Методы оценки экологического состояния водоемов

Icontr-Iexp/Icontr, , где Icontr - показания прибора для контрольной пробы, Iexp - среднее арифметическое число.

По получившемуся индексу можно рассчитать уровень токсичности воды.

0,76-1, то вода  сильно токсична 

0,26-0,75, то вода  средне токсична 

0,1-0,25, то вода  умеренно токсична 0, то вода не  токсична

Хемотаксический метод основывается на том, что загуститель - среда для инфузорий терпимая, но далеко не идеальная и чем больше инфузорий переплывут из загустителя в исследуемую воду и останутся там, тем вода чище.

3.2. Гидрохимический индекс загрязнения воды (ИЗВ)

ИЗВ установлен Госкомгидрометом СССР, рекомендован СанПиН 4630-88 и относится к категории показателей, наиболее часто используемых для оценки качества водных объектов (впрочем, необходимость его применения не подтверждается ни одним из опубликованных позже официальных нормативных документов) [5]. Этот индекс является типичным аддитивным коэффициентом и представляет собой среднюю долю превышения ПДК по строго лимитированному числу индивидуальных ингредиентов:

, (1.5)

где: Ci – концентрация компонента (в ряде случаев – значение физико-химического параметра); n – число показателей, используемых для расчета индекса (n = 6); ПДКi – установленная величина норматива для соответствующего типа водного объекта.

Для расчета индекса загрязнения вод для всего множества нормируемых компонентов, включая водородный показатель рН, биологическое потребление кислорода БПК5 и содержание растворенного кислорода, находят отношения Ci/ПДКi фактических концентраций к ПДК и полученный список сортируют. ИЗВ рассчитывают строго по шести показателям, имеющим наибольшие значения приведенных концентраций, независимо от того превышают они ПДК или нет.

При расчете ИЗВ для составляющих Ci/ПДКi по неоднозначно нормируемым компонентам применяется ряд следующих условий:

для биологического потребления кислорода БПК5 (ПДК – не более 3 мг O2/дм3 для водоемов хозяйственно-питьевого водопользования и не более 6 мг O2/дм3 для водоемов хозяйственно-бытового и культурного водопользования) устанавливаются специальные значения нормативов, зависящие от самого значения БПК5

Таблица 1

Показатель БПК5 (мгО2/л)	Значение норматива (ПДК)
Менее 3	3
От 3 до 15	2
Свыше 15	1

 

концентрация растворенного кислорода нормируется с точностью до наоборот: его содержание в пробе не должно быть ниже 4 мг/дм3, поэтому для каждого диапазона концентраций компонента устанавливаются специальные значения слагаемых Ci/ПДКi.

Таблица 2

Показатель БПК5 (мгО2/л)	Значение норматива (ПДК)
Менее 3	3
От 3 до 15	2
Свыше 15	1

 

для водородного показателя pH действующие нормативы для воды водоемов различного назначения регламентируют диапазон допустимых значений в интервале от 6,5 до 8,5, поэтому для каждого сверхнормативного значения pH, выходящего за границы этого диапазона, устанавливаются специальные значения слагаемых Ci/ПДКi.

  При равенстве величин Ci/ПДКi предпочтение дается веществам, имеющим токсикологический признак вредности.

В зависимости от величины ИЗВ участки водных объектов подразделяют на классы. Устанавливается требование, чтобы индексы загрязнения воды сравнивались для водных объектов одной биогеохимической провинции и сходного типа, для одного и того же водотока (по течению, во времени, и так далее), а также с учетом фактической водности текущего года[4].

3.3. Индекс оценки трофического состояния водоёма (ITS)

Научно-методические основы данной методики расчета региональных экологических нормативов разработаны д.т.н., проф. Неверовой-Дзиопак Е.

Известны следующие градации степени трофности в зависимости от биотического баланса.

Таблица 3

Трофическое состояние водного объекта в зависимости от биотического баланса органических веществ

Трофическое состояние	Биотический баланс	Соотношение скоростей продукции и деструкции органических веществ
Дистрофное Олиготрофное Эвтрофное	Отрицательный Нулевой Положительный	нпрод/ ндестр<1 нпрод/ ндестр≈1 нпрод/ ндестр>1

 

Между основными выделяют промежуточные состояния: ультраолиготрофное (между дистрофным и олиготрофным) и мезотрофное (между олиготрофным и эвтрофным).

Наиболее надежным показателем трофического состояния водных объектов, может служить «Index of trophical state» - ITS, который рассчитывается по формуле:

 

, (1.6)

где pHi – pH, измеренное за определённый период,

[O2] – О2, в процентах насыщения,

n – количество измерений,

а – коэффициент, определяемый по формуле:

 

.   (1.7)

        В результате расчётов, полученные значения сравниваются с приведёнными в таблице 5, что позволит сделать выводы о трофическом состоянии водоёма.

3.4. Гидрофизические методы

 Прозрачность воды

В речной воде находятся взвешенные вещества, которые уменьшают ее прозрачность. Существуют несколько методов определения прозрачности воды, остановимся на способе измерения по диску Секки – рисунок 1. Чтобы измерить прозрачность речной воды, применяют диск Секки диаметром 30 см, который опускают на веревке в воду, прикрепив к нему груз, чтобы диск уходил вертикально вниз.

Диск изготавливается из пенопласта, или другого устойчивого к воде материала с черно-белыми равными секторами, снизу привязан камень или другой груз, на веревке сделаны узелки с периодичностью 20 см для подсчета глубины. Вместо диска Секки можно применять тарелку, крышку, миску, помещенные в сетку. Диск опускается до тех пор, пока он не будет виден. Эта глубина, на которую вы опустили диск, и будет показателем прозрачности воды.

Другой способ определения прозрачности воды - по кресту. Находят предельную высоту столба воды, через которую просматривается рисунок черного креста на белом фоне с толщиной линий равной 1 мм, и четырех черных кружочков диаметром равным 1 мм. Высота цилиндра, в котором проводится определение, должно быть не менее 350 см. На дне его расположена фарфоровая пластинка с крестом. Нижняя часть цилиндра должна быть освещена лампой в 300 Вт. 
Применяется также способ определения прозрачности воды по шрифту. Под цилиндр высотой 60 см и диаметром 3-3,5 см подкладывают стандартный шрифт на расстоянии 4 см от дна, исследуемую пробу наливают в цилиндр, так чтобы можно было прочитать шрифт, и определяют предельную высоту столба воды.

Мутность воды

Вода имеет повышенную мутность за счет содержания в ней грубодисперсных неорганических и органических примесей. Определяют мутность воды весовым методом и фотоэлектрическим колориметром. Весовой метод заключается в том, что 0,5-1,0 л мутной воды профильтровывают через плотный фильтр диаметром 9-11 см. Фильтр предварительно высушивается и взвешивается на аналитических весах. После фильтрования фильтр с осадком высушивают в сушильном шкафу при температуре 105 - 110 0С в течение 1,5 - 2 часов, охлаждают и вновь взвешивают. По разности масс фильтра до и после фильтрования рассчитывают количество взвешенных веществ в исследуемой воде.

Запах воды

Запахи в воде могут быть связаны с жизнедеятельностью водных организмов или появляться при их отмирании – их относят к естественным запахам.Запах воды в водоеме может обуславливаться также попадающими в него стоками канализации, промышленными стоками и т. п.- их относят к искусственным запахам.

Вначале дают качественную оценку запаха по соответствующим признакам: болотный, землистый, рыбный, гнилостный, ароматический, нефтяной и т.д. Силу запаха оценивают по 5 балльной шкале. При определении запаха колбу с притертой пробкой заполняют на 2/3 водой и сразу же закрывают, интенсивно встряхивают, открывают и нюхают. 

Определение цветности воды

Качественную оценку цветности производят, сравнивая образец с дистиллированной водой. Для этого в стаканы из бесцветного стекла наливают отдельно исследуемую и дистиллированную воду, на фоне белого листа при дневном освещении рассматривают сверху и сбоку, оценивают цветность как наблюдаемый цвет. При отсутствии окраски вода считается бесцветной. 

3.5. Санитарно-бактериологическая оценка качества воды

Бактериологические показатели качества воды являются частью исследования свойств вод любого состава, происхождения и бактериальной загрязненности. Бактериологические показатели более чувствительны при определении степени загрязнения водоема бытовыми сточными водами, чем результаты химического исследования. Так, по содержанию бактерий-сапрофитов можно обнаружить загрязнение воды органическими биологическими разлагаемыми соединениями при разбавлении в десятки и сотни тысяч раз. Высокая чувствительность микробиологических методов исследования имеет большое значение в деле охраны водной среды от загрязнения.

Основная задача санитарно-бактериологических исследований воды заключается в получении гигиенической оценки ее качества в отношении инфекционной опасности. Определение отдельных видов патогенных микроорганизмов требует специальных, зачастую сложных методов микробиологического исследования, да и полученный отрицательный результат не всегда гарантирует отсутствие этих форм. Поэтому в практике микробиологических исследований применяют косвенные методы оценки качества воды по бактериологическим показателям. При систематических исследованиях эпидемиологического состояния водоема в качестве санитарно-показательных микроорганизмов используются наиболее характерные представители микрофлоры кишечника человека.

Санитарно-бактериологическому исследованию подлежит вода:

а) централизованного водоснабжения и водопроводных сетей;

б) колодцев, родников; в) открытых водоемов (озер, прудов, рек); г) сточная; д) плавательных бассейнов; е) минеральная. Его производят при выборе водоисточников, при систематическом санитарно-гигиеническом наблюдении за ними и по эпидемиологическим показаниям.

Сапитарно-бактериологический анализ, проводимый для оценки качества питьевой воды, включает в себя определение двух основных показателей: 1) определение общего числа бактерий; 2) коли- индекс или коли-титр. Методика выполнения этих исследований регламентируется ГОСТ 18963—73.

Определение общего числа бактерий («микробное число»). Сущность его заключается в подсчете количества колоний микроорганизмов, вырастающих в течение 24+2 ч при температуре 37±0,5° при посеве 1 мл исследуемой воды в стандартную питательную среду. В этих условиях определяются мезофильные гетеротрофные аэробы и факультативные анаэробы, развивающиеся на данной питательной среде. Таким образом, показатель «общее число бактерий» не соответствует действительному количеству микроорганизмов, присутствующих в воде. Например, в эту группу не входят микроорганизмы, развивающиеся на других питательных средах, автотрофы, облигатные анаэробы. Тем не менее, этот показатель определяет степень бактериального загрязнения воды.

Для оценки фекального загрязнения водоемов проводят выращивание микроорганизмов при 37° С в течение 24 ч, а для контроля за ходом процесса самоочищения — при 20—22° С в течение 48 ч. Сравнительная характеристика этих определений позволяет сделать вывод о степени загрязнения водоема бытовыми сточными водами. В чистых водоемах преобладают микроорганизмы, вырастающие при 20—22° С. Общее число бактерий используется для определения эпидемиологической характеристики воды плавательных бассейнов (не более 100 в 1мл) и для оценки эффективности биологической очистки и обеззараживания сточных вод.

Если нужно дать оценку микрофлоре воды в целом, используют прямой микроскопический метод подсчета микроорганизмов, достоинство которого заключается в более полном учете всех групп микроорганизмов. Этот метод нельзя использовать для оценки обеззараживания воды, так как при этом регистрируются не только живые, но и мертвые клетки микроорганизмов. Важное значение этот метод имеет при возникновении аварийных условий в системе хозяйственно-питьевого водоснабжения, при массовом бактериальном загрязнении водоемов.[6]

 

 

 

 

 

Заключение

Объект – методики необходимые для экологической оценки водоёмов.

Были рассмотрены методы:

• Гидробиологические интегральные оценки качества
• Гидрохимический индекс загрязнения воды
• Индекс трофического состояния водоема
• Гидрофизические методы
• Санитарно-бактериологическая оценка качества воды