Оценка экологического состояния вод Сестрорецкого водохранилища и реки Малая сестра по гидробиологическим показателям (стр. 5 из 8)

Все рассмотренные выше индексы каждый в отдельности несет определенную смысловую нагрузку, но тем не менее все они взаимосвязаны и рассматриваются вместе. Такие индексы как КИСС и КИЗ показывают, насколько загрязнение влияет на состояние зообентоса и тесно взаимосвязаны в расчетах.

Для расчета КИСС необходимо:

1. рассчитать численность (N), экз./м²; биомассу (B), г/м²; число видов (S); видовое разнообразие по Шеннону (Н), среднюю сапробность (СС);

2. все станции ранжируются по каждому показателю, причем, ранг 1 присваивается максимальным значениям N, B, Н и S (если на нескольких станциях значения какого-либо показателя были одинаковыми, то они характеризовались одним средним рангом);

3. производится расчет по формулам (6.5) и (6.6) (чем меньше величина КИСС, тем лучше состояние сообщества).

Для расчета КИЗ:

1. олигохетный индекс Пареле (ОИП, %), среднюю сапробность (СС), биомассу (B), г/м² ;

2. проводится ранжирование показателей в обратном порядке (от минимальных значений к максимальным);

3. производится расчет КИЗ по формуле (6.7).

Существуют и такие индексы, включающие не только гидробиологические данные, но и показания гидрохимических исследований, такой как ИИЭС, дающий возможность оценить суммарный эффект воздействия загрязнения на сообщества гидробионтов и экосистему в целом.

Основной подход к построению индекса заключается в следующем:

1. выделяется некоторое базовое подмножество измеряемых или рассчитываемых показателей гидрохимического (это чаще всего такие показатели как ХПК; азот аммонийный; азот нитратный; азот нитритный; фосфаты;) (табл. 3) и биологического (численность (N), экз./м²; биомасса (B), г/м²; число видов (S); видовое разнообразие по Шеннону (Н), средняя сапробность (СС); биотический индекс Вудивисса V) (табл. 4) мониторинга;

2. каждый показатель делится на диапазоны (с использованием статистических методов или экспертных оценок);

3. каждому выделенному диапазону ставится в соответствие оценка в баллах;

4. для каждого тестируемого объекта (например, участка реки) индекс определяется как усредненная сумма всех показателей в баллах.

Но эти методы перестают быть адекватными, если ставится задача детального анализа структурных изменений в биоценозах по видовым уровням. Здесь преимущества получили индексы видового разнообразия Шеннона (6.8), индекс Вудивисса и сапробности (6.9), которые наиболее часто встречаются в исследовательских работах и анализах качества вод объектов. Каждый в отдельности они дают полную характеристику по определенному разделу гидробиологического мониторинга и, в дальнейшем, рассматриваясь суммарно, показывают полную картину воздействия загрязнения на гидробионтов, что позволяет не проводить достаточно объемные расчеты и не затрачивает большое количество времени.

Не исключением является и индекс токсичности (6.10), который в свою очередь показывает влияние отдельных ЗВ на конкретные виды микроорганизмов, позволяющих определить острую токсичность на отдельных участках водного объекта.

5. Методическая часть

Для характеристики загрязнения водоема по гидробиологическим индексам нами был использован ряд методик, каждая из которых имеет свои преимущества и недостатки.

1. Методика отбора и обработки проб зоопланктона.

Методика была стандартной, пробы отбирались методом тотального лова с помощью сети Джеди, затем производилась камерная обработка счетным методом с выделением всех видов, отмечая стадии развития. Далее был проведен анализ полученных данных и рассчитаны индекс видового разнообразия Шеннона и индекс сапробности Пантле – Бука.

Расчет индекса видового разнообразия Шеннона и индекс сапробности:

Объем воды, пропущенный через сеть Джеди, рассчитывается по формуле:

V=ПR²h,

где R – радиус выходного отверстия

h – глубина, на которую была опущена сеть. Средняя численность организмов в одном метре кубическом данного слоя воды (Ni) определяется по формуле:

Ni=1\(V^*ni),

где Ni – число животных в пробе. Расчет одного из показательных индексов (индекса видового разнообразия Шеннона) ведется по формуле:

H=-∑Ni\N^*log₂Ni\N, (6.8)

где Ni – число i – ого вида

N – общая численность представителей

Формула вычисления сапробности водоема:

S=∑Si*ni\n, где (6.9)

Si – индикатор значимости

ni – относительная частота встречаемости организмов

Явным недостатком данной методики является трудоемкость и время, которое требуется для разбора, в связи с чем невозможно в короткие сроки провести все необходимые расчеты.

Наиболее встречающимися видами являются:

Cyclopsp.

Chydorus sphaericus

Keratella Quadrata

2. Методика определения токсичности проб воды экспресс – методом на приборе «Биотестер»

Методика биотестового анализа водных проб основана на способности ParameciumCaudatum- инфузории туфельки избегать неблагоприятных и опасных для жизнедеятельности зон и активно перемещаться по градиентам концентрации загрязняющих веществ в благоприятные зоны. Тем самым она позволяет оперативно определять острую токсичность воды.

Закончив опыт, было необходимо вычислить индекс токсичности, что позволяет определить уровень токсичности воды по сравнению со средой Лозино-Лозинского.

Это рассчитывается по формуле:

T=(Icontr.- Iexp.) ∕ I contr., (6.10)

где: I contr. – показатель прибора для контрольной пробы,

I exp. – показатель прибора для исследуемой пробы,

Т – индекс токсичности.

Шкала токсичности:

Если Т<0, то проба нетоксична.

Если 0<Т<0,25, то проба слабо токсична.

Если 0,25<T<0,5, то проба умеренно токсична.

Если 0,5<Т<0,75, то проба токсичная.

Если 0,75<T<1,то проба сильно токсична.

Метод имеет некоторые недостатки, такие как необходимость лабораторных условий (оптимальная температура для размножения инфузорий, наличие электроэнергии и т. д.) и огромные затраты сил и времени.

3. Методика отбора и обработки проб зообентоса

С места отбора методом кашения берутся пробы на наличие зообентосных организмов, затем в определенной посуде производится анализ и подсчитываются индекс Вудивисса и Олигохетный индекс.

Способы математической и статистической обработки информации.

1. Олигохетный индекс.

Отношение численности олигохет к числу веснянок.

</=60% - река в хорошем состоянии

60- 80% - качество сомнительно

>/=80% - тяжело загрязнено

2. Индекс Вудивисса.

Таблица 6.

Степень загрязнения водыЧистая водаГрязная вода	Наличиеиндикаторных групп	Количество видов индикаторных групп	Общее количество присутствующих групп
			0-1	2-5	6-10		11-15	16 и более
			Биотический индекс
Чистая вода	Присутствуют личинки веснянок	Больше одного вида	-	7	8	9		10
		Только один вид	-	6	7	8		9
	Присутствуют личинки подёнок	Больше одного вида	-	6	7	8		9
		Только один вид	-	5	6	7		8
	Присутствуют личинки ручейников	Больше одного вида	-	5	6	7		8
		Только один вид	4	4	5	6		7
	ПрисутствуетGammarus (Бокоплав)	Все вышеназванные типы отсутствуют	3	4	5	6		7
Увеличения степени загрязнения.	ПрисутствуетAsellus(Водяной ослик)	Все вышеназванные типы отсутствуют	2	3	4	5		6
Загрязнённая вода	Присутствуют тубифициды и/или личинки мотыля(Chironomus sp.)	Все вышеназванные типы отсутствуют	1	2	3	4		-

Таблица 7. Таблица для определения степени загрязнённости воды:

Биотический индекс	Экологическое качество воды	Загрязнённость	Зона загрязнения
10	Отлично	Нет	1
9	Очень хорошо	Очень лёгкое	1 –2
8	Хорошо	Лёгкое	1 – 2
7	Сравнительно хорошо	Сравнительно небольшое	2
6	Умеренно	умеренное	2
5	Средне	Среднее	3
4	Довольно плохо	Довольно сильное	3
3	Плохо	Сильное	3
2	Очень плохо	Очень сильное	3
1	Чрезвычайно плохо	Чрезвычайно сильное	4
0 – 1	Отравлено	токсично	4

Правила работы с таблицей

По численности обнаруженных групп данных животных, определить в первой таблице один вертикальный столбец в графе «Количество групп».