Оценка воздействия сточных вод очистных сооружений на реке Волга методом биотестирования

 

 

 

 

Рис.4 Плодовитость дафний в исследуемых  пробах воды.

Из диаграммы видно, что самая  высокая плодовитость в опыте  наблюдалась в пробе № 4, а самая низкая – в пробе №6

Как уже отмечалось выше при анализе  выживаемости дафний, вода в пробе  №4 отличалась повышенным содержанием  органических и взвешенных веществ, что является стимулирующим фактором для размножения дафний. Кроме  того, известно, что живые организмы в экстремальных условиях обитания повышают рождаемость предотвращая гибель популяции.. Таким образом, данные по плодовитости дафний подтверждают результаты анализа выживаемости дафний.

Нами был произведен анализ данных по росту дафний в опыте. В ходе опыта ежесуточно подсчитывалось количество панцирей в каждой повторности. Было вычислено среднеарифметическое количество панцирей дафний в расчете на каждую особь за сутки в течение опыта. Данные количества панцирей в опыте приведены в таблице №9.  

Рост дафний в исследуемых пробах воды.     Таблица №9

Кол-во панцирей	контроль	проба 1	проба 2	проба 3	проба 4	проба 5	проба 6	проба 7
1 повторность	0,185	0,143	0,091	0,109	0,195	0,143	0,166	0,179
2 повторность	0,204	0,12	0,085	0,109	0,164	0,165	0,159	0,209
3 повторность	0,185	0,1305	0,101	0,147	0,185	0,193	0,167	0,232
среднее арифм. М	0,191	0,131	0,093	0,122	0,181	0,167	0,164	0,207
m - ошибка ср. арифм	0,008	0,008	0,007	0,236	0,011	0,018	0,003	0,018
Критерий достоверности		5,377	10,304	0,294	0,725	1,242	3,303	0,772

 

По данным таблицы была построена  диаграмма (Рис 5)

 

 

Рис. №5. Среднее количество панцирей в пробах.

Полученные данные подверглись  статистическому анализу, который  показал, что рост дафний в пробах №1, 2 и 3 отличался от контроля. В остальных пробах рост дафний статистически не отличим от контроля. Дафнии являются мезосапробными организмами, то есть наиболее благоприятные условия для их роста наступают при наличие определенном количестве органических (питательных) веществ в воде. В контроле дафнии подкармливались, а для оценки качества воды в пробах (количества органического вещества) в пробы воды корм не вносился. По таблице Лесникова вода в пробах №1 и 2 относится к олигосапробной зоне, то есть в ней содержится недостаточное количество питательных веществ для нормального развития дафний. Анализ роста дафний в пробах № 4, 5, 6 и 7 показал, что вода в них содержит достаточное количество органических веществ для обеспечения нормального роста дафний. Таким образом при анализе роста дафний в данных пробах можно сделать вывод, что наибольший рост дафний происходит в пробах со средним содержанием органических веществ.

 

 

 

 

 

 

4.2. Оценка эффективности  работы

 очистных  сооружений 

 

Исследования  по оценке эффективности работы очистных сооружений города Волжска и исследование качества воды в районе сброса сточных вод проводились в летний период с 22 по 31 августа 2002 года. В данный период из-за малого потока поступающих сточных вод от города очистные сооружения №2 были остановлены. Поэтому исследовалось качество воды только в районе сброса сточных вод с ОС №1. При оценке качества сточной и природной воды методом биотестирования нами был поставлен хронический токсикологический опыт по методике Л.А.Лесникова. Длительность опыта составила 10 суток. Для анализа были взяты пробы воды по ступеням отчистки:

• поступающие стоки на ОС (проба №1);
• после первичного отстойника (проба №2);
• после биологической отчистки в аэротенках (проба №3);
• при выходе из очистных сооружений (проба №4);
• в месте сброса стоков в реку (проба №5);
• выше сброса, на фарватере (проба №6);

  Значения выживаемости дафний в опыте представлены в таблице №10.

Таблица №10

 

Выживаемость дафний в опыте

 

	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
K	100	100	100	100	100	100	100	100	96,66	93,3
№1	100	0	0	0	0	0	0	0	0	0
№2	100	56,66	26,66	26,66	26,66	26,66	26,66	26,66	26,66	26,66
№3	100	100	100	100	100	100	96,66	90	80	66,66
№4	100	100	100	100	100	100	100	100	86,66	70
№5	100	100	100	100	96,66	96,66	93,33	93,33	93,33	93,3
№6	100	100	100	100	100	100	100	100	100	100

 

По данным таблицы был построен график (рис.6).

 

Рис.6. Выживаемость дафний в процентах  в течение опыта со сточными водами БОС.

 

Как видно из графика в поступающих  на очистные сооружения стоках 100% дафний погибло уже за первые сутки. По шкале Н.С. Строганова такие сточные воды обладают "весьма сильной токсичностью". Симптомы гибели дафний в данной пробе были следующие: забитый сгустками фильтровальный аппарат, тело дафний покрыто обрастаниями, что говорит о наличии повышенного содержания органических веществ.

В стоках после первичного отстойника более 50 % дафний погибло за первые двое суток. Выживаемость к концу опыта  была равна 26,6%, что свидетельствует  о наличии "весьма сильной токсичности" по шкале Н.С. Строганова. У погибших особей наблюдалось помутнение плазмы в области фильтровального аппарата, некоторые из них имели выдвинутое вперед тело, окраска тела - бледно-розовая, в выводковых камерах находились погибшие эмбрионы. По определительной таблице токсического действия веществ и физиологического состояния дафний Л.А. Лесникова данные симптомы гибели говорят об остром летальном действии вызванном резким дефицитом кислорода (меньше 0,5 мг/л), действием солей тяжелых металлов, а также хлоридов и сульфатов натрия, кальция и смесей этих солей.

В стоках, взятых после биологической  очистки в аэротенках выживаемость дафний на конец опыта составила 66,6%. Продолжительность жизни более 50% дафний превысила 10 суток, что свидетельствует  о "слабой токсичности или отсутствии ее" по шкале Н.С. Строганова. Симптомы гибели дафний были следующие: волнообразная форма кишечника, развитие простейших организмов и круглых червей на ослабленных и иммобилизованных особях, что говорит о наличии большого количества микрофлоры в стоках после обработки их активным илом в аэротенках.

Токсичность стоков выходящих с  очистных сооружений (проба №4) практически  не отличается от таковой в пробе  №3. Выживаемость дафний составила 70%. Однако, симптомы гибели (некоторые  особи имеют помутнение тела, кишечник волнообразной формы, покрытое обрастаниями тело выдвинуто вперед) говорят о хроническом действии солей калия, магния аммония и тяжелых металлов по определительной таблице токсического действия веществ и физиологического состояния дафний Л.А. Лесникова.

В пробе, взятой с места сброса стоков в реку Волгу гибель незначительного количества дафний началась на 5 сутки, но в целом процент гибели дафний не отличался от контрольного. Выживаемость дафний на конец опыта составила 93,3%. У мертвых особей тело мутное, покрыто обрастаниями, что говорит о наличии повышенного содержания органических веществ в пробе воды.

В пробе воды, взятой выше сброса выживаемость дафний составила 100%. Физиологическое  состояние дафний не отличалось от контрольного.

В результате работы первых очистных сооружений токсичность поступающих стоков снизилась на 70%

По данным о выживаемости дафний на конец опыта была построена  диаграмма (рис.7)

Рис. 7 Выживаемость дафний на конец  хронического опыта со сточными водами БОС.

 

При статистической обработке данных был определен критерий достоверности различий td между выживаемостью дафний в контроле и пробами.

Значения критерия достоверности  различий между контролем и тестируемыми пробами приведены в таблице  №11.      Таблица №11

Значения критерия достоверности  разности между величинами выживаемости дафний в контроле и пробах воды в конце опыта. 

Пробы	№1	№2	№3	№4	№5	№6
Td	22,869	7,304	2,9221	5,717	0,361	1,634

Критерий достоверности сравнивается со стандартным значением  критерия Стьюдента. В данном случае  различия достоверны, если критерий  достоверности больше чем 2,78  при уровне значимости Р = 0,05 и степени свободы v =n₁+n₂-2.

Анализируя симптомы гибели рачков согласно определительной таблице  токсического действия веществ и  физиологического состояния дафний Л.А. Лесникова, можно предположить, что в 79,5% случаях гибель дафний была вызвана повышенным содержанием органических веществ, 38,4% дафний погибло от дефицита кислорода в пробе воды, 6,9% - от действия солей: хлоридов натрия и калия, 2,74% - от действия тяжелых металлов, 5,5% - от действия токсических веществ, воздействующих на пищеварительную систему. В ряде случаев гибель дафний наступала в результате совокупного действия нескольких факторов.

По данным анализа действия токсических  веществ на дафний была построена диаграмма  (Рис.8)

Рис.8. Соотношение факторов, вызвавших  гибель дафний

Нами был произведен анализ плодовитости дафний в течение опыта. Было вычислено  среднее количество молоди в пересчете  на одну особь в течение всего  опыта. (М). Данные приведены в таблице №12

Таблица №12

 

Средняя плодовитость дафний в исследуемых  пробах воды.

 

Пробы воды	Контроль	Проба №1	Проба №2	Проба №3	Проба №4	Проба №5	Проба №6
Плодо-витость	0,572	0	0,583	1,34	1,033	0,534	0,511

 

По данным таблицы была построена диаграмма (Рис.9)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 9. Плодовитость дафний в опыте  по оценке эффективности работы БОС.

Из диаграммы видно, что самая  высокая плодовитость в опыте  наблюдалась в пробе №3 и 4, а  самая низкая в пробе №1, где  дафнии испытали острое летальное действие загрязняющих веществ. В пробе №2 стоки обладали "весьма сильной токсичностью", здесь наблюдалась гибель молоди, плодовитость дафний составила 0,583 особей на одну дафнию. Это результат острого действия загрязняющих веществ.

Относительно высокая плодовитость дафний в пробах воды №3, 4 вероятно связана с наличием достаточного количества органических веществ (в том числе и микрофлоры) в стоках, после биологической очистки активным илом, а также тем, что токсичность стоков здесь относится к категории "слабой токсичности или отсутствии ее". В пробе №5 и № 6 плодовитость дафний близка к контрольной.

 

Лаборатория МП Водоканал предоставила данные по химическому анализу поступающих  на очистные сооружения и уходящих сточных вод. Используя эти данные, мы вычислили эффективность работы очистных сооружений по каждому загрязняющему веществу стоков и среднюю величину эффективности работы очистных сооружений. Данные представлены в таблице №9

Таблица №9

Загрязняющие вещества	В поступающих стоках	В уходящих стоках	Эффективность очистки (%)	Средний показатель эффективности
Жиры и нефте-продукты	3,04	0,035	98	61
ХПК	87,3	9,7	88
БПК5	73,5	7,9	89
Сульфаты	352,6	242,7	31
Фосфаты	8,1	7,8	4
Азот аммонийный	27,9	0,25	99
Железо	0,8	0,085	90
Взвешенные вещества	114,0	14,8	87

 

 

Оценка эффективности работы очистных сооружений АО «Водоканал» и лабораторией Госсанэпидемнадзора производится по результатам химического анализа  только трех из перечисленных выше показателей: БПК₅, взвешенные вещества и азот аммонийный. В результате эффективность работы очистных сооружений г. Волжска по этим данным составляет 92%, что отличается от вычисленного нами среднего значения эффективности очистки по всем загрязняющим веществам (61%) и значения, определенного в ходе токсикологических опытов методом биотестирования (70%). Таким образом, величина эффективности работы очистных сооружений определенная методом биотестирования близка к среднему значению эффективности очистки по всем загрязняющим веществам, однако ее определение менее трудоемко, к тому же она  отражает совокупное действие загрязняющих веществ на гидробионтов.