Биоиндикационная оценка реки Карасуль

Объем пробы  воды для биотестирования без разбавления - 1 л, с учетом разбавлении - 3-5 л.

В сосуды наливают по 300 мл контрольной и тестируемой  воды или ее разбавлении. Повторность  трехкратная. В каждый сосуд вносят одинаковое количество корма, помещают по 10 двухсуточных самок дафний и экспонируют при оптимальных условиях. Дафний кормят ежесуточно. Три раза в неделю в сосудах с дафниями производят смену контрольной и тестируемой воды на свежеотобранную. При смене воды дафний кормят за 3 ч до смены. Допускается использовать воду, хранящуюся в холодильнике.

С момента появления  молоди, в те сутки, когда меняют воду, производят учет выживших исходных самок и выметанной молоди. Для  этого самок с помощью стеклянной трубки пересаживают в заранее подготовленные сосуды с контрольной и тестируемой водой (соответственно) и подсчитывают их количество в каждом сосуде. Оставшуюся воду процеживают через сито из планктонного газа. При этом на сите остается выметанная молодь, которую подсчитывают и удаляют.

После того, как  в контроле все исходные самки  дадут по четыре помета, биотестирование заканчивают.  Время биотестирования сокращается, если при промежуточном подсчете устанавливают достоверное отличие от контроля показателя выживаемости или плодовитости дафний.

При биотестировании  сточной воды на сбросе в водный объект рассчитывают процент погибших дафний в тестируемой воде по сравнению с контролем:

А = (N2/N1) * 100%                                                                    (2.1.1)

• N1 - среднее арифметическое количество дафний, выживших в контроле;
• N2 - среднее арифметическое количество дафний, выживших в тестируемой воде.

Если А>50%, тестируемая  вода оказывает острое токсическое действие, если А<50%, тестируемая вода не оказывает острого токсического действия на дафний.

Для определения  степени острого токсического действия тестируемой воды рассчитывают графическим методом:

• ЛКр50-96 ч - кратность разбавления тестируемой воды, при которой гибнет 50% дафний за 96 ч;
• ЛКр0-96 ч - минимальную кратность разбавления, при которой дафнии не гибнут за 96 ч.

На оси абсцисс  откладывают логарифмы величин  кратности разбавлении тестируемой  воды, а на оси ординат - средние арифметические величины выживаемости дафний в процентах к контролю. Полученные точки соединяют прямой. От точек на оси ординат, соответствующих 50 и 100% выживаемости, проводят линии, параллельные оси абсцисс. Из точек пересечения этих линий с экспериментальной прямой опускают перпендикуляры на ось абсцисс и находят логарифмы величин кратности разбавлении, которые будут соответствовать исковым величинам ЛКр50 и ЛКро. Чем больше величины ЛКр50 и ЛКро, тем токсичнее тестируемая вода.

Степень токсичности  можно также установить, рассчитав  ЛКр50 - среднее время гибели 50% дафний в тестируемой воде. Для этого  строят график (на оси абсцисс откладывают время наблюдения, на оси ординат - выживаемость в процентах к контролю). Чем меньше ЛКр50, тем токсичнее тестируемая вода.

При биотестировании  воды из контрольного или других створов  водного объекта вывод о наличии  хронического токсического действия делают на основании установления достоверности различия между показателем выживаемости или плодовитости дафний в контроле и в тестируемой воде. Для этого рассчитывают среднее арифметическое показателей выживаемости и плодовитости в контрольной и тестируемой воде

Результаты  биотестирования разбавлении тестируемой  воды с целью их использования  при установлении величин ПДС  или определения степени хронического токсического действия тестируемой воды обрабатывают с помощью вышеописанных приемов. Определяют минимальную кратность разбавления тестируемой воды, при которой различия между величинами показателей выживаемости и плодовитости дафний в контроле и соответствующем разбавлении будут недостоверными.

Если получают две разные величины минимальной  кратности разбавления тестируемой воды (одну, при которой недостоверным будет отличие от контроля показателя выживаемости, и другую, при которой недостоверным окажется отличие от контроля показателя плодовитости), вывод об отсутствии хронического токсического действия на дафний делают на основании большей величины.

Периодически, не реже одного раза в месяц, необходимо проводить контроль чувствительности дафний и цериодафний к «эталонному» токсиканту бихромату калия (K2Cr2O7). Концентрация бихромата калия, которая в течение 24 часов иммобилизует 50% дафний, взятых для эксперимента, должна находиться в диапазоне 0,9-2,0 мг/л. Указанный диапазон концентраций вызывает 50%-ную иммобилизацию дафний и цериодафний. Испытания проводятся в соответствии с общими требованиями для биотестирования. Используется для испытания, бихромат признанного аналитического качества. Если результаты опытов не укладываются в указанный интервал, т» следует проверить правильность приготовления исследуемых растворов, соблюдение условий проведения опытов, правильность выбора возраста рачков. Если ошибки исключены, следует заменить культуру, получив ее в базовых лабораториях по биотестированию.

Биотестирование является дополнительным экспериментальным приемом для проверки необходимости корректировки величин ПДС по интегральному показателю «токсичность воды», который позволяет учесть ряд существенных факторов: наличие в сточной воде токсических веществ, неучтенных при установлении ПДС, вновь образовавшихся соединений, метаболитов, различные виды взаимодействий химических веществ - синергизм, антагонизм, аддитивность и т.д.

Необходимость корректировки величин ПДС возникает  в том случае, если при биотестировании  воды из контрольного створа водного объекта установлено несоответствие ее качества требуемому нормативу: вода в контрольном створе водного объекта не должна оказывать хронического токсического действия на тест-объекты (дафний или цериодафний).

При необходимости  корректировки величин ПДС применяют  методику длительного биотестирования с использованием дафний или цериодафний. Определяют минимальную кратность разбавления сточной воды на сбросе в водный объект, при которой не проявляется хроническое токсическое действие, и сравнивают ее с расчетной кратностью общего разбавления сточных вод в контрольном створе. В качестве контрольной и разбавляющей используют воду водного объекта, отобранную вне зоны влияния тестируемой сточной воды.

Если расчетная  кратность n общего разбавления сточных  вод в контрольном створе меньше, чем необходимая кратность nт разбавления сточной воды, определенная при биотестировании, и не может быть увеличена за счет изменения конструкции или местоположения выпуска, величину ПДС корректируют в сторону уменьшения.

Результаты  биотестирования устанавливают  токсичность сточных вод вне связи с конкретными веществами. Поэтому, если не известно, какое именно вещество оказало токсическое воздействие, корректировку ПДС производят за счет уменьшения существующего расхода сточных вод q до величины qmax, обеспечивающей выполнение условия

n≥nт                                                                                                          

При этом скорректированную  величину ПДС по каждому веществу определяют согласно формуле

ПДС’=(qmax/q)*ПДС                                                                (2.1.2)

Для выпуска  сточных вод в водоток величина расхода сточных вод существенно влияет только на основное разбавление, определяемое в соответствии с формулой.

При этом максимальный расход сточных вод qmax, удовлетворяющий условию (2.1.3), определяют из решения уравнения

            1+Рm                                 nт

1+Pmexp (-ά V Pm)                      nн                                        (2.1.3)                                                              

 

        где Pm=Q/ qmax;  ά = φ&V3DL/Q, Q - расчетный   расход водотока, м3/с; φ - коэффициент  извилистости (отношение расстояния  от выпуска до контрольного  створа по фарватеру к расстоянию по прямой); & - коэффициент, зависящий от места выпуска сточных вод (при выпуске у берега &=1, при выпуске в стрежень реки &=1,5); 1 - расстояние от выпуска до контрольного створа по фарватеру, м; D - коэффициент турбулентной диффузии, определяемый в соответствии с формулами.

Для выпуска  сточных вод в водоем величина расхода сточных вод влияет только на начальное разбавление, определяемое в соответствии с формулами. При этом максимальный расход сточных вод qmax, удовлетворяющий условию (3.2), определяют следующим образом:

при выпуске  в мелководье или в верхнюю треть глубины

                                                        n0 - 0,1 * nт

qmax = 0,00215 • v • H2cp                                                                           (2.1.4)

                                                             nт - n0

при выпуске  в нижнюю треть глубины

                                                       n0 - 0,05 * nт

qmax = 0,00158 • v • H2cp                                                                           (2.1.5)

                                                             nт - n0

 

где: v - скорость ветра над водой в месте  выпуска сточных вод, м/с; Н2ср - средняя  глубина водоема вблизи выпуска, м:

• n0 - кратность основного разбавления, определяемого по формулам.

Если состав сточных вод хорошо изучен и возможно установить, какое именно вещество оказало токсическое воздействие, корректировку величины ПДС по этому веществу с обязательным последующим биотестированием производят за счет уменьшения концентрации этого вещества в сточных водах. Минимальное значение параметра kmin, показывающего во сколько раз необходимо уменьшить концентрацию вещества в сточных водах, определяют по формуле

                                         kmax

kmin                                                                                                                             

                   n                   

                             1 +  (kmax – 10)                                                   (2.1.6)

                                        nт

где: kmax = CПДС/Сф; СПДС -  концентрация вещества в сточных водах при существующем ПДС, г/м3; Сф-концентрация вещества в воде водного объекта при отсутствии сброса сточных вод, г/м3. При этом скорректированную величину ПДС’ определяют согласно формуле

                                       ПДС

ПДС’                                                                                                          (2.1.7)

                                        kmin    

Если определенное  из  условия (2.1.8) значение kmin технически нереализуемо, выбирают достижимое значение и производят дальнейшую корректировку ПДС за счет уменьшения существующего расхода сточных вод, заменяя всюду nт величиной[10].

              СПДС - kСф             nт

Nтк                           *                                                                                (2.1.8)

               СПДС - Сф               К  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Глава 3. Характеристика реки Карасуль.

Река Карасуль- расположена на юго-востоке сельскохозяйственной зоны Тюменской области. Берёт своё начало в Голышмановском районе из оз. Карасульского, расположенного в 8 км севернее с. Карасульское, и впадает  в р. Ишим слева, на 467 км от устья. Длина 128 км, площадь водосбора 2660 км, общее падение 51,3 м, средний уклон 0,4%.

   В бассейне  реки насчитывается около 40 водотоков  ( наиболее значительные из них-  р. Камышинка, р. Лекан, руч.  Черемшанка, руч. Таловка), имеются  озёра ( Дедюхино, Онохино, Бол. Песьяное и др.) и болота- Карасульское, Бутусовское и др (Калинин и др.,1998). Бассейн реки расположен на крайнем севере лесостепной зоны. В рельефе наблюдается чередование невысоких грив с длинными плоскими понижениями и лощинами, обычно заболоченными или занятыми озёрами.

   По характеру  долины и русла различают два  участка реки: верхний (протяженность  80 км) и нижний (протяженность 48 км) (Лезин,1999).      Русло реки на верхнем участке неразветвлённое, заросшее у берегов осокой, ивой, тальником, кувшинками. Нижний участок реки Карасуль находится в пойме р. Ишим.

  Питание  реки приемущественное, снеговое. Половодье  начинается в конце марта- первой  половине апреля, достигает пика  в середине апреля и заканчивается  в мае. Самый многоводный месяц-апрель ( средняя дата наибольшего расхода воды 18 вапреля), самые маловодные- январь и февраль. В начале половодья в русло поступает поверхностно- склоновые и почвенно-поверхностные воды, образующиеся при таянии снежного покрова. Вода имеет гидрокарбонатный характер, щелочная. В летне-осеннюю межень общая минерализация повышается до 900-1400 мг/л, в зависимости отводности года. Вдвое увеличивается содержание хлора, Na +K, сульфатной группы, оставаясь в пределах ПДК. Несколько повышенное содержание железа объясняется заболоченностью территории.

   Контроль  за загрязнением воды реки  Карасуль производится с 1977 года. В связи с размывом земляных  плотин наблюдается повышение  ПДК в 3-4 раз взвешенных веществ  (1981 г.), в 2 раза кремния, особенно  это наблюдается в половодье. Расположение ферм на пойме привело к увеличению ионов аммония, в зимнюю межень отмечено в отдельные годы критическое содержание CI, равное ПДК. В воде в небольших количествах, пока не представляющих опасности, встречаются алюминий, медь, марганец, свинец. Наличие нефтепродуктов в 2,5 раза превышает ПДК (2,4 ПДК- 6 июля 1991 г.), фенолов в 4,5 раз.          Используя рекогносцирующее исследование можно с уверенностью говорить о том, что река находится под большой антропогенной нагрузкой. Эта нагрузка происходит постоянно, а процессы самоочищения реки, за счет ассимиляционного потенциала территории малозначительны в виду того, что загрязнение происходит по всей территории реки, начиная с самых истоков и вплоть до устья. Не маловажен и тот факт, что уровень грунтовых рек в данном районе намного ниже, чем по всему Ишимскому району, поэтому не происходит так называемое «разбавление» загрязненных вод.