Экологический метод биоиндикации качества воды

Размещено на http://www.allbest.ru/

Экологический метод биоиндикации качества води

Г.И. ГРИНЬ, О.Н. ФИЛЕНКО, С.А. ГРИНЬ

Методы биоиндикации используют для оценки качества среды обитания и ее отдельных показателей по состоянию организмов и биоценозов в природных условиях. Биоиндикаторы - это виды, группы видов или сообщества, по различным показателям которых судят о качестве воды. Среди методов анализа экологического состояния водных объектов метод биоиндикации занимает одно из важнейших мест. Он основан на способности отдельных видов обитателей водоёмов - биоиндикаторов - показывать своим развитием и существованием в воде ее степень загрязнения, они отражают сложившиеся в водоеме условия среды. Видовой состав и численность обитателей водоема зависят от свойств воды.

Вода различных водоемов представляет собой природную среду. Бактерии, грибы, простейшие и другие микроорганизмы могут развиваться в значительных количествах. Главным фактором, определяющим наличие микроорганизмов в воде, присутствие в ней питательных элементов в виде остатков растений, трупов животных, растворимых органических и минеральных веществ. Чем богаче вода на органические вещества, тем больше количество микробов в ней содержится.

Анализ состояния вопроса. В настоящее время можно считать общепринятым, что основным индикатором устойчивого развития в конечном итоге является качество среды обитания. Любые современные технологии направлены на все более эффективное использование природных ресурсов и, тем самым, на перестройку окружающей среды. В результате происходит её деформация, возникают локальные, региональные и глобальные нарушения. Антропогенные воздействия представляют собой, с одной стороны, новые параметры среды, с другой - обусловливают антропогенную модификацию уже имеющихся природных факторов и, тем самым, изменение свойств биологических систем. При оценке состояния окружающей среды ведущая роль отводится физическим и химическим методам экологического контроля. Их сущность сводится к сравнению загрязнения отдельных компонентов природных комплексов с ПДК. Однако существующие системы нормативов не обеспечивают экологическую безопасность экосистем. Действующая сегодня в практике природопользования регламентация антропогенного воздействия на природную среду приводит к тому, что экосистема даже в идеальных случаях контроля часто подвергается чрезмерным нагрузкам.

Основой задачей биоиндикации является разработка методов и критериев, которые могли бы адекватно отражать уровень антропогенных воздействий с учетом комплексного характера загрязнения и диагностировать ранние нарушения в наиболее чувствительных компонентах биотических сообществ. Организмы или сообщества организмов, жизненные функции которых тесно коррелируют с определенными факторами среды и могут применяться для их оценки, называются биоиндикаторамы.

Целью данной работы является изучение антропогенного влияние на воду, взятую с разных источников г.Харьков. Провести исследование качества воды методом биоиндикации.

Основная часть. При оценке качества воды необходимо помнить, что проведение соответствующих измерений требует соблюдения определенных принципов. При первых визитах к реке или другому водоему мы, как правило, задаем описательное вопросы: что, каким образом и где. Функциональные вопросы (почему?) возникают позднее. Эти вопросы гораздо труднее, для ответа на них уже требуется не только измерительная работа, но и работа с литературой и мыслительные усилия. Оценка качества воды водоемов и водотоков может быть проведена с использованием физико-химических и биологических методов. Биологические методы оценки - это характеристика состояния водной экосистемы по растительному и животному населению водоема.

Любая водная экосистема, находясь в равновесии с факторами внешней среды, имеет сложную систему подвижных биологических связей, которые нарушаются под воздействием антропогенных факторов. Прежде всего, влияние антропогенных факторов, и в частности, загрязнения отражается на видовом составе водных сообществ и соотношении численности слагающих их видов. Биологический метод оценки состояния водоема позволяет решить задачи, разрешение которых с помощью гидрофизических и гидрохимических методов невозможно. Оценка степени загрязнения водоема по составу живых организмов позволяет быстро установить его санитарное состояние, определить степень и характер загрязнения и пути его распространения в водоеме, а также дать количественную характеристику протекания процессов естественного самоочищения.

При сбросе в водоем токсических веществ, содержащихся в промышленных сточных водах, происходит угнетение и обеднение фитопланктона. При обогащении водоемов биогенными веществами, содержащимися, например, в бытовых стоках, значительно повышается продуктивность фитопланктона. При перегрузке водоемов биогенами возникает бурное развитие планктонных водорослей, окрашивающих воду в зеленый, сине-зеленый, золотистый, бурый или красный цвета ("цветение" воды). "Цветение" воды наступает при наличии благоприятных внешних условий для развития одного, редко двух-трех видов. При разложении избыточной биомассы, выделяется сероводород или другие токсичные вещества. Это может приводить к гибели зооценозов водоема и делает воду непригодной для питья. Многие планктонные водоросли в процессе жизнедеятельности нередко выделяют токсичные вещества. Увеличение в водоемах содержания биогенных веществ в результате хозяйственной деятельности человека, сопровождаемые чрезмерным развитием фитопланктона, называют антропогенным эвтрофированием водоемов.

Для изучения антропогенного влияния на воду, было использовано следующие методы биоиндикации:

Оценка качества воды водоемов и водотоков может быть проведена с использованием физико-химических и биологических методов.

Биологические методы оценки - это характеристика состояния водной экосистемы по растительному и животному населению водоема. Для анализа качества воды, было взято 8 проб воды, с разных источников г. Харьков:

- Саржин Яр (г. Харьков, Шевченковский р-н);

- Завод ХТЗ (г.Харьков, Московский проспект, 275);

- Алексеевское водохранилище (г.Харьков, ул. Береговая);

- Фильтрованая вода;

- Вода «Роганська» (г. Харьков, ул. Клочковская 214);

- НТУ ХПИ (г. Харьков, ул. Политехническая, каф. Химической техники и промышленной экологии);

- Водохр. Вяловское (обл. Харьковская, р-н Чугуевский, с. Кочеток);

- Вода с лужи (г. Харьков, ул. Клочковскаяч, 218-а).

Любая водная экосистема, находясь в равновесии с факторами внешней среды, имеет сложную систему подвижных биологических связей, которые нарушаются под воздействием антропогенных факторов. Прежде всего, влияние антропогенных факторов, и в частности, загрязнения отражается на видовом составе водных сообществ и соотношении численности слагающих их видов. Биологический метод оценки состояния водоема позволяет решить задачи, разрешение которых с помощью гидрофизических и гидрохимических методов невозможно. Оценка степени загрязнения водоема по составу живых организмов позволяет быстро установить его санитарное состояние, определить степень и характер загрязнения и пути его распространения в водоеме, а также дать количественную характеристику протекания процессов естественного самоочищения.

На Вяловском вдхр. было обнаружено водоросль - хлорелла. В основном в пробах были отмечены планктонные и факультативно-планктонные формы водорослей, однако достаточно большую долю диатомовых составляют обрастатели, бентосные и эпифитные формы. На Алексеевском вдхр. Было выявлено свыше 10 видов разновидностей и форм. Несмотря на близость видового состава в целом и общие черты развития летнего фитопланктона, проявляющиеся в усилении вегетации в этот период сине-зеленых и зеленых водорослей. В других образцах воды наличие живых организмов и растительности было не выявлено.

Таким образом, видовой состав живых организмов из загрязняемого водоема служит итоговой характеристикой токсикологических свойств водной среды за некоторый промежуток времени и не дает ее оценки на момент исследования. В холодное время года системы биологической индикации в гидробиологии вообще не могут быть применены. При сбросе в водоем токсических веществ, содержащихся в промышленных сточных водах, происходит угнетение и обеднение фитопланктона. При обогащении водоемов биогенными веществами, содержащимися, например, в бытовых стоках, значительно повышается продуктивность фитопланктона. При перегрузке водоемов биогенами возникает бурное развитие планктонных водорослей, окрашивающих воду в зеленый, сине-зеленый, золотистый, бурый или красный цвета ("цветение" воды). "Цветение" воды наступает при наличии благоприятных внешних условий для развития одного, редко двух-трех видов. При разложении избыточной биомассы, выделяется сероводород или другие токсичные вещества. Это может приводить к гибели зооценозов водоема и делает воду непригодной для питья. Многие планктонные водоросли в процессе жизнедеятельности нередко выделяют токсичные вещества. Увеличение в водоемах содержания биогенных веществ в результате хозяйственной деятельности человека, сопровождаемые чрезмерным развитием фитопланктона, называют антропогенным эвтрофированием водоемов.

Химический метод очистки - это характеристика состояния води по наличию в ней химических соединений.

В процессе проведения химических исследований, в лабораториях Политеха, было выявлено в образцах води, следующее наличие химических веществ. В воде с НТУ ХПИ, было выявлено наличие Сl, а также соединение гидрокарбоната кальция. В луже - соли кальция и гидрокарбонат кальция, магний и 22% бензина. Вода, которая была взята с автомата «Роганська» характерезуется наличием гидратов и анионов слабих кислот.

Подчеркивая всю важность биоиндикационных методов исследования, необходимо отметить, что биоиндикация предусматривает выявление уже состоявшегося или происходящего загрязнения окружающей среды по функциональным характеристикам особей и экологическим характеристикам сообществ организмов. Постепенные же изменения видового состава формируются в результате длительного отравления водоема, и явными они становятся в случае в случае далеко идущих изменений.

Физический метод оценки - это характеристика состояния води по внешним признакам.

Определение характера цвета. Одним из методов определения цветности является спектрофотометрический метод. Измеряют оптическую плотность сточной воды при различных длинах волн поглощенного света. Исследуемую воду предварительно фильтруют, отбрасывая первые порции фильтрата. Оптическую плотность фильтрата измеряют в кюветах с толщиной слоя 10 мм, применяя в качестве раствора сравнения дистиллированную воду. Длина волны света, максимально поглощаемого водой, является характеристикой ее цвета.

Таблица 1. Длины волн спектра и соответствующие окраски

Проба воды, которая была взята с Алексеевского вдхр. не имела видимой окраски при толщине слоя 480 нм, практическое значение имеет определение степени разбавления сточной воды, при котором цвет ее зелено-синий. Проба с ХТЗ показывает 500 нм сине-зелений. Образец, который был взят с лужи г. Харькова определяет наличие фиолетовой окраски, 575 нм. Другие образцы воды характеризуются бесцветной окраской.

Биотестирование - процедура установления токсичности среды с помощью тест-объектов, сигнализирующих об опасности в зависимости от того, какие вещества и в каком сочетании вызывают изменения жизненно важных функций у тест-объектов. Для оценки параметров среды используют стандартизированные реакции живых организмов (отдельных органов, тканей, клеток или молекул).

В организме, пребывающем контрольное время в условиях загрязнения происходят изменения физиологических, биохимических, генетических, морфологических или иммунных систем. Объект извлекается из среды обитания и в лабораторных условиях проводится необходимый анализ. Живой организм может тестироваться также в специальных камерах или на стендах, где создаются условия изучаемого загрязнения, что очень важно для выявления реакции организма на то или иное доминирующее загрязнение или целый комплекс известных загрязняющих веществ на данной территории обитания.

В методе биотестирования было использовано пшеницу. В процессе исследования наблюдалось влияние воды на рост растения.

Проанализировав данные результаты, можно сделать заключение, что в период 4 дней рост пшеницы никак не проявлялся. На 5 день были заметны ростки с образца №2, увеличился на 0,5 см, №4 на 0,8 см, №5 на 0,6 см.

Темпы роста значительно увеличились у образца №5 и №7. В пробах воды с содержанием вредных химических соединений ростки проклюнулись с задержкой №1,2,3,6. В конечном итоге все ростки достигли одинаковой длинны. Любая водная экосистема, находясь в равновесии с факторами внешней среды, имеет сложную систему подвижных биологических связей, которые нарушаются под воздействием антропогенных факторов. Прежде всего, влияние антропогенных факторов, и в частности, загрязнения отражается на видовом составе водных сообществ и соотношении численности слагающих их видов.

Рисунок 1

Качество природных вод можно исследовать различными методами (химическими, физическими, биологическими и биоиндикационными методами). Вода, а именно ее состав, оказывает большое влияние на живые организмы.

биоиндикация биоценоз вода загрязнение

Список литературы

1. Биоиндикация и антропогенные стрессоры - М.: РХТУ им. Д. И. Менделеева, 2006. - 135 с.

2. Биологический контроль окружающей среды: биоиндикация и биотестирование: учебное пособие для вузов / под ред. О.П. Мелеховой и Е.И. Егоровой. - М.: Академия, 2007. - 288 с.

Размещено на Allbest.ru