Определение степени загрязнения водоема

Определение степени загрязнения водоема — весьма сложная задача из-за протекания комплекса биохимических процессов при попадании в водоем стоков с многообразием состава веществ природного или искусств, происхождения. После попадания стоков в водоем его основные физико-химические характеристики, видовой состав и строение биоценозов изменяются.

Рисунок. Самоочищение в проточных водах.

Действующие взаимосвязи описывают с помощью сапробности. В соответствии с решениями так называемой Пражской конвенции она определяется следующим образом: "Сапробность в рамках биоактивности водоема — это суммарный итог протекания всех препятствующих производству первичной продукции реакций обменного разложения, т. е. процессов, связанных с потерей потенциальной энергии".

Сапробность характеризует масштаб интенсивности разложения и может быть сопоставлена с общим дыханием водоема и, следовательно, с общим потреблением кислорода. Потребление кислорода можно косвенно определить на основе измерения химически кислородного эквивалента (ХКЭ). При окислении, например перманганатом калия (KMnO₄), определяется общая масса полностью окислившейся органические субстанции. С помощью биохимического биологического кислородного эквивалента (БКЭ) можно охарактеризовать биологическое разложение органических соединений.

В основе лежит подражание природному самоочищению.

Пробу сточной воды насыщают "живым" шламом (бактерии и поедающие бактерий цилиаты) и при 20 °С измеряют потребление кислорода. Через 2 дня (БКЭ₂) определяют количество вещества, разложившегося сразу; как правило, на 5-й день (БКЭ₅) все процессы разложения завершаются Остаток разлагается плохо.

В ФРГ требуется 54 г кислорода в день на переработку отходов одного человека (на душу населения — н. д. н.). Значение БКЭ₅, совпадает со средней величиной в ЕС. США БКЭ = 75 г О₂. Для ограничения процессов загрязнения водоемов кроме биохимических характеристик (содержание О₂, БКЭ₂, БКЭ₅, ХКЭ, NO₃^-, NH₄⁺, PO₄^3-) привлекают биоценозные соотношения.

Следацек описывает варианты природного качества водоемов во всеохватывающей сапробионтиой системе:

катаробитность — исключительно грунтовая вода питьевого качества;
ламносапробность — степени загрязненной воды от чистой до загрязненной поверхностной (по Колквитцу/Марсону): ксено-, олиго-, β-мезо-, α-мезо- и поли-сапробная;
эвсапробность — городские и промышленные стоки с живыми организмами;
ультрасапробность — абиотической жидкости.

Аимносапробность охватывает экологически приемлемые зоны. Начиная с олиго- и ксеносапробных зон исследуют процессы самоочищения стоков, попавших в реку. Сначала в полисапробной зоне проходит полная денатурация водоема от автотроф-водоемов III: проточные водоемы.

Преобладают процессы разложения органики в отсутствии кислорода до неорганических веществ гетеротрофными видами.

В мезосапробной зоне восстановительные процессы все более уступают место окислительным, которые затем на олигосапробной стадии заканчиваются с незначительной актвностью. Сапробитные стадии можно сопоставить с основными характерными организмам», распространение которых в зависимости от реакции на окружающую среду должно определяться с достаточной точностью, т. к. отдельные виды имеют различную чувствительность к факторам окружения и вследствие этого появляются в предпочитаемых местах обитания с различной частотой.

Рисунок. Частота появления основных характерных видов.

Биотический анализ водоемов следует проводить по возможно большему количеству видов, поскольку в результате дрейфования, развития в течение года, исчерпания специфического корма, смены циклов развития, пущих данному виду, и экологической конкуренции видовой спектр постоянно изменяется. Эта вариабельность учитывается с помощью индекса сапробности.

По Зелинке и Марвану, индекс сапробности S равен;

где h — частота вида, количество индивидуумов в пробе воды; п — число исследованных видов; s — один из 4 классов качества, к которому прибавляют одно из чисел: олигосапробный (о) = 1, p-мезосапробный (р) = 2; а-мезосапробвый (о) = 3; полмсапробный (р) = 4; д — т. паз. масса-индикатор с индексами от 1 до 5, на основании которого определяется пригодность вида в качестве основного характерного организма дня определения класса качества воды К, например:

Класс водоема	0	β	α	P	g	K
Инфузория (Spirostomum teres)	—	—	+	10	5	0
Euplotes patella	—	8	2	—	4	β
Зеленая туфелька (Paramaecium caudatum)	—	5	5	+	3	α
Pyxidium nutans	+	4	5	1	2	α
Codonosiga botrytis	1	3	5	1	1	α

Граница между олйгосапробной и Р мезо-сапробной стадиями довольно четко устанавливается с помощью стеноойкных организмов (видов). Результаты, полученные на основе индекса сапробности, переносят на карты качества воды, в которых также приводятся данные о количестве водоочистных сооружений на душу населения.

Рисунок. Ступени сапробности в р. Димель (Гессен).