Оценка степени загрязнения водной среды реки Волги в пределах города Саратова

 

 

4.2.3. Оценка степени загрязнения  воды по индексам загрязнения

Для современного комплексного экологического состояния необходимо рассматривать гидрофизические, гидрохимические, гидробиологические характеристики. При комплексной оценке степени загрязненности необходимо оценивать водную среду одновременно по широкому перечню ингредиентов и показателей качества воды и классифицировать воду по степени загрязненности.

Комплексные показатели дает возможность трансформировать оценку качества воды в относительные показатели, комплексно оценивающие степень загрязненности и качество воды водных объектов.

При оценке качества водной среды также используется комбинаторный индекс, с помощью комбинаторного индекса загрязненности воды оценивается степень ее загрязненности по комплексу загрязняющих веществ, устанавливается класс качества воды (прил. 4,5). Сведения о комбинаторном индексе загрязнения приведены в табл. 9.

 

Таблица 9

Комбинаторный индекс загрязненности водной среды

Показатель	Индекс-результат	КИЗ	Класс загрязненности воды
Участок -№1
рН	0	1	условно чистая
Жесткость	0	1	условно чистая
Хлориды	0	1	условно чистая
Сульфаты	0	1	условно чистая
Взвешенные частицы	1,8	2	слабо загрязненная
Участок  №2
рН	0	1	условно чистая
Жесткость	0	1	условно чистая
Хлориды	0	1	условно чистая
Сульфаты	0	1	условно чистая
Взвешенные частицы	1,8	2	слабо загрязненная
Участок  №3
рН	0	1	условно чистая
Жесткость	0	1	условно чистая
Хлориды	0	1	условно чистая
Сульфаты	0	1	условно чистая
Взвешенные частицы	1,4	2	слабо загрязненная

Показатель КИЗ учитывает одновременно показатели качества, содержание которых превышает установленные ПДКвр, повторяемость случаев превышения ПДКвр, кратность превышения ПДКвр. КИЗ используется, в основном, в случае комбинированного воздействия на экосистемы ряда токсичных веществ. Комбинаторный индекс указывает, что по всем показателям, кроме взвешенных частиц вода участков исследования характеризуется как чистая.

По взвешенным частицам комбинаторный индекс показал, что в на о. Казачий, вблизи железнодорожного моста и под мостом Саратов-Энгельс вода слабо загрязненная — 2 класс загрязненности.

Сведения об индексе загрязнения воды в изученных точках приведены в таблице 10.

Таблица 10

Индекс загрязнения водной среды исследованных участков

 

№	Название участка	ИЗВ	Класс качества воды
1	Участок №1	0,67	II — чистые
2	Участок №2	0,72	II— чистые
3	Участок №3	0,60	II — чистые

 

По индексу загрязнения участки характеризуются как чистые и относятся ко 2 классу качества воды.

Ко второму классу качества относятся чистые воды, оцениваемые как экологически полноценные. По содержанию биогенных элементов, определяющих условия питания растений, воды обычно близки к олигосапробным и Р-мезотрофным. Практически чистая вода таких водоемов обычно насыщена кислородом и почти не содержит детрита и бактерий, в ней мало. Такие условия определяют очень низкое содержание микроводорослей, что исключает суточные колебания содержания в воде О2 и СО2.

 

4.2.4. Оценка степени загрязнения методами биоиндикации

Для объективного заключения о качестве среды необходима интегральная характеристика ее состояния, т.е. оценка всего комплекса воздействий всех факторов в их взаимодействии, взаимовлиянии и суммарном влиянии на природные объекты. Такую возможность дает только биологическая оценка. Именно живые организмы, находящейся под воздействием всего многообразия физических, химических и других факторов, несут наибольшее количество информации об окружающей их среде обитания: живой организм, как биологическая система, замыкает на себя все процессы, протекающие в экосистеме.

В нормальных условиях организм реагирует на воздействия среды посредством сложной физиологической системы буферных гомеостатических механизмов. Под давлением неблагоприятных внешних условий на эти механизмы действие последних несколько (в пределах нормы реакции) угнетается, что приводит к определенным отклонениям в развитии организма. Кроме этого, реакция живого организма позволяет оценить антропогенное воздействие на среду обитания в показателях, имеющих биологический смысл. Следовательно, приоритетность биологической оценки качества среды определяется, кроме интегральности, получением непосредственной характеристики здоровья среды, ее пригодности для живых организмов, в том числе человека.

 В реакции различных  биологических видов, составляющих  любую экосистему, на стрессирующие  воздействия существуют общие  закономерности, т.е. экосистема реагирует  на внешние воздействия как  единое целое. Поэтому проблема  определения здоровья среды заключается в выборе метода биоиндикационных исследований.

Биоиндикаторами служат высшие водные растения, которые являются неотъемлемым средообразующим компонентом водных экосистем, поскольку относятся к автотрофным организмам, создающим первичную пищевую продукцию в результате своей фотосинтетической деятельности, а также способствуют уменьшению скорости течений и интенсивности водообмена (Плякин, Филиппов, Гончарова и др., 2002). Видовой состав и распределение гидрофитов в водоеме зависят от его генезиса и ряда экологических условий, среди которых наиболее важны такие, как прозрачность воды, морфология котловины, характер донных отложений, химический состав водной массы, ее кислотность, трофность и минерализация. Причем количество основных питательных веществ (азота и фосфора), может выступать одновременно и в качестве лимитирующего, и в качестве стимулирующего фактора развития растительных сообществ в водоеме. Чувствительность к уровням обеспеченности питательными веществами дает возможность рассматривать многие гидрофиты в качестве показателя естественного и антропогенного эвтрофирования водоемов, в которых они выполняют роль продуцентов органического вещества и биофильтров. Видовой состав водных растительных сообществ позволяет довольно точно охарактеризовать экологическое состояние экосистемы. Наиболее полно разработана методика индикации трофической характеристики водных объектов — сапробности, для определения которой составлены специальные шкалы, используемые в практике гидробиологических исследований.

Способность высших водных растений накапливать вещества в концентрациях, превышающих фоновые значения, зафиксированные в окружающей среде, обусловила их использование в системе мониторинга и контроля состояния окружающей среды. Гидрофиты чутко реагируют на изменения среды обитания, в первую очередь гидрофизических и гидрохимических показателей — температуры, прозрачности, кислотности, солевого и другого химического состава воды, химического состава и типа донных отложений и обеспеченности водоема биогенными веществами. Гидрофиты характеризуются видоспецифичными различиями по концентрации поглощенных химических элементов. Проявляются эти различия даже на уровне органов и частей одного и того же растения, зависят они и от сезона года, фазы развития растения и продолжительности его вегетации. Высокая поглотительная способность водных растений делает их идеальными тестовыми объектами для качественного и количественного определения антропогенных химических нагрузок на водоем, происходящих во время всего вегетационного цикла.

Изучение видового состава водных растений района исследования позволяют говорить об индикаторной роли гидрофитов, значимость основных видов которых приводится в таблице 14.

На всех участках в разной степени присутствуют три вида загрязнения. Загрязнение водоема тяжелыми металлами в большей степени заметно близ о. Казачий и в районе железнодорожного моста.   На участках  практически  

Таблица 14

Индикаторная значимость отдельных гигрофитов

Название вида	Участки	Индикаторы
		органическое загрязнение	эвтрофирование	загрязнение тяжелыми металлами
Камыш озерный	2	+	-	-
Частуха подорожниковая	1	-	+	+
Рдест блестящий	1,2	-	-	+
Рдест курчавый	1,2	+	-	+
Рдест пронзеннолистный	1	-	-	+
Уруть колосистая	3	+	+	-

 

в равной мере представлено загрязнение тяжелыми металлами, органическое загрязнение и эвтрофирование. Усиление эвтрофикации интенсифицирует до известных пределов трансформацию загрязняющих веществ гидробионтами, включая выедание животными избытка водорослей и бактерий. При этом в биоценозах возрастает доля мелких многочисленных организмов с интенсивным метаболизмом.

Часто в водоеме присутствуют несколько индикаторных видов, произрастающих в среде разной степени загрязненности. Следовательно, необходимо определить общую суммарную степень загрязнения (табл. 15).

Таблица 15

Общая суммарная степень загрязнения (ОССЗ)

№	Обнаруженные виды	ОССЗ	Степень загрязнения	Класс качества
1	Potamogeton perfoliatus, P. lucens, P. сrispus, Ranunculus circinatus	3,38	умеренно загрязненная вода	3 класс
2	Ceratophyllum demersum Potamogeton perfoliatus, P. crispus	3,8	вода сильно загрязненная	4 класс
3	Ranunculus circinatus, Miriophyllum spicatum	3	умеренно загрязненная вода	3 класс

Общая суммарная степень загрязнения участков 1 и 3 — умеренно загрязненная — 3 класс качества. На участке 2 вода сильно загрязненная — 4 класс качества.

Лучший индикатор опасных загрязнений — прибрежное обрастание, располагающиеся на поверхностных предметах у кромки воды (прил. 7). В более  чистых водоемах эти обрастания ярко-зеленого цвета или имеют буроватый оттенок. Для загрязненных водоемов характерны белые хлопьевидные образования, что характерно для изучаемых нами участков. При избытке в воде органических веществ и повышения общей минерализации обрастания приобретают сине-зеленый цвет, так как состоят в основном из сине-зеленых водорослей. Аномальное увеличение массы сине-зеленых водорослей наблюдается в сильно нагретых водах. Оно оказывает отрицательное воздействие на водных растительноядных, поскольку пищевые свойства этих водорослей хуже, чем у водорослей, живущих при нормальной температуре. Кроме того, цианофиты содержат токсины, способные аккумулироваться в пищевых цепях.

Проводилось комплексное исследование участков реки Волги, сведения по которым приведены в таблице 16.

Таблица 16

Комплексное исследование  загрязнения участков реки Волги

Показатели
		1	2	3
обилие наносов на дне;		+	+	+
свалки отбросов на берегу;		-	+	+
наличие кострищ;		+	+	-
стихийно возникшие пляжи.		+	+	+
реакция воды:	кислая	+	+	+
	щелочная	-	-	-
радужные и маслянистые пятна на поверхности;		-	+
азотистые и фосфорные соединения,  за счет смыва органических остатков (бурное развитие водорослей).		+	+	+
наличие сине-зеленых водорослей;		+	+	+
наличие ряски в воде		-	-	-
4.Степень повреждения растительности на берегу (вытаптывание, поломки):  больше 50 %.		+	+	-
уток;		+	+	+
куликов;		+	+	+
трясогузок.		+	+	+
6.Отсутствие водомерок на поверхности  воды		+	+	+
Итог:		11	13	10