Гидробиологические наблюдения за качеством вод и донных отложений

Вводной среде, как правило, сосредоточивается сложные комплексы различных химических соединении, иначе воздействующих на организмы, чем отдельные составляющие. К этому надо добавить, что в результате превращения загрязняющих веществ, а также взаимодействия многих химических ингредиентов в водной среде происходит образование трудно поддающихся анализу химических соединении. Многие из них отличаются молекулярной устойчивостью, обладают высокой токсичностью и выраженным мутагенным эффектом, и контроль за загрязнением водных объектов только по физическим и химическим показателям даже при наличии экологически обоснованных норм содержания загрязняющих веществ в природных средах часто оказывается недостаточным. Поэтому в рамках OГCHK с 1974 г. стали осуществляться систематические наблюдения за качеством поверхностных вод по гидробиологическим показателям. Гидробиологические показатели, будучи важнейшим элементом наблюдений загрязнения поверхностных вод, позволяют:

· определить экологическое состояние водных объектов;

· оценить качество поверхностных вод как среды обитания организмов, населяющих водоемы и водотоки;

· определить совокупный эффект комбинированного воздействия загрязняющих веществ;

· определить специфический химический состав воды и eгo происхождение;

· проверить наличие или отсутствие вторичного загрязнения вод.

Наблюдение качества поверхностных вод по гидробиологическим показателям является высокоприоритетным для обеспечения возможности прямой оценки состояния водных экологических систем, испытывающих вредное влияние антропогенных факторов. Оно выполняется с целью получения объективных данных, накопление которых необходимо для выяснения долгосрочных изменений в водных экосистемах. Назначение rидробиологической службы состоит:

· в обеспечении народнохозяйственных организаций систематической информацией о качестве вод и состоянии биоценозов;

· в оценке эффективности мероприятий по регулированию зaгpязнения водной среды;

· в планировании и осуществлении мероприятий по охране и рациональному использованию поверхностных вод;

· в разработке и определении унифицированной системы гидробиологических показателей для оценки загрязнения водных экосистем.

Качество воды определяется совокупностью гидробиологических показателей, а именно: зообентосом, перифитоном, зоопланктоном и фитопланктоном.

Зообентос наиболее четко характеризует качество вод и состояние экологических систем в водотоках. В морях зообентос представлен, главным образом, фораминиферами, rубками, кишечнополостными, многощетинковыми червями, мшанками, плеченогими, моллюсками, ракообразными и др. Основная масса зообентоса находится в мелководных районах. В пресных водоемах зообентоса значительно меньше, чем в морских, и состав ero однообразнее. В него входят простейшие, губки, ресничные и малощетинковые черви, пиявки, мшанки, моллюски и т.д. Иногда он состоит из хирономид и олигохет разных видов, представляющих большую кормовую ценность для рыб.

Основу перифитона составляют прикрепленные животные и растения:

усоногие ракообразные;

двустворчатые моллюски;

гидроиды;

мшанки;

губки;

асцидии;

трубчатые;

многощетинковые черви;

водоросли.

В пресноводном зоопланктоне наиболее многочисленны веслоногие и ветвистоусые рачки и коловратки; в морском, доминируют ракообразные, многочисленные простейшие (радиолярии, инфузории тинтинниды и др.), кишечнополостные (медузы, rребневики), крылоногие моллюски, оболочники, яйца и личинки рыб, личинки различных беспозвоночных, в том числе многих донных. Зоопланктон служит достаточно надежным индикатором качества шэд в малопроточных водоемах, озерах, водохранилищах и прудах. Он обычно используется для получения характеристики качества вод в пунктах наблюдения за относительно короткие периоды времени.

Морской фитопланктон состоит в основном из диатомовых водорослей, перидинеи и кокколитофорид. Пресноводный фитопланктон состоит из диатомовых, сине-зеленых и некоторых групп зеленых водорослей. Наблюдения за гидробиологическим состоянием водотоков и водоемов осуществляются на стационарной гидрометеорологической сети по

прогpамме, обусловленной категорией пункта наблюдении. В пунктах 1-3 й категории наблюдения поверхностных вод по гидробиологическим показателям рекомендуется проводить ежемесячно (по сокращенной прогpамме) и ежеквартально (по полной прогpамме). В пунктах 4-й категории наблюдения рекомендуется проводить, ежеквартально по полной прогpамме.

Важным моментом наблюдении является отбор проб фито и зоопланктона, зообентоса, перифитона. В целях количественного учета фитопланктона отбор проб на водных объектах производится батометром последовательно с горизонтов о; 3; 2,5; 10; 20 м и т.д.

Затем пробы, отобранные с каждого горизонта, сливают в чистое ведро, тщательно перемешивают; и отбирают пробу объемом 0,5 л. Добавляя в данную пробу 25 мл формалина, ее консервируют. В мелководьях и на малых реках отбор проб производится простым зачерпыванием 0,5 л воды с горизонта 0,2 м. В целях качественного учета отбор проб производится планктонной сетью (rаз № 77). В глубоких местах производится тотальный лов планктона от дна до поверхности, а на мелководьях отбор проб осуществляется сетью при буксировании лодкой или при процеживании через сеть не ценнее 30 л воды. По окончании лова сетью осадок переливают в отдельный сосуд и консервируют. Отбор проб зообентоса для качественного анализа производится с. поверхности и из толщи грунтa, а также на доступной глубине с водной растительностью в прибрежной зоне водного объекта на участке протяженностью около 50 м в одну и друrую сторону от створа. Сбор животных с водных растении производится сачком или скребком, а отобранная проба немедленно консервируется 4 % м раствором нейтрализованноrо формалина (l часть 40 % -гo раствора формалина на 3 час ТМ воды). Сбор зообентоса с грунтa осуществляется посредством скребка. На доступной глубине скребком срезается слой грунтa, который переносится в ведро. Такая операция проделывается до тех пор, пока не наберется полведра. Затем грунт переносят в сачокпромывалку, мешок которого сшит из газа № 23, для разделения животных и грунтa. При промывке часть грунта проходит сквозь ячейки сетки, а остаток в сачке "смывается в центральную часть мешка. Затем мешок выворачивается над банкой, и оставшиеся животные с грунтом смываются в нее. Грунт с животными должен составлять не больше

половины банки, так как оставшаяся часть заполняется 4 %-м раствором формалина.

Отбор проб перифитона с поверхности сваи, плотин, мостов, облицовок каналов и других сооружении осуществляется с помощью ножа, пинцета, ложки. Отбор проб следует проводить осторожно, чтобы в них не попали инородные тела (частицы бетона, дерева, ила и т.д.) Пробы помещают в банки и заливают на 2/3 водой, а затем фиксируют 10 мл 40 %- гo раствора формалина.

4. Организация наблюдений за состоянием вод морей и океанов

Теоретический аспект проблемы охраны морских и океанических вод от загрязнения заключается в составлении научно обоснованных рекомендаций по регламентации (или полному запрещению) сброса отходов, согласно которым процессы естественной утилизации должны постоянно превалировать над процессами загрязнения и приводить к устранению нарушении в морской среде и сдвигов в экологических системах. Для этого необходимо решить широкий круг вопросов, среди которых можно выделить наиболее важные:

1)систематические наблюдения и оценка состояния морских вод и влияние загрязнения на естественные физико-химические и гидробиологические условия;

2)изучение путей и параметров распространения и естественной утилизации загpязняющих веществ для последующего определения возможного режима их сброса в море:

3)прогноз динамики загрязнения морских вод по данным значениям сброса отходовна ближайшую и дальнюю перспективу;

4) разработка рекомендации по оптимальному режиму сбросов в конкретных участках морей и океанов.

В отличие от пунктов наблюдений качества поверхностных вод, пункты

наблюдения и качества морских вод подразделяют на 3 категории.

Пункты 1 й категории предназначены для наблюдения качества, морских вод в прибрежных районах, имеющих важное народнохозяйственное значение.

Пункты, как правило, располагаются в следующих районах:

· водопользования населения;

· в портах и припортовых акваториях;

· в местах нереста и сезонных скоплений ценных рыб и других морских

организмов;

· в местах сброса городских сточных вод и сточных вод промышленных и

сельскохозяйственных комплексов;

· в местах разведки, добычи, разработки, транспортировки полезных

ископаемых;

· на устьевом взморье крупных рек.

Для наблюдения качества морских вод в прибрежных районах и в районах

открытого моря, а также для исследования сезонной и годовой изменчивости уровня загрязненности морских вод предназначены пункты 2й категории. Они располагаются, как правило, в районах, где поступление загрязняющих веществ происходит за счет мигpационных процессов.

Пункты 3й категории предназначены для наблюдений качества морских вод в районах открытого моря, для исследования годовой изменчивости загрязненности морских вод и для расчета баланса химических веществ. Пункты должны быть расположены в районах, где концентрации загрязняющих веществ обычно наиболее низкие.

Состав и объем работ в пунктах наблюдений качества морских вод должны отвечать определенным задачам и удовлетворять запросы заинтересованных народнохозяйственных организации в информации о качестве вод в: прибрежных зонах промышленных районов; рыбохозяйственных зонах; районах крупных, особенно портовых, гopoдов, морских нефтепромыслов; зонах, удаленных от районов интенсивной хозяйственной деятельности человека. Все это обусловливает различие прогpамм для разных пунктов наблюдении.

При наблюдении качества морских вод определяются следующие показатели

(табл.2).

Таблица 2. Программа наблюдений качества морских вод (без гидробиологических показателей

ЗАДАЧИ

1. На водотоке расположен рыборазводный завод. Сброс сточных вод с вышерасположенного ДОКа обусловливает следующие концентрации веществ (в контрольном створе): ацетон 0,02 мг/л, бензол 0,1 мг/л, бутанол 0,02 мг/л, ксилол 0,01 мг/л, стирол 0,05 мг/л. Дайте санитарно- гигиеническую оценку.

2. Участок водного объекта используется для обитания и размножения ценных пород рыб, чувствительных к содержанию кислорода. Фоновая концентрация взвешенных веществ 6,7 мг/л, фактическая концентрация их в контрольном створе после сброса сточных вод 7,55 мг/л, рн=8,2, БПК полн.==3,2 мг/л, температура воды 25 ^о С. В воде присутствуют медь 0,02 мr/л, свинец 0,0022 мг/л, цинк 0,08 мг/л, фенол 0,22 мг/л. Дайте санитарно- гигиеническую оценку.

3. Водоток используется для купания и отдыха. Сброс сточных вод производится за

1,5 км от пляжа. Расход сточных вод 0,8 м ^З/с, воды в реке 2,8 м ^З/с, у=0,39, фоновая концентрация нитратов 0,8 мг/л. Концентрация примесей в сточных водах: свинец 0,01 мг/л, бензола 0,5 мг/л, медь 0,8 мг/л. Укажите контрольный створ и дайте прогноз качества воды.

4. Дайте прогноз качества воды в контрольном створе, если q=0,5 м ^З /с, G=2,9 м ^З /с,

у ==0,6. Фоновые концентрации бензина 0,01 мг/л, фенола 0,0005 мг/л. В сточных водах содержатся: фенол 0,4 мг/л, цинк 0,01 мг/л, марганец 0,02 мг/л. Водоем рыбохозяйственного водопользования.

5. Установите ПДС, если сброс производится в черте города, максимальный расход сточных вод 0,3 м ^З /с, в сточных водах присутствуют: медь 0,4 мг/л, цинк 0,2 мг/л, нитриты 0,4 мг/л, нитраты 5 мг/л.

6. Рассчитайте ПДС для предприятия, сбрасывающего в водоток рыбохозяйственного назначения сточные воды, содержащие 0,03 мг/л нефтепродуктов и 0,02 мг/л нитритов. Максимальный расход сточных вод 0,3 м^З/с. Расход воды в реке 2,5 м^З/с, коэффициент смешения 0,2.

7. Установите ПДС, если средняя скорость течения 0,2 м/с, средняя глубина 4 м, расход воды в реке 17,9 м^З/с, сточных вод 0,2 мЗ/с, фоновые концентрации: взвешенные вещества 10 мг/л, ацетон 0,002 мг/л. В сточных водах: нитраты 2 мг/л, нитриты 0,6 мг/л, нефтепродукты 0,3 мг/л. Водоток рыбохозяйственного пользования, выпуск береrовой, участок реки прямой.

8. При анализе сточных вод в параллельных пробах обнаружили 13,3, 14,1, 13,8, 14,9, 13,1, 15,7, 13,2 Mr хрома/л. Проведите математическую обработку этих результатов.

9. Какие методы анализа применимы для определения висмута в питьевой воде? Eгo ПДК 0,1 мr/л.

10. Через какое время в водоеме с турбулентными условиями на расстоянии 0,2 км концентрация фенола достигнет ПДК 0,001 мг/л, если eгo концентрация в непрерывном сбросе 0,2 мг/л?

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Расскажите о сети наблюдения за состоянием водных объектов;

2. Как подразделяются пункты наблюдения за состоянием водных объектов по категориям?

3. Каковы принципы размещения пунктов наблюдения за состоянием водных

объектов?

4. Расскажите о программах наблюдения за состоянием водных объектов;

5. Расскажите о прогpаммах наблюдения за состоянием морских вод;

6. Перечислите основные задачи, выполняемые в рамках ОГСНК, наблюдений

качества поверхностных вод;

7. Перечислите основные принципы организации наблюдений;

8. Какие показатели используются при наблюдениях за состоянием водных

объектов?

9. Какие сведения предусматривает программа наблюдений по гидробиологическим показателям?

10.Что следует понимать под створом пункта наблюдения?

11.Что является важным моментом наблюдений загрязнения поверхностных вод?

12.Что такое зообентос?

13. Что такое перифитон?

14.Что такое зоопланктон?

15. Что такое фитопланктон?

16. Что Вы знаете о передвижных гидрохимических лабораториях?

17. Расскажите об автоматизированных системах контроля загрязнения вод.

18.Расскажите о водорослях как индикаторах загрязнения водной среды