Исследовательская работа «Оценка качества воды пресного водоема (приток р. Рудня — «Солдачка») методом биоиндикации»
Целью работы являлась оценка качества речной воды с помощью метода биоиндикации. Этот метод основан на определении степени чистоты воды с помощью обитающих в ней гидробионтов (организмов, обитающих в водной среде).
Объект исследования: приток р. Рудня — «Солдачка»
При помощи методов биоиндикации, в том числе методики нахождения индекса Майера мной была определена степень загрязненности притока р. Рудня – «Солдачка». В отборе проб гидробионтов мне помогали участники летнего экологического лагеря. Особую благодарность выражаю Петруниной А. И. за предоставленную информацию, используемую мною в проекте.
Высказанная мной гипотеза о том, что вода в реке умеренно загрязненная, подтвердилась.
Управление образования администрации
Починковского муниципального района Нижегородской области
Муниципальное бюджетное образовательное учреждение
Дивеев-Усадская средняя общеобразовательная школа
Районная экологическая конференция «Планета величиной с дом»
«Оценка качества воды пресного водоема (приток р. Рудня — «Солдачка») методом биоиндикации»
учащийся 10 класса МБ ОУ Дивеев-Усадской СОШ
Руководители: Петрунина А. И.,
учитель химии МБ ОУ Маресевской ООШ
учитель биологии и экологии МБ ОУ Дивеев-Усадской СОШ
2012 г. 
1.1. Вступление/актуальность…………………………………. 3
1.4. Методики исследования…………………………………….. 3
II. Исследовательская деятельность………………………… 4
2.1. Из истории образования притока р. Рудня – «Солдачки» 4
2.2. Биоиндикация как метод исследования экосистем……………………………………. ……………………. 4
2.3. Методика оценки состояния воды по индексу Майера……………………………………………………………. 6
2.4. Взятие проб гидробионтов …………………………………. 7
2.5. Определение видового состава гидробионтов ……………… 11
2.6. Оценка качества воды притока р. Рудня — «Солдачка» …… 11
2.7. Растения биоиндикаторы …………………………………….. 12
3.2. Предложения по сбережению воды……………………….. 13
V. Список использованной литературы……………………. 16
Три клада у природы есть: вода,
Земля и воздух – три ее основы.
Самое распространенное вещество на нашей планете – это вода. Существование человечества немыслимо без нее. Вода обладает рядом уникальных свойств, необходимых для поддержания всех форм жизни на Земле. Из всех природных ресурсов вода является самым удивительным, так как после использования она по-прежнему остается водой. Вода относится к неисчерпаемым ресурсам, однако перед человечеством встает угроза водного дефицита. Почему? Нас, людей, стало больше, поэтому значительно возросло водопотребление: для обеспечения коммунального и промышленного водоснабжения во всем мире расходуется почти 600 куб. км пресной воды. Из них только 150 куб.км воды расходуется безвозвратно, а остальная, загрязненная сточная вода поступает обратно в реки и водоемы, отравляя, делая непригодными для человека и жизни. Именно поэтому в настоящее время особенно актуальна проблема сохранения водных ресурсов.
Водный кризис угрожает обществу не потому, что на земле не хватает воды, а потому что человек при современной организации промышленного производства, а также своей непродуманной деятельностью портит огромные количества чистой природной воды. В связи с вышесказанным проблема оценки качества воды очень актуальна.
1.2. Целью работы являлась оценка качества речной воды с помощью метода биоиндикации. Этот метод основан на определении степени чистоты воды с помощью обитающих в ней гидробионтов (организмов, обитающих в водной среде).
Объект исследования: приток р. Рудня — «Солдачка»
2.1. Из истории образования притока р. Рудня – «Солдачки»
Документальных сведений об образовании реки мне найти не удалось, но можно предположить, что приток образовался после заселения дремучих лесов этой местности Кердяксой Миресевым в 1587 году. В результате таяния снегов с полей и беспрерывных проливных дождей и образовался приток
С Солдачкой связано одно предание. Документально известно, что Маресевские крестьяне поддержали восстание под предводительством Емельяна Пугачева, Для их подавления были направлены два полка под командованием подполковника И. И. Михельсона. Маресевец, имя которого осталось неизвестным, заманил несколько обессиливших и уставших солдат в болото, где они и погибли. По приказу И. И. Михельсона в Маресеве была воздвигнута виселица, где чинилась расправа над крестьянами, выступившими против царской власти.
2. 2. Биоиндикация как метод исследования экосистем
О возможности использования живых организмов в качестве показателей определенных природных условий писали еще ученые Древнего Рима и Греции. В трудах М.В. Ломоносова и А.Н. Радищева есть упоминания о растениях-указателях особенностей почв, горных пород, подземных вод.
По современным представлениям биоиндикаторы — организмы, присутствие, количество или особенности развития которых служат показателями естественных процессов, условий или антропогенных изменений среды обитания. Биоиндикация — метод, который позволяет судить о состоянии окружающей среды по факту встречи, отсутствия, особенностям развития организмов — биоиндикаторов.
Биоиндикационные исследования подразделяются на два уровня: видовой и биоценотический. Видовой уровень включает в себя констатацию присутствия организма, учет частоты его встречаемости, изучение его анатомо-морфологических, физиолого-биохимических свойств. При биоценотическом мониторинге учитываются различные показатели разнообразия видов, продуктивность данного сообщества.
Существуют различные виды биоиндикации. Если одна и та же реакция вызывается различными факторами, то говорят о неспецифической биоиндикации. Если же те или иные происходящие изменения можно связать только с одним фактором, то речь идет о специфической биоиндикации. Например, лишайники и хвойные деревья могут характеризовать чистоту воздуха и наличие промышленных загрязнений в местах их произрастания. Видовой состав животных и низших растений, обитающих в почвах, является специфическим для различных почвенных комплексов, поэтому изменения этих группировок и численности видов в них могут свидетельствовать о загрязнении почв химическими веществами или изменении структуры почв под влиянием хозяйственной деятельности.
Методы биоиндикации подразделяются на два вида: регистрирующая биоиндикация и биоиндикация по аккумуляции. Регистрирующая биоиндикация позволяет судить о воздействии факторов среды по состоянию особей вида или популяции, а биоиндикация по аккумуляции использует свойство растений и животных накапливать те или иные химические вещества (например, содержание свинца в печени рыб, находящихся на конце пищевой цепочки, может достигать 100-300 ПДК). В соответствии с этими методами различают регистрирующие и накапливающие индикаторы. Регистрирующие индикаторы реагируют на изменения состояния окружающей среды изменением численности, фенооблика, повреждением тканей, соматическими проявлениями (в том числе уродливостью), изменением скорости роста и другими хорошо заметными признаками. В качестве примера регистрирующих биоиндикаторов не всегда возможно установить причины изменений, то есть факторы, определявшие численность, распространение, конечный облик или форму биоиндикатора. Это один из основных недостатков биоиндикации, поскольку наблюдаемый эффект может порождаться разными причинами или их комплексом.
Накапливающие индикаторы концентрируют загрязняющие вещества в своих тканях, определенных органах и частях тела, которые в последующем используются для выяснения степени загрязнения окружающей среды при помощи химического анализа.
Какой бы современной ни была аппаратура для контроля загрязнения и определения вредных примесей в окружающей среде, она не может сравниться со сложно устроенным «живым прибором». Правда, у живых приборов есть серьезный недостаток — они не могут установить концентрацию какого-либо вещества в многокомпонентной смеси, реагируя сразу на весь комплекс веществ. В то же время физические и химические методы дают количественные и качественные характеристики фактора, но
позволяют лишь косвенно судить о его биологическом действии.
С помощью биоиндикаторов можно получить информацию о биологических последствиях и сделать только косвенные выводы об особенностях самого фактора. Методы биоиндикации, позволяющие изучать влияние техногенных загрязнителей на растительные и животные организмы являются наиболее доступными. Биоиндикация основана на тесной взаимосвязи живых организмов с условиями среды, в которой они обитают. Изменения этих условий, например повышение солености или рН воды может привести к исчезновению определенных видов организмов, наиболее чувствительных к этим показателям и появлению других, для которых такая среда будет оптимальной.
Существуют разные биологические индикаторы. О наличии некоторых загрязнителей можно судить по внешним признакам растений и животных. Благодаря «памяти» этих организмов, можно узнать и о роли тех факторов, которые в настоящее время уже не действуют. По высоте некоторых растений можно судить о концентрации солей в воде.
Так, например, тростник может достигать высоты 4 м, но если содержание солей в воде высокое — это растение не вырастет более чем на 0,5м.
Вода — самое распространенное соединение в природе, не бывает абсолютно чистой. Природная вода содержит многочисленные растворенные вещества — соли, кислоты, щелочи, газы (углекислый газ, азот, кислород, сероводород), продукты отходов промышленных предприятий и нерастворимые частицы минерального и органического происхождения. Свойства и качество воды зависят от состава и концентрации содержащихся в ней веществ. Наиболее чистая вода — дождевая, но и она содержит примеси и растворенные вещества (до 50 мг/л). Воду, содержащую до 0,1% растворенных веществ, принято называть пресной, от 0,1 до 5% — минерализованной, свыше 5% — соленой.
2.3. Методика оценки состояния водоема по индексу Майера
Для оценки состояния водоема мною использовался индекс Майера, применяемый для любых типов водоемов.
Индекс Майера — наиболее простая методика биоиндикации, при которой не нужно определять беспозвоночных с точностью до вида. В ней используется принцип приуроченности различных групп водных беспозвоночных к водоемам с определенным уровнем загрязненности. Организмы — индикаторы отнесены к одному из трех разделов: 1 — обитатели чистой воды, 2 — организмы средней чувствительности, 3 — обитатели загрязненных водоемов (См. приложение №1).
Для расчета индекса необходимо количество обнаруженных групп из первой графы таблицы умножить на 3, количество групп из второй – на 2, из третьей – на 1. Получившиеся цифры складывают (X·3+Y·2+Z·1). Значение суммы и характеризует степень загрязненности водоема:
— более 22 – вода относится к 1 классу качества (водоем очень чистый)
— 17-21 – 2 класс качества (водоем чистый)
— 11-16 – 3 класс качества (умеренно-загрязненный водоем)
— менее 11 – 4 класс качества (водоем грязный)
Организмы-индикаторы отнесены к одному из трех разделов, представленных в таблице (Приложение №1)
2.4. Взятие проб гидробионтов
В августе, сентябре 2012 года было совершено несколько экскурсий на приток р. Рудня – «Солдачка» с целью определения состава гидробионтов для оценки качества воды. Для этого был использован «Набор для определения качества воды пресного водоема методом биоиндикации». Было выбрано 5 участков площадью ориентировочно 3×3 метров. Пробы гидробионтов отбирались с помощью сачка, пластикового стакана с отверстиями. При отборе проб сачком я производил движения, похожие на движения косы при кошении травы, причем вел сачок против течения, проводил им ближе ко дну, по зарослям водной растительности, у камней. После каждого взмаха сачок вынимал, и пойманные организмы вытряхивал в тазик.
Оборудование (Приложение №2):
«Набор для определения качества воды пресного водоема методом биоиндикации». В комплект входят:
— Сачок складной (25-30 см) для отлова водных животных – 1 шт.,
— Стакан пластиковый с отверстиями (16 отверстий по 2 мм) – 1 шт.,
— Стакан пластиковый с отверстиями (4 отверстия по 8 мм) – 1 шт.,
— Чашки Петри пластиковые – 10 шт.,
— Карточки-определители водных беспозвоночных – 6 комплектов по 20 шт.,
— Карточки «Расчет индекса Майера» — 6 шт.,
Место исследования: левый берег притока р. Рудня – «Солдачка»
Место исследования на фото (Приложение №4)
— Сачок складной (25-30 см) для отлова водных животных – 1 шт.,
— Стакан пластиковый с отверстиями (16 отверстий по 2 мм) – 1 шт.,
— Стакан пластиковый с отверстиями (4 отверстия по 8 мм) – 1 шт.,
— Чашки Петри пластиковые – 10 шт.,
— Карточки-определители водных беспозвоночных – 1 комплектов — 20 шт.,
— Карточки «Расчет индекса Майера» — 1 шт.,
— Пиявки – обитатель загрязненного водоема
— Прудовик – обитатель загрязненного водоема
— Моллюски(катушки) – организмы средней чувствительности
— Личинки ручейников – обитатели чистых вод
— Моллюски (живородки) – организмы средней чувствительности
Расчет уровня загрязнения по индексу Майера:
3·1+2·2+1·2=9 – водоем относится к 4 классу воды – водоем грязный
Место исследования: приток р. Рудня – «Солдачка»
Место исследования на фото (Приложение №5)
— Сачок складной (25-30 см) для отлова водных животных – 1 шт.,
— Стакан пластиковый с отверстиями (16 отверстий по 2 мм) – 1 шт.,
— Стакан пластиковый с отверстиями (4 отверстия по 8 мм) – 1 шт.,
— чашки Петри пластиковые – 10 шт.,
— Карточки-определители водных беспозвоночных – 1 комплектов — 20 шт.,
— Карточки «Расчет индекса Майера» — 1 шт.,
— Моллюски (катушки) – организмы средней чувствительности
— Личинки веснянок – обитатели чистых вод
— Личинки ручейников – обитатели чистых вод
— Прудовик – обитатель загрязненного водоема
— Моллюски (живородки) – организмы средней чувствительности
— Личинки комаров – долгоножек – организмы средней чувствительности
— Бокоплав – обитатель чистых вод
Расчет уровня загрязнения по индексу Майера:
3·3+2·3+1·1=16 – водоем относится к 3 классу воды – водоем умеренно — загрязненный
Место исследования: левая сторона притока р. Рудня – «Солдачка»
Место исследования на фото (Приложение №7)
— Сачок складной (25-30 см) для отлова водных животных – 1 шт.,
— Стакан пластиковый с отверстиями (16 отверстий по 2 мм) – 1 шт.,
— Стакан пластиковый с отверстиями (4 отверстия по 8 мм) – 1 шт.,
— Чашки Петри пластиковые – 10 шт.,
— Карточки-определители водных беспозвоночных – 1 комплектов — 20 шт.,
— Карточки «Расчет индекса Майера» — 1 шт.,
— Моллюски (катушки) – организмы средней чувствительности
— Личинки веснянок – обитатели чистых вод
— Личинки ручейников – обитатели чистых вод
— Моллюски (живородки) – организмы средней чувствительности
— Личинки комаров – долгоножек – организмы средней чувствительности
— Личинки поденок — обитатель чистых вод
Расчет уровня загрязнения по индексу Майера:
3·3+2·3+1·0=15 – водоем относится к 3 классу воды – водоем умеренно — загрязненный
Место исследования: левая сторона притока р. Рудня – «Солдачка»
Место исследования на фото (Приложение № 8)
— Сачок складной (25-30 см) для отлова водных животных – 1 шт.,
— Стакан пластиковый с отверстиями (16 отверстий по 2 мм) – 1 шт.,
— Стакан пластиковый с отверстиями (4 отверстия по 8 мм) – 1 шт.,
— Чашки Петри пластиковые – 10 шт.,
— Карточки-определители водных беспозвоночных – 1 комплектов — 20 шт.,
— Карточки «Расчет индекса Майера» — 1 шт.,
— Моллюски (катушки) – организмы средней чувствительности
— Личинки веснянок – обитатели чистых вод
— Личинки ручейников – обитатели чистых вод
— Моллюски (живородки) – организмы средней чувствительности
— Личинки комаров – долгоножек – организмы средней чувствительности
— Личинки поденок — обитатель чистых вод
— Бокоплав – обитатель чистых вод
-Личинки вислокрылок — обитатель чистых вод
Расчет уровня загрязнения по индексу Майера:
3·5+2·3+1·0=21 – водоем относится к 1 классу воды – водоем очень чистый
Место исследования: левая сторона притока р. Рудня – «Солдачка»
Место исследования на фото (Приложение №10)
— Сачок складной (25-30 см) для отлова водных животных – 1 шт.,
— Стакан пластиковый с отверстиями (16 отверстий по 2 мм) – 1 шт.,
— Стакан пластиковый с отверстиями (4 отверстия по 8 мм) – 1 шт.,
— Чашки Петри пластиковые – 10 шт.,
— Карточки-определители водных беспозвоночных – 1 комплектов — 20 шт.,
— Карточки «Расчет индекса Майера» — 1 шт.,
— Моллюски (катушки) – организмы средней чувствительности
— Пиявки – обитатель загрязненного водоема
— Прудовик – обитатель загрязненного водоема
— Личинки ручейников – обитатели чистых вод
— Моллюски (живородки) – организмы средней чувствительности
— Личинки комаров – долгоножек – организмы средней чувствительности
— Личинки вислокрылок — обитатель чистых вод
Расчет уровня загрязнения по индексу Майера:
3·2+2·3+1·2=13 – водоем относится к 3 классу воды – водоем умеренно-загрязненный
2.5. Определение видового состава организмов (Приложение №11)
После того, как организмы были пойманы, проведено их определение в полевых условиях. Для этого внимательно рассмотрел весь находящийся в тазике улов. Замеченных животных пинцетом вынимал из тазика и сажал в небольшие емкости с водой (чашки Петри), причем разных животных сажал в разные банки. Так их легче сосчитать и труднее потерять что-либо из улова. Особенно важно отсадить отдельно крупных животных (моллюсков) и хищников — они могут раздавить или съесть своих соседей. После определения пойманных животных выпустил обратно в водоем.
2.6. Оценка качества воды притока р. Рудня – «Солдачка»
= 14, 8 – 3 класс качества воды (умеренно-загрязненный водоем)
2.7. Растения — биоиндикаторы
Индикаторами чистой воды в водоёмах являются растения: кувшинка белая, кувшинка жёлтая, ольха чёрная, ива, водокрас, телорез.
По высоте некоторых растений можно судить о концентрации солей в воде. Так, например, тростник может достигать высоты 4 м, но если содержание солей в воде высокое — это растение не вырастет более чем на 0,5 м. Тростник в нашей речке достигает высоты более 2-х метров.
Из растений биоиндикаторов мы обнаружили: иву (Приложение №12), кувшинку. Поверхность притока местами до 50% покрыта зарослями рогоза, камыша. Эти растения прекрасные очистители водоемов – сточные воды, проходя через их заросли, освобождаются от ядовитых веществ.
- Мной освоен и применен на практике метод биоиндикации;
- простота и универсальность метода Майера дают возможность быстро оценить состояние исследуемого водоема;
- вода в притоке 3-го класса качества, водоем является мезосапробным, т. е. слабозагрязненным;
- Произвести очистку притока
- Обратиться к администрации с просьбой установить контейнеры для
сбора мусора. - Провести в школе среди ребят старшего звена конкурс рисунков
«Будущее нашей реки». Щиты с результатами выставить в самых загрязненных
точках берега.
3.2. Предложения по сбережению воды
Вода – бесценный дар природы!
Нам без нее ведь не прожить.
Давайте, люди, экономить воду,
Иначе жизни на Земле не быть!
- Строгий контроль за соблюдением режима хозяйственной деятельности в пределах водоохранных зон;
- активное экологическое просвещение населения с привлечением работников культуры (возможно проведение конкурсов, викторин по водоохранной тематике);
- установка счетчиков, контролирующих расход воды;
- своевременный ремонт кранов, сливных бачков;
- при выборе смесителей предпочтение отдавать рычаговым;
- принимать душ, а не ванну;
- в душе использовать экономичный рассеиватель с меньшим диаметром отверстий; уменьшить напор воды;
- изменить привычки – при умывании выключать воду, когда намыливаешь руки. А чтобы не откручивать кран мыльными руками надо установить краны с детекторами движения, которые автоматически перекрывают воду, как только убираешь руки. С таким краном и чистка зубов получится экономнее;
- для мытья посуды использовать посудомоечную машину;
- в жаркие дни держать в холодильнике воду для питья, а не пускать ее из крана до тех пор, пока она не станет холодной;
- не размораживать продукты под струей воды;
- строительство водоочистных сооружений;
- внедрение систем оборотного водоснабжения.
При помощи методов биоиндикации, в том числе методики нахождения индекса Майера мной была определена степень загрязненности притока р. Рудня – «Солдачка». В отборе проб гидробионтов мне помогали участники летнего экологического лагеря. Особую благодарность выражаю Петруниной А. И. за предоставленную информацию, используемую мною в проекте.
Высказанная мной гипотеза о том, что вода в реке умеренно загрязненная, подтвердилась. При должной очистке и уходе приток может быть использована в рекреационных целях, то есть для отдыха людей. Действительно, еще несколько десятилетий назад в жаркие летние дни местные жители купались в Солдачке. А сейчас люди опасаются делать это, полагая, что река очень сильно загрязнена. Конечно, речка изменилась – она сильно обмелела, ее берега заросли камышом, тростником и рогозом. Но ведь именно эти растения хорошо очищают воду. А рыбаки как ловили рыбу в реке, так и продолжают рыбачить. И ведь рыба ловится! Водятся в нашей речке щука, Я и сам увлекаюсь рыбалкой и знаю это не понаслышке. Так что опасения людей сильно преувеличены. Однако успокаиваться не стоит – есть среди нас экологически безграмотные, безответственные люди, которые и мусор в воду бросают, и машины на берегу реки моют. Поэтому исследовательскую и просветительскую работу необходимо активизировать, чтобы не получилось как в стихотворении поэта Н. Рыленкова:
Речушка вдоль околицы текла.
Негромкая… Но мы любили, дети,
Как будто люди целью задались
Убить ее – и своего добились.
V. Список использованной литературы
- Р. Д. Хабибуллин, Л. А. Хабибуллина, Ф. Ф. Крылов. Летняя экологическая работа со школьниками: Пособие для учителей и руководителей кружков. –Н. Новгород, Изд. Ю. А. Николаева, 2000, 172 с.
- Научно-методический журнал ОО «ВООП» «Экология в школе (до и после)» №2, 2009 г.
- Т.А. Попова «Экология в школе. Мониторинг природной среды», М.: творческий центр «Сфера», 2005 г.
- Школьный экологический мониторинг. Под ред. Ашихминой Т.Я., изд-во «Агар», 1999 г.
- Практикум по экологии. С.В. Алексеев, Н.В. Груздева, А.Г. Муравьев, Э.В. Гущина. Учебное пособие. АО МДС, 1966 г.
- Алексеев С.В. Экологический практикум школьника / С.В. Алексеев, Н.В. Груздева, Э.В. Гущина. – Самара.: ИД «Федоров», 2005. – 304 с.
- Ашихмина Т.Я. Школьный экологический мониторинг: учебно-методическое пособие /Т.Я. Ашихмина – М.: Агар, Рандеву –АМ, 2000. — 400с.
- Власов Б.П. Использование высших водных растений для оценки и контроля за состоянием водной среды: метод. рекомендации / Б.П. Власов, – Мн.: БГУ, 2002. -84 с.
- Вронский В.А. Прикладная экология / В.А. Вронский – Ростов — на Дону: Феникс,1996.- 512 с.
- Козлов М.А. Школьный атлас-определитель беспозвоночных животных/– М.А. Козлов. – М.: Просвещение, 1991. – 207 с.
- Экологический мониторинг: Учебно-методическое пособие. Изд. 3-е, испр. и доп. / Под ред. Т.Я. Ашихминой. М.: Академический Проект, 2006. —416 с.
- Ресурсы интернета
источник
Измерение степени загрязненности реки Солдачки, оценка возможности ее использования в рекреационных целях. Понятие и виды биоиндикации. Расчет индекса Майера для анализа воды. Определение видового состава гидробионтов. Контроль состояния водоохранных зон.
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://allbest.ru
Управление образования администрации Починковского муниципального района Нижегородской области
Муниципальное бюджетное образовательное учреждение Дивеев-Усадская средняя общеобразовательная школа
Районная экологическая конференция «Планета величиной с дом»
«Оценка качества воды пресного водоема методом биоиндикации»
учащийся 10 класса МБ ОУ Дивеев-Усадской СОШ
Руководители: Петрунина А. И.,
учитель химии МБ ОУ Маресевской ООШ
учитель биологии и экологии МБ ОУ Дивеев-Усадской СОШ
1. Исследовательская деятельность
1.1 Из истории образования притока р. Рудня — «Солдачки»
1.2 Методика оценки состояния воды по индексу Майера
1.3 Оценка качества воды притока р. Рудн — «Солдачка»
2.1 Предложения по сбережению воды
Список использованной литературы
Три клада у природы есть: вода,
Земля и воздух — три ее основы.
Самое распространенное вещество на нашей планете — это вода. Существование человечества немыслимо без нее.
Вода обладает рядом уникальных свойств, необходимых для поддержания всех форм жизни на Земле.
Из всех природных ресурсов вода является самым удивительным, так как после использования она по-прежнему остается водой.
Вода относится к неисчерпаемым ресурсам, однако перед человечеством встает угроза водного дефицита.
Почему? Нас, людей, стало больше, поэтому значительно возросло водопотребление: для обеспечения коммунального и промышленного водоснабжения во всем мире расходуется почти 600 куб. км пресной воды.
Из них только 150 куб.км воды расходуется безвозвратно, а остальная, загрязненная сточная вода поступает обратно в реки и водоемы, отравляя, делая непригодными для человека и жизни.
Именно поэтому в настоящее время особенно актуальна проблема сохранения водных ресурсов.
Водный кризис угрожает обществу не потому, что на земле не хватает воды, а потому что человек при современной организации промышленного производства, а также своей непродуманной деятельностью портит огромные количества чистой природной воды.
В связи с вышесказанным проблема оценки качества воды очень актуальна.
Целью работы являлась оценка качества речной воды с помощью метода биоиндикации.
Этот метод основан на определении степени чистоты воды с помощью обитающих в ней гидробионтов (организмов, обитающих в водной среде).
Объект исследования: приток р. Рудня — «Солдачка»
1. Исследовательская деятельность
1.1 Из истории образования притока р. Рудня — «Солдачки»
Документальных сведений об образовании реки мне найти не удалось, но можно предположить, что приток образовался после заселения дремучих лесов этой местности Кердяксой Миресевым в 1587 году. В результате таяния снегов с полей и беспрерывных проливных дождей и образовался приток
С Солдачкой связано одно предание. Документально известно, что Маресевские крестьяне поддержали восстание под предводительством Емельяна Пугачева, Для их подавления были направлены два полка под командованием подполковника И. И. Михельсона. Маресевец, имя которого осталось неизвестным, заманил несколько обессиливших и уставших солдат в болото, где они и погибли. По приказу И. И. Михельсона в Маресеве была воздвигнута виселица, где чинилась расправа над крестьянами, выступившими против царской власти.
О возможности использования живых организмов в качестве показателей определенных природных условий писали еще ученые Древнего Рима и Греции. В трудах М.В. Ломоносова и А.Н. Радищева есть упоминания о растениях-указателях особенностей почв, горных пород, подземных вод.
По современным представлениям биоиндикаторы — организмы, присутствие, количество или особенности развития которых служат показателями естественных процессов, условий или антропогенных изменений среды обитания.
Биоиндикация — метод, который позволяет судить о состоянии окружающей среды по факту встречи, отсутствия, особенностям развития организмов — биоиндикаторов. Биоиндикационные исследования подразделяются на два уровня: видовой и биоценотический. Видовой уровень включает в себя констатацию присутствия организма, учет частоты его встречаемости, изучение его анатомо-морфологических, физиолого-биохимических свойств. При биоценотическом мониторинге учитываются различные показатели разнообразия видов, продуктивность данного сообщества.
Существуют различные виды биоиндикации. Если одна и та же реакция вызывается различными факторами, то говорят о неспецифической биоиндикации. Если же те или иные происходящие изменения можно связать только с одним фактором, то речь идет о специфической биоиндикации.
Например, лишайники и хвойные деревья могут характеризовать чистоту воздуха и наличие промышленных загрязнений в местах их произрастания. Видовой состав животных и низших растений, обитающих в почвах, является специфическим для различных почвенных комплексов, поэтому изменения этих группировок и численности видов в них могут свидетельствовать о загрязнении почв химическими веществами или изменении структуры почв под влиянием хозяйственной деятельности.
Методы биоиндикации подразделяются на два вида: регистрирующая биоиндикация и биоиндикация по аккумуляции.
Регистрирующая биоиндикация позволяет судить о воздействии факторов среды по состоянию особей вида или популяции, а биоиндикация по аккумуляции использует свойство растений и животных накапливать те или иные химические вещества (например, содержание свинца в печени рыб, находящихся на конце пищевой цепочки, может достигать 100-300 ПДК). В соответствии с этими методами различают регистрирующие и накапливающие индикаторы.
Регистрирующие индикаторы реагируют на изменения состояния окружающей среды изменением численности, фенооблика, повреждением тканей, соматическими проявлениями (в том числе уродливостью), изменением скорости роста и другими хорошо заметными признаками. В качестве примера регистрирующих биоиндикаторов не всегда возможно установить причины изменений, то есть факторы, определявшие численность, распространение, конечный облик или форму биоиндикатора.
Это один из основных недостатков биоиндикации, поскольку наблюдаемый эффект может порождаться разными причинами или их комплексом.
Накапливающие индикаторы концентрируют загрязняющие вещества в своих тканях, определенных органах и частях тела, которые в последующем используются для выяснения степени загрязнения окружающей среды при помощи химического анализа.
Какой бы современной ни была аппаратура для контроля загрязнения и определения вредных примесей в окружающей среде, она не может сравниться со сложно устроенным «живым прибором».
Правда, у живых приборов есть серьезный недостаток — они не могут установить концентрацию какого-либо вещества в многокомпонентной смеси, реагируя сразу на весь комплекс веществ.
В то же время физические и химические методы дают количественные и качественные характеристики фактора, но позволяют лишь косвенно судить о его биологическом действии.
С помощью биоиндикаторов можно получить информацию о биологических последствиях и сделать только косвенные выводы об особенностях самого фактора.
Методы биоиндикации, позволяющие изучать влияние техногенных загрязнителей на растительные и животные организмы являются наиболее доступными. Биоиндикация основана на тесной взаимосвязи живых организмов с условиями среды, в которой они обитают.
Изменения этих условий, например повышение солености или рН воды может привести к исчезновению определенных видов организмов, наиболее чувствительных к этим показателям и появлению других, для которых такая среда будет оптимальной. Существуют разные биологические индикаторы. О наличии некоторых загрязнителей можно судить по внешним признакам растений и животных. Благодаря «памяти» этих организмов, можно узнать и о роли тех факторов, которые в настоящее время уже не действуют. По высоте некоторых растений можно судить о концентрации солей в воде.
Так, например, тростник может достигать высоты 4 м, но если содержание солей в воде высокое — это растение не вырастет более чем на 0,5м.
Вода — самое распространенное соединение в природе, не бывает абсолютно чистой.
Природная вода содержит многочисленные растворенные вещества — соли, кислоты, щелочи, газы (углекислый газ, азот, кислород, сероводород), продукты отходов промышленных предприятий и нерастворимые частицы минерального и органического происхождения.
Свойства и качество воды зависят от состава и концентрации содержащихся в ней веществ.
Наиболее чистая вода — дождевая, но и она содержит примеси и растворенные вещества (до 50 мг/л). Воду, содержащую до 0,1% растворенных веществ, принято называть пресной, от 0,1 до 5% — минерализованной, свыше 5% — соленой.
1.2 Методика оценки состояния водоема по индексу Майера
Для оценки состояния водоема мною использовался индекс Майера, применяемый для любых типов водоемов.
Индекс Майера — наиболее простая методика биоиндикации, при которой не нужно определять беспозвоночных с точностью до вида. В ней используется принцип приуроченности различных групп водных беспозвоночных к водоемам с определенным уровнем загрязненности.
Организмы — индикаторы отнесены к одному из трех разделов:
2 — организмы средней чувствительности,
3 — обитатели загрязненных водоемов.
Для расчета индекса необходимо количество обнаруженных групп из первой графы таблицы умножить на 3, количество групп из второй — на 2, из третьей — на 1. Получившиеся цифры складывают (X·3+Y·2+Z·1). Значение суммы и характеризует степень загрязненности водоема:
— более 22 — вода относится к 1 классу качества (водоем очень чистый)
— 17-21 — 2 класс качества (водоем чистый)
— 11-16 — 3 класс качества (умеренно-загрязненный водоем)
— менее 11 — 4 класс качества (водоем грязный)
В августе, сентябре 2012 года было совершено несколько экскурсий на приток р. Рудня — «Солдачка» с целью определения состава гидробионтов для оценки качества воды.
Для этого был использован «Набор для определения качества воды пресного водоема методом биоиндикации». Было выбрано 5 участков площадью ориентировочно 3×3 метров.
Пробы гидробионтов отбирались с помощью сачка, пластикового стакана с отверстиями.
При отборе проб сачком я производил движения, похожие на движения косы при кошении травы, причем вел сачок против течения, проводил им ближе ко дну, по зарослям водной растительности, у камней. После каждого взмаха сачок вынимал, и пойманные организмы вытряхивал в тазик.
После того, как организмы были пойманы, проведено их определение в полевых условиях.
Для этого внимательно рассмотрел весь находящийся в тазике улов. Замеченных животных пинцетом вынимал из тазика и сажал в небольшие емкости с водой (чашки Петри), причем разных животных сажал в разные банки.
Так их легче сосчитать и труднее потерять что-либо из улова.
Особенно важно отсадить отдельно крупных животных (моллюсков) и хищников — они могут раздавить или съесть своих соседей. После определения пойманных животных выпустил обратно в водоем.
1.3 Оценка качества воды притока р. Рудня — «Солдачка»
=14, 8 — 3 класс качества воды (умеренно-загрязненный водоем)
водоем биоиндикация гидробионт
3. Растения — биоиндикаторы
Индикаторами чистой воды в водоёмах являются растения: кувшинка белая, кувшинка жёлтая, ольха чёрная, ива, водокрас, телорез.
По высоте некоторых растений можно судить о концентрации солей в воде. Так, например, тростник может достигать высоты 4 м, но если содержание солей в воде высокое — это растение не вырастет более чем на 0,5 м. Тростник в нашей речке достигает высоты более 2-х метров.
Из растений биоиндикаторов мы обнаружили: иву, кувшинку. Поверхность притока местами до 50% покрыта зарослями рогоза, камыша. Эти растения прекрасные очистители водоемов — сточные воды, проходя через их заросли, освобождаются от ядовитых веществ.
· Произвести очистку притока
· Обратиться к администрации с просьбой установить контейнеры для сбора мусора.
· Провести в школе среди ребят старшего звена конкурс рисунков «Будущее нашей реки». Щиты с результатами выставить в самых загрязненных точках берега.
3.1 Предложения по сбережению воды
Вода — бесценный дар природы!
Нам без нее ведь не прожить.
Давайте, люди, экономить воду,
Иначе жизни на Земле не быть!
Строгий контроль за соблюдением режима хозяйственной деятельности в пределах водоохранных зон;
· активное экологическое просвещение населения с привлечением работников культуры (возможно проведение конкурсов, викторин по водоохранной тематике);
· установка счетчиков, контролирующих расход воды;
· своевременный ремонт кранов, сливных бачков;
· при выборе смесителей предпочтение отдавать рычаговым;
· в душе использовать экономичный рассеиватель с меньшим диаметром отверстий; уменьшить напор воды;
· изменить привычки — при умывании выключать воду, когда намыливаешь руки. А чтобы не откручивать кран мыльными руками надо установить краны с детекторами движения, которые автоматически перекрывают воду, как только убираешь руки. С таким краном и чистка зубов получится экономнее;
· для мытья посуды использовать посудомоечную машину;
· в жаркие дни держать в холодильнике воду для питья, а не пускать ее из крана до тех пор, пока она не станет холодной;
· не размораживать продукты под струей воды;
· строительство водоочистных сооружений;
· внедрение систем оборотного водоснабжения.
При помощи методов биоиндикации, в том числе методики нахождения индекса Майера мной была определена степень загрязненности притока р. Рудня — «Солдачка».
В отборе проб гидробионтов мне помогали участники летнего экологического лагеря.
Особую благодарность выражаю Петруниной А. И. за предоставленную информацию, используемую мною в проекте.
Высказанная мной гипотеза о том, что вода в реке умеренно загрязненная, подтвердилась.
При должной очистке и уходе приток может быть использована в рекреационных целях, то есть для отдыха людей. Действительно, еще несколько десятилетий назад в жаркие летние дни местные жители купались в Солдачке. А сейчас люди опасаются делать это, полагая, что река очень сильно загрязнена. Конечно, речка изменилась — она сильно обмелела, ее берега заросли камышом, тростником и рогозом.
Но ведь именно эти растения хорошо очищают воду. А рыбаки как ловили рыбу в реке, так и продолжают рыбачить. И ведь рыба ловится! Водятся в нашей речке щука, Я и сам увлекаюсь рыбалкой и знаю это не понаслышке.
Так что опасения людей сильно преувеличены. Однако успокаиваться не стоит — есть среди нас экологически безграмотные, безответственные люди, которые и мусор в воду бросают, и машины на берегу реки моют.
Поэтому исследовательскую и просветительскую работу необходимо активизировать, чтобы не получилось как в стихотворении поэта Н. Рыленкова:
Речушка вдоль околицы текла.
Негромкая… Но мы любили, дети,
Лучшею на свете. Сейчас в ней всякий хлам,
Как будто люди целью задались
Убить ее — и своего добились
Список использованной литературы
1. Р. Д. Хабибуллин, Л. А. Хабибуллина, Ф. Ф. Крылов. Летняя экологическая работа со школьниками: Пособие для учителей и руководителей кружков. -Н. Новгород, Изд. Ю. А. Николаева, 2000, 172 с.
2. Научно-методический журнал ОО «ВООП» «Экология в школе (до и после)» №2, 2009 г.
3. Т.А. Попова «Экология в школе. Мониторинг природной среды», М.: творческий центр «Сфера», 2005 г.
4. Школьный экологический мониторинг. Под ред. Ашихминой Т.Я., изд-во «Агар», 1999 г.
5. Практикум по экологии. С.В. Алексеев, Н.В. Груздева, А.Г. Муравьев, Э.В. Гущина. Учебное пособие. АО МДС, 1966 г.
6. Алексеев С.В. Экологический практикум школьника / С.В. Алексеев, Н.В. Груздева, Э.В. Гущина. — Самара.: ИД «Федоров», 2005. — 304 с.
7. Ашихмина Т.Я. Школьный экологический мониторинг: учебно-метод.е пособие /Т.Я. Ашихмина — М.: Агар, Рандеву -АМ, 2000. — 400с.
8. Власов Б.П. Использование высших водных растений для оценки и контроля за состоянием водной среды: метод. рекомендации / Б.П. Власов, — Мн.: БГУ, 2002. -84 с.
9. Вронский В.А. Прикладная экология / В.А. Вронский — Ростов — на Дону: Феникс,1996.- 512 с.
10. Козлов М.А. Школьный атлас-определитель беспозвоночных животных/- М.А. Козлов. — М.: Просвещение, 1991. — 207 с.
11. Экологический мониторинг: Учебно-методическое пособие. Изд. 3-е, испр. и доп. / Под ред. Т.Я. Ашихминой. М.: Академический Проект, 2006. —416 с.
Географические особенности р. Касколовка как среды обитания гидробионтов. Проведение гидрологических и гидробиологических работ на реке. Определение качества воды методом биоиндикации. Гидрохимическая оценка воды. Антропогенные факторы, влияющие на реку.
презентация [4,1 M], добавлен 06.02.2014
Исследование экологического состояния с. Мосолово по методике Саймонса Янга. Определение состояния воздуха по лишайникам, качество воды методом биоиндикации, степени замусоренности. Мониторинг воздуха, водоема. Сотрудничество России с Великобританией.
курсовая работа [696,8 K], добавлен 25.07.2010
Исследование влияния водотока р. Ибреда на экосистему р. Пара методом биоиндикации по методике С.Г. Николаева. Определение качества водной среды: внешний вид водотока, замеченные источники загрязнения, зарастание водной растительностью, состояние грунта.
курсовая работа [7,4 M], добавлен 25.07.2010
Применение интегральных показателей и индексов для оценки экологического состояния водных объектов. Метод комплексной оценки степени загрязненности поверхностных вод по гидрохимическим показателям. Расчет индекса оценки трофического состояния водоема.
дипломная работа [2,0 M], добавлен 25.04.2011
Проблема питьевой воды: свойства, заболевания, связанные с ее качеством. Значение мониторинга окружающей среды в сохранении природных комплексов. Экологический мониторинг реки Псел: определение степени загрязнения водоема, прозрачности и цветности воды.
курсовая работа [5,6 M], добавлен 26.02.2012
Водоросли могут использоваться в качестве индикаторов состояния водоема. Они являются биоиндикаторами и начальным звеном в трофической цепи экосистемы водоема. Видовой состав водорослей и оценка экологического состояния воды в системе Кадамских озер.
аттестационная работа [100,2 K], добавлен 04.04.2008
Оценка качества воды в используемых источниках, изучение их экологического состояния. Проведение химических и органолептических исследований. Проведение мероприятий для улучшения качества и условий использования родниковой воды микрорайона Казанки.
курсовая работа [5,9 M], добавлен 06.11.2014
Сравнительный анализ степени токсичности и патогенеза металлов. Определение некоторых показателей качества питьевой воды в различных районах г. Южно-Сахалинска и их сравнительный анализ. Подготовка проб питьевой воды. Расчет индекса загрязнения вод.
дипломная работа [112,5 K], добавлен 10.07.2010
Биомониторинг как составная часть экологического мониторинга. Классификация качества вод суши по биопоказателям. Понятие и формы биоиндикации, критерии выбора и разновидности биоиндикатров. Примеры и особенности биоиндикации на организменном уровне.
реферат [2,8 M], добавлен 24.05.2010
Температура как гидрологическая характеристика водоема. Органолептические показатели качества воды. Показатели щелочности и кислотности проб воды. Основные источники загрязнения природных вод; процесс их очистки. Методы утилизации обезвоженного осадка.
презентация [64,4 K], добавлен 08.10.2013
Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.
источник
Кроме химических элементов, в воде из собственного источника присутствуют и различные бактерии и микроорганизмы. Поэтому, анализ воды нельзя считать полностью завершенным без бактериологического анализа воды.
Вода выполняет основную роль в физиологических процессах, происходящих в человеческом организме. Все вещества необходимые для жизни попадают в организм человека из воды практически в не измененном состоянии. Как известно организм человека состоит на 60-70% (по массе) из воды, головной мозг содержит 83% воды, костная ткань — 22%.
Наряду с химическим элементами немаловажной составляющей воды являются наличие в ней различных микроорганизмов; поэтому, бактериологический анализ воды считается неотъемлемой и не менее значимой частью современного анализа воды. Что содержится в воде, которую мы пьем? Как вода влияет на наше здоровье? Бактериологический анализ воды проводятся по широкому перечню гидробиологических и микробиологических показателей, включая индикаторные микроорганизмы и прямое определение патогенных бактерий, вирусов, паразитарных простейших и гельминтов. Так как разнообразие бактерий, вирусов и простейших, которые могут быть обнаружены в воде, очень велико, то бактериологический анализ воды — есть мера, позволяющая убедиться в экологичности потребляемой воды. Бактериологический анализ воды проводят с целью определения содержания в воде бактерий, их видов и численности. Он является неотъемлемой частью комплексного исследования воды. Откуда же в жидкости берутся бактерии и микроорганизмы?
Дело в том, что в любой воде на нашей планете есть жизнь, пусть даже она представлена различными простейшими, микроорганизмами и бактериями. Специалисты знают, что вместе с довольно безопасными и безвредными организмами, в воде могут присутствовать патогенные бактерии, которые могут нанести существенный вред здоровью человека. Водным путем могут передаваться кишечные инфекции — холера, брюшной тиф и паратифы, сальмонеллез, дизентерия, гепатит А, полиомиелит, а также лептоспирозы, сибирская язва, туляремия, туберкулез, сап, Ку-лихорадка, различные грибковые заболевания. . В связи с этим основной целью санитарно- микробиологического исследования воды является определение наличия в воде патогенной и условно-патогенной микрофлоры, и, следовательно, источника этого попадания, а также предупреждение распространения инфекционных заболеваний среди населения.
Присутствие в воде из собственных источников (колодца, скважины) различных бактерий и микроорганизмов объясняется тем, что вода контактирует с воздухом, почвой и трубами.
Разумеется, что анализ воды на микробиологию зависит, прежде всего, от самого источника, его характера и происхождения. Колодец или скважина могут располагаться неподалеку от различных свалок, загрязненных поверхностных источников (рек, озер, прудов и водохранилищ), сточных вод, что естественно не лучшим образом отразится на микробиологическом составе воды.
Результаты микробиологического анализа
— станут одними из самых основных и главных исследовательских данных, которые собственник колодца или скважины будет использовать при выборе элементов для системы водоочистки.
Современный анализ на микробиологию включает в себя большой перечень микробиологических и гидробиологических показателей. Так же он определяет содержание индикаторных микроорганизмов, патогенных вирусов, бактерий, гельминтов и простейших. Цель этого анализа — это определение концентрации в воде различных организмов, бактерий и их видов.
Микробиологический анализ, как правило, проводят по следующим показателям: бактериологический анализ из скважины или колодца, который определяет общее микробное число и общие колиформные бактерии и микробиологический анализ воды, выявляющий различные вирусы, бактерии и паразитов. [29]
Поскольку вода используется при производстве любого вида продукции, а также непосредственно в пищу, соответствие ее качества санитарно-микробиологическим показателям чрезвычайно важно. Санитарно-микробиологическое исследование воды проводится в следующих случаях:
- 1) при выборе источника централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения и периодическом контроле этого источника;
- 2) при контроле эффективности обеззараживания питьевой воды централизованного водоснабжения;
- 3) при наблюдении за подземными источниками централизованного водоснабжения, за такими как артезианские скважины, почвенные воды и т. д.;
- 4) при определении состояния и степени пригодности воды источников индивидуального водопользования (колодцев, родников и т.д.);
- 5) при наблюдении за санитарно-эпидемиологическим состоянием воды открытых водоемов: водохранилищ, прудов, озер, рек;
- 6) при контроле эффективности обеззараживания воды плавательных бассейнов;
- 7) при проверке качества и степени очистки сточных вод;
- 8) при определении очага водных вспышек инфекционных болезней.
В связи с тем, что определение патогенных бактерий при бактериологическом анализе воды представляет собой непростую и трудоемкую задачу, в качестве критерия бактериологической загрязненности используют подсчет общего числа образующих колонии бактерий (Colony Forming Units — CFU) в 1 мл воды. Полученное значение называют общим микробным числом.
В основном для выделения бактерий и подсчета общего микробного числа используют метод фильтрации через мембрану. При этом методе анализа воды определенное количество воды пропускается через специальную мембрану с размером пор порядка 0.45 мкм. В результате, на поверхности мембраны остаются все находящиеся в воде бактерии. После чего мембрану с бактериями помещают на определенное время в специальную питательную среду при температуре 30-37 о С.
Во время этого периода, называемого инкубационным, бактерии получают возможность размножиться и образовать хорошо различимые колонии, которые уже легко поддаются подсчету.
Так как такой метод анализа воды предполагает только определение общего числа колонии — образующих бактерий разных типов, то по его результатам нельзя однозначно судить о присутствии в воде патогенных микробов. Однако, высокое микробное число свидетельствует об общей бактериологической загрязненности воды и о высокой вероятности наличия патогенных организмов.
В связи с тем, что определение патогенных бактерий при биологическом анализе воды представляет собой непростую и трудоемкую задачу, в качестве критерия бактериологической загрязненности используют подсчет общего числа образующих колонии бактерий (Colony Forming Units — CFU) в 1 мл воды. Полученное значение называют общим микробным числом.
В основном для выделения бактерий и подсчета общего микробного числа используют метод фильтрации через мембрану.
При этом методе анализа воды определенное количество воды пропускается через специальную мембрану с размером пор порядка 0.45 мкм. В результате, на поверхности мембраны остаются все находящиеся в воде бактерии. После чего мембрану с бактериями помещают на определенное время в специальную питательную среду при температуре 30-37 о С.
Во время этого периода, называемого инкубационным, бактерии получают возможность размножиться и образовать хорошо различимые колонии, которые уже легко поддаются подсчету.
источник
ВЫСШИЕ ВОДНЫЕ РАСТЕНИЯ И САМООЧИЩЕНИЕ ВОДОЕМОВ
Биологический анализ воды. Показательное значение водных растений.
Рост городов и развитие промышленности привели как к повышению водопотребления, так и к увеличению сброса сточных вод. Для санитарной оценки водоемов с давних пор применяются химические и бактериологические исследования. В XX веке в практику санитарного изучения водоемов вошли биологические исследования. Применение этих методов для оценки качества воды основано на том, что между водой как средой обитания и заселяющими водоем организмами существует определенная св’язь, согласно которой при содержании в воде нестойких органических веществ (белки, углеводы, жирные кислоты) в ней развивается специфическая флора и фауна. По развитию в водоеме тех или иных организмов можно судить о его санитарном состоянии.
Основы биологического анализа воды были заложены в 60—70-х годах прошлого столетия А. Мюллером, Ф. Коном и другими. В конце XIX века Мец впервые дал санитарно-экологическую характеристику представителям флоры и фауны пресных водоемов. Практическое применение биологического анализа началось после опубликования в 1908—1909 гг. Кольквитцем и Марссоном списков сапробных организмов, руководящих индикаторных форм, включающих около 1000 видов.
Конкретное понятие сапробности было дано основоположником санитарной гидробиологии в России проф. Я. Я- Никитинским и Г. И. Долговым: «Сапробность — это комплекс физиологических свойств данного организма, обусловливающий его способность развиваться в воде с тем или иным содержанием органических веществ, той или иной степенью загрязнения. Списки сапробных организмов получили широкое применение при проведении санитарно-гидробиологических исследований. Однако предложенная система сапробности не была свободна от ряда недостатков и нуждалась в существенной доработке.
Система была разработана преимущественно для пресных вод и хозяйственно-бытовых стоков. В то же время несмотря на совершенствование физических и химических методов исследования, водные организмы как весьма тонкие индикаторы изменения качества воды находят все большее применение при биологическом анализе. В связи с этим система сапробных организмов получила дальнейшее развитие. Представляет интерес биологическая система классификации степени загрязнения, разработанная Вудивиссом для реки Трент. Высшие растения, обитающие в основном в сравнительно чистых водах, главным образом погруженные, мало использовали при оценке качества воды по биологическим показателям.
В «Унифицированных методах исследования качества вод» (1977) приведены списки сапробных организмов, где высшие водные растения распределены по пяти классам пробности для пресных вод с указанием степени сапробности — s, сапробного индекса — S и индикаторного значения вида — J (табл.).
Как видно из табл. высшие водные растения развиваются в основном в олигосапробной и бетам зосапробной зонах.
Ксенобйонтами являются только некоторые водные мхи и папоротники, имеющие достаточно высокое индикаторное значение (3—5). Надо признать, что оценка качества воды по высшим водным растениям может иметь лишь вспомогательное значение, поскольку биологический анализ должен учитывать население водоема и степень количественного развития слагающих биоценозы видов в целом.
Не составление обширных списков сапробных организмов, а изучение состава биоценозов, их количественного развития, их изменения под влиянием загрязнений — таким видится нам дальнейший путь развития биологического метода в исследовании загрязненных вод. Нельзя забывать, что биологический метод предъявляет к исследователю, его применяющему, весьма высокие требования как в отношении его общей научной подготовки, так и в отношении специальных познаний, приобретаемых только длительным опытом.
В условиях бета-мезосапробной и олигосапробной зон при отсутствии сколько-нибудь значительных количеств органических веществ, большом содержании растворенного кислорода и отсутствии вредных для организмов продуктов анаэробного распада создаются одинаковые возможности к развитию в этих зонах одних и тех же растительных и животных организмов. В практике санитарно-биологических исследований на многочисленных реках, имеющих признаки как бета-мезосапробной, так и олигосапробной зон, мы встречаем одни и те же организмы с той лишь разницей,
что в бета-мезосапробной зоне, богатой конечными продуктами распада органических веществ, являющимися основными элементами в питании растений, организмы фитопланктона и фитобентоса достигают более интенсивного развития в сравнении с олигосапробной. Таким образом, определяющим признаком для бета-мезосапробных и олигосапробпих зон становится общая биологическая картина водоема, а ие наличие тех или иных специфичных организмов. Что касается полисапробной и а льфа-мезос; 1 пробной зон, то для них показательны некоторые организмы, приводимые в списках Кольквитца и Марссона.
Развитие специфической флоры и фауны при загрязнении водоемов — яркий пример влияния изменения внешней среды на состав биоценозов. Вторая сторона этого процесса — влияние развития организмов на качество воды, изменение качества воды в результате жизнедеятельности гидробионтов. Таким образом, «ценность биологического анализа при одновременном выполнении химических и бактериологических исследований сама по себе очень невелика, если смотреть на водную флору и фауну лишь как на показатель, а не как на агента самоочищения»
источник
Биологические методы оценки качества воды и грунтов разделяются на бактериологические и биологические.
Бактериологические исследования, с санитарно-гигиенической точки зрения, ведутся в двух направлениях: определение числа микроорганизмов в единице объёма (обычно в I мл поды или в I г грунта) для установления чистоты воды и определение их родов и видов для выявления её заражённости патогенными микроорганизмами в целях предотвращения эпидемий.
Из рыбохозяйственных позиций представляет больший интерес выявление не патогенных микроорганизмов, а микроорганизмов, разрушающих поступающие в водоёмы загрязнения и участвующих в круговороте веществ (азота, углерода, фосфора, серы). Состав и количество микрофлоры в воде (грунтах) водоемов является показателем её качества. Микрофлора может быть автохтонной, то есть присущей данному водоёму, и аллохтонной, поступившей извне, например, со сточными водами и другими загрязнениями.
Общее количество микроорганизмов в воде разных придонных водоёмов и их участков по прямому счёту подвержено большим колебаниям, особенно по сезонам года: наименьшее количество их бывает зимой, наибольшее — в тёплые периоды года. Это объясняется тем, что интенсивность обмена у большинства бактерий повышается в пределах температур 20-25°С. Развитие бактерий находится также в прямой зависимости от наличия в водоёме усвояемого ил*и органического вещества и в обратной зависимости от развития в воде зоопланктона и зообентоса, для которых они являются пищей. Косвенное влияние на численность микроорганизмов оказывает фитопланктон, усваивающий органическое вещество, в результате чего задерживается развитие бактерий. Влияние света на численность бактерий и их распределение в толще воды незначительно. Общая численность бактерий в воде водоёмов достигает сотен тысяч в 1 мл воды и миллионов в 1 г сырого грунта.
В олиготрофных озёрах насчитывается около 150 тысяч бактерий в 1 мл воды, в мезотрофных — от 0,5 до 1,5 млн, в эвтрофных — в среднем от 2 до 4 млн, в дистрофных — от 1,0 до 2,3 млн в 1 мл. В ряде случаев количество бактерий может быть значительно большим, например, в удобряемых водоёмах.
Санитарно-биологическая оценка воды производится обычно не по общему содержанию бактерий, а по содержанию в ней гетеротрофных микроорганизмов — разрушителей органического вещества (в основном сапрофитов) и бактерий группы кишечной палочки (с входящими в неё подгруппами Bacteriumparacoli и Bacterium aero- genes) — показателей фекального загрязнения водоёмов, и наличия в воде патогенных микроорганизмов.
В чистых водоёмах в 1 мл воды находится 100-200 гетеротрофных микроорганизмов, реже несколько десятков. Чем больше бактерий, тем сильнее органическое загрязнение водоёма. При сопоставлении общего количества бактерий или сапрофитных бактерии в пробах, отобранных на разных участках водоема в разное время, можно выявить степень их загрязнения. Таким путём можно установить и степень очистки сточных вод.
В качестве показателей санитарной оценки степени загрязнения воды или грунта приняты титр кишечной палочки (коли-титр) — наименьшее количество воды в миллилитрах или грунта в граммах, в котором обнаружена одна кишечная палочка, и индекс кишечной палочки (коли-индекс) — количество особей кишечной палочки, находящихся в определённом объёме жидкости (1 л) или навеске (1 кг) твёрдого тела. Чем больше загрязнение воды (грунта), тем меньше коли-титр и тем выше коли-индекс. Для пересчёта коли-индекса на коли-титр следует 1000 разделить на численное значение коли- индекса, а для пересчёта коли-титра на коли-индекс надо 1000 разделять на численное значение коли-титра.
Физико-химические и бактериологические показатели качества воды характеризуют её только в момент отбора проб на том участке, где эти пробы были отобраны. Биологические показатели качества воды, полученные на основе исследования распределения постоянно обитающих в ней организмов, дают более широкое представление о её качестве, причём не только на момент проведения исследований. При биологических исследованиях изучают не только воду, но и весь водоём в целом, его население, грунты, ход биохимических процессов и другие факторы, влияющие на условия обитания водных организмов. Природные водоёмы населены организмами, различно реагирующими на изменение среды их обитания. Одни из них более, другие менее чувствительны к неблагоприятным воздействиям. Поэтому под влиянием происходящих изменений в водоёме (и в частности загрязнений) одни организмы погибают, другие, наоборрг, в новых условиях начинают усиленно развиваться.
Краткая характеристика населения рыбохозяйственных водоёмов различных типов. Большинство классов и подклассов животных и растений, населяющих земной шар, обитает в воде. Каждый вид их может существовать только в определённых условиях среды и тесно связан с определённым местом обитания — биотопом. В водоёмах имеется два основных биотопа: толща воды — пелагиаль и дно — бенталь. Основными группами населения пелагиали являются планктон (совокупность растений и животных — фитопланктон и зоопланктон, парящих в толще воды), нейстон (организмы, связанные с поверхностной пленкой) и нектон (крупные животные — теплокровные, некоторые моллюски, рыбы). В бентали обитают донные организмы (бентос), разделяющиеся в зависимости от образа жизни на 6 группировок: прикреплённые, сверлящие, закапывающиеся, лежащие на поверхности дна, передвигающиеся по дну, нектобенти- ческие, способные отрываться от дна и некоторое время плавать в толще воды.
В разных типах водоёмов обитают разные виды растений и животных.
Планктон рек состоит в основном из бактерий, диатомовых водорослей и коловраток. Синезелёные водоросли, ветвистоусые и веслоногие рачки представлены слабее. Распределение его в воде равномерно, но к устью он становится обычно богаче в видовом отношении. В водоёмах с гуминовыми водами планктона меньше, особенно в реках, вытекающих из болот и имеющих малую протяжённость. Весной и летом количество планктона возрастает, осенью снижается, зимой он почти отсутствует.
Зообентос рек состоит главным образом из олигохет, личинок насекомых, двустворчатых и брюхоногих моллюсков и высших раков. Фитобентос развит только в реках с прозрачной водой. На участках с быстрым течением преобладают организмы каменистого (литорео- фильного) или песчаного (псаммореофильного) биоценозов, в затишных местах и у берегов — организмы пслорсофильного биоценоза (биоценоза илов). Обычно пелореофильные организмы крупнее, чем псаммореофильные. Биомасса последних, как правило, невелика, хотя численность может быть высокой и они более разнообразны в видовом отношении. Во время паводков бентос может сноситься течением вместе с грунтами. После паводка он восстанавливается и максимума развития достигает в предпаводковый период.
Нектон в текучих водоёмах в основном представлен рыбами (местными проходными, полупроходными), в меньшей степени высшими раками, млекопитающими и пресмыкающимися.
В озёрах планктон богаче, чем в реках. Представлен он в основном коловратками, веслоногими и вствистоусыми рачками, причём последние преобладают в холодных озёрах. Распределяется планктон главным образом в верхних слоях озера, в центре (профундаль) его меньше, у берегов, в мелководной части (литораль) больше как по биомассе, так и по видовому составу.
Бентос наиболее развит в литорали озёр, слабее в сублиторали (переходная область между литоралью и профундалью) и ещё меньше бентосных организмов в профундали. Фитобентос дальше глубин 4-5 м не распространяется, только в озёрах с прозрачной водой он встречается и на больших глубинах. В мелководной литоральной зоне у берегов развиваются надводные растения — камыши, тростник, стрелолист, рогоз, ежеголовник и др. Ниже обитают растения с плавающими листьями (кувшинки, кубышки, рдесты, земноводная гречиха и др.), а затем погружённые растения, водоросли, мхи.
В зообентосе озёр наиболее развиты два биоценоза: пелопсам- мофильный (организмы ила и песка) и фитофильный (организмы, населяющие растения). Организмы, обитающие на грунте (эпифауна), представлены слабее, чем организмы, живущие в грунтах (инфауна). Последние в илу закапываются глубоко (30-40 см), причём в жёстких грунтах незначительно. На зарослях живут питающиеся ими организмы — моллюски, черви, личинки насекомых. На камнях, покрытых водорослями, обитают личинки хирономид, ручейников, веснянки, поденки, моллюски, гидры, пиявки, веслоногие рачки и др. Песчаная литораль менее заселена. Здесь встречаются кольчатые и круглые черви, олигохеты, иногда личинки комаров, стрекозы, ручейники, моллюски. Прибойные участки менее заселены, чем неприбойные. На последних происходит заиление и число организмов и их биомасса увеличиваются. В больших количествах здесь встречаются хирономиды, олигохеты, моллюски, поденки и другие животные.
В профундали грунты единообразны — в основном илы, поэтому отсутствует и разнообразие организмов бентоса, биомасса их тоже невелика. Бентос здесь в основном представлен хирономидами, оли- гохетами, моллюсками.
Нектон озёр состоит исключительно из рыб: озёрно-речных, проходных и местных, которые более сосредоточены в литоральной зоне, где лучшие условия для питания. Некоторые рыбы откладывают в этой зоне икру на растения, другие — на дно озера, подбирая соответствующий грунт, определённый для каждого вида рыб.
В водохранилищах в первый период их формирования состав флоры и фауны близок к тому, какой имелся в водоёме, на котором образовалось водохранилище. В дальнейшем идёт постепенное разрушение ранее существовавших биоценозов (реофильные, фитофильные и др.), население водохранилища приспосабливается к новым экологическим условиям и происходит изменение видового состава флоры и фауны. По количественному развитию и видовому составу население водохранилищ характеризуется наличием организмов текучих и стоячих водоёмов. На речных участках водохранилищ развиваются речные формы организмов, на плесах и в приплотинном участке — озёрные. На средних участках встречаются те и другие формы. В одних случаях состав организмов ближе к озёрным, в других — к речным.
Планктон распределяется в водохранилищах неравномерно. Фитопланктон представлен в основном диатомовыми (преобладают в холодный период) и синезелёными водорослями (преобладают в тёплый период), может наблюдаться цветение. Распределение фитопланктона зависит от мутности воды. Поэтому на речных участках его меньше, чем на плесах. Беден он и в приплотинном участке, так как из-за падения скорости течения здесь выпадают на дно отмершие планктонные организмы и верхние слои воды, где идет фотосинтез, лишаются биогенов. Зоопланктон представлен главным образом коловратками, ветвистоусыми и веслоногими рачками. Первые преобладают на речных участках, ракообразные — в нижних плесовых участках водохранилищ. Выше расположенные участки более богаты зоопланктоном, чем ниже расположенные и приплотинный участок. В южных водохранилищах распространён моллюск дрейсена, летом преобладают его личинки (велигер). Во время волнений в составе планктона имеются донные организмы, особенно мелкие личинки хирономид, вымываемые из грунтов. В водохранилищах с мутной водой планктона очень мало и встречается он главным образом в при- плотинных участках.
Зообентос водохранилищ богаче речного, и, в отличие от последнего, содержит больше личинок насекомых, особенно хирономид. Основными представителями его, кроме личинок комаров, являются олигохеты, моллюски, а в южных водохранилищах — бокоплавы, мизиды, дрейсены, в среднеазиатских встречаются губки Spongilla carteri. Наибольшее число видов животных живёт на растительности, меньше — на дне. В водохранилищах, построенных на мутных реках, где выпадают на дно осадки, зообентос отсутствует или очень беден. Фитобентос состоит в основном из прибрежных зарослей (осоки, рогоз, камыш, тростник, кувшинка, кубышка).
Нектон водохранилищ представлен в основном туводными рыбами с преобладанием озёрных (лимнофильных). Если у водохранилища нет естественного или искусственного соединения с рекой, то проходные рыбы в нём не встречаются. Отсутствуют в водохранилищах рыбы, нерестящиеся на каменисто-галечном грунте (голавль, елец, жерех, подуст, стерлядь). Хорошие условия для обитания и развития находят рыбы, размножающиеся в стоячих или слабо текучих водоёмах: лещ, плотва, окунь, щука и другие лимнофилы. Быстро размножаются в водохранилищах и малоценные рыбы — плотва, окунь, густера.
источник