення озер, по А. С. Скорикова, складається з трьох груп - катаробіонтов (планктонні організми), альгобіонтов (населення прибережних заростей) і олігосапробіонтов (мешканців дна).

На думку А.С.Скорікова, збільшення в незабруднених водоймах кількості олігосапробіонтов і альгобіонтов за рахунок катаробіонтов свідчить про погіршення якості вод. Дана система може бути застосована при оцінці якості вод незабруднених водойм.

Система Кольквітца-Марссона, яка постійно вдосконалюється, виявилася розробленою системою біологічного аналізу якості вод. Проте багато фахівців вказують на ряд її недоліків. Найбільш істотний недолік цієї системи - громіздкість і трудомісткість при практичному використанні.

Детальна обробка проб - необхідна умова використання системи Кольквітца-Марссона - вимагає багато часу і кваліфікованих фахівців з систематики флори і фауни. Крім того, наголошується на необхідності подальшого вдосконалення системи показових організмів для більш точної оцінки рівня і біологічних наслідків забруднення вод.

 
Переглянути оригінал
< Попер   ЗМІСТ   ОРИГІНАЛ   Наст >