Содержание взвешенных веществ в мг/л в испытуемой воде определяют по формуле:
(m1-m2)×1000/V,
где m1 – масса бумажного фильтра с осадком взвешенных частиц, г;
m2 – масса бумажного фильтра до опыта, г;
V – объем воды для анализа, л.
ПДК 10 мг/л.
2. Цвет (окраска)
При загрязнении водоёма стоками промышленных предприятий вода может иметь окраску, не свойственную цветности природных вод. Для источников хозяйственно-питьевого водоснабжения окраска не должна обнаруживаться в столбике высотой 20 см, для водоёмов культурно-бытового назначения – в столбике высотой 10 см.
Определение цветности воды: диагностика цвета является одним из показателей состояния водоёма. Для определения цветности воды нужен стеклянный сосуд и белый лист бумаги. В сосуд набирается вода, и на белом фоне бумаги определяют цвет воды (голубой, зеленый, серый, желтый, коричневый), каждый из которых является показателем определённого вида загрязнения.
3. Прозрачность
Прозрачность воды зависит от ряда факторов: количество взвешенных частиц ила, глины, песка, микроорганизмов; содержание химических веществ.
Для определения прозрачности воды используют прозрачный мерный цилиндр с плоским дном, в который наливают воду, подкладывают под цилиндр шрифт, высота букв которого 2 мм, а толщина линий букв – 0,5 мм, на расстоянии 4 см от дна цилиндра, и сливают воду до тех пор, пока сверху через слой воды можно будет прочитать этот шрифт. Высоту столба оставшейся воды измеряют линейкой и выражают степень прозрачности в сантиметрах. При прозрачности воды менее 3 см ограничивается водопотребление.
Определение качества воды методом химического анализа.
1. Водородный показатель (pH)
Питьевая вода должна иметь нейтральную реакцию (pH около 7). Величина pH воды водоёмов хозяйственного, питьевого, культурно-бытового назначения регламентируется в пределах 6,5 – 8,5.
Оценивать величину pH можно разными способами.
1. Определение pH. В пробирку наливают 5 мл исследуемой воды, 0,1 мл универсального индикатора, перемешивают и по окраске раствора оценивают величину pH:
· розово-оранжевая – pH около 5,
· светло-жёлтая – 6,
· зеленовато-голубая – 8.
2. pH можно определить с помощью универсальной индикаторной бумаги, сравнивая окраску со шкалой.
3. Наиболее точно значение pH можно определить с использованием pH-метра.
2. Жёсткость воды
Расчёт концентрации карбонат- и гидрокарбонат-ионов
Различают временную и постоянную жёсткость воды. Временная жёсткость иначе называется устранимой или карбонатной. Она обусловлена наличием гидрокарбонатов кальция и магния. Постоянная (некарбонатная) жёсткость вызвана присутствием других растворимых солей кальция и магния.
Общая жёсткость варьирует в широких пределах в зависимости от типа пород и почв, а также от сезона года.
Жёсткость воды определяют химическими методами анализа.
3. Хлориды. Качественное определение с приближённой количественной оценкой
Загрязнение хлорид-ионами является наиболее распространённым видом загрязнения в условиях города. Концентрация хлоридов в водоёмах-источниках водоснабжения допускается до 350 мг/л.
В пробирку отбирают 5 мл исследуемой воды и добавляют 3 капли 10%-ного раствора нитрата серебра. Приблизительное содержание хлоридов определяют по осадку или помутнению (см. таблицу).
Определение содержания хлоридов
| Осадок или помутнение | Концентрация |
| Опалесценция или слабая муть | 1-10 |
| Сильная муть | 10-50 |
| Образуются хлопья, но осаждаются не сразу |
|
| Белый объёмистый осадок | Более 100 |
Изучение качества воды методами биоиндикации
В основе биоиндикации лежат следующие положения. Каждый вид живых организмов приспособлен к своим условиям обитания. Определёнными требованиями к условиям среды обладают также роды, семейства и даже отряды животных. Поэтому, зная состав сообщества в месте исследования, можно предсказать особенности условий обитания в нём. Среди этих условий загрязнённость воды занимает особое место, поскольку оценить её другими способами сложнее. Сравнивая состав сообщества в водоёме в разные моменты времени, можно следить за изменениями условий обитания в нём, а изучая животных разных водоёмов, можно судить о состоянии этих водоёмов. Используемые при этом организмы называются индикаторными (виды-индикаторы).
Биологический контроль качества воды имеет ряд преимуществ перед химическими, физическими и бактериологическими методами контроля. Он относительно прост, быстр и доступен (при удачном выборе методики), и позволяет оценить уровень загрязнения за продолжительный период времени. Сообщества живых организмов отражают все изменения протекающей над ними воды, одновременно реагируют на все факторы, определяющие качество воды, и суммируют эффекты смешанных загрязнений. Однако при биологическом анализе мы можем не узнать, чем именно загрязнена вода, но можно сразу оценить меру её загрязнения.
Среди водоёмов «текучие» (водотоки – реки и ручьи) занимают особое место как наиболее тесно связанные с наземными экосистемами. Река получает стоки загрязняющих веществ со всей площади своего водосбора и может служить показателем экологического состояния целого района. Загрязняющие вещества в водотоках не захораниваются на дне (как в озёрах), а несутся вместе с потоком, прямо и без задержки воздействуя на живые организмы. Кроме того, методы биоиндикации загрязнения рек и ручьёв к настоящему времени разработаны значительно лучше других, что позволяет рекомендовать их широкому кругу пользователей.
Выбор индикаторной группы. Для водотоков (рек и ручьёв) наиболее точные результаты даёт изучение бентоса (донных организмов) и перифитона (обитателей укоренившихся на дне водных растений), которые, не перемещаясь вместе с потоком, лучше отражают общее качество протекающей над ними воды.
Для неспециалиста наиболее удобен, видимо, макрозообентос – беспозвоночные животные длиной более 2 мм, обитающие на дне водоёмов и в зарослях водных растений. Это, главным образом, водные личинки и имаго насекомых, моллюски, пиявки, малощетинковые черви и высшие ракообразные. Для их сбора в природе нужен простейший сачок с ячеей 0,5 – 1 мм (можно применять хозяйственное сито с капроновой сеткой) и пинцет. Определение в ряде случаев ведётся невооружённым глазом, в остальных случаях подразумевает применение лупы или бинокуляра типа МБС.
Загрязнение и его типы. Наиболее характерный тип загрязнения природных водоёмов – сброс в них больших масс разлагающихся органических веществ, а также биогенных элементов (соединений азота, фосфора, калия), также способствующих нарастанию массы органики в водоёме.
Параллельно с обычной органикой, но в меньших дозах, человечество загрязняет водоёмы ядохимикатами, нефтепродуктами, солями металлов, теплом, шумом, радиацией и электромагнитным излучением. Общая картина загрязнения водоёмов довольно сложна, но известно, что виды, более устойчивые к органическому загрязнению, в целом более устойчивы и к остальным типам загрязнений.
Известно и применяется несколько десятков методик оценки качества воды по составу макрозообентоса. Большинство из них основаны на применении индикаторных таксонов (чаще – видов), некоторые используют также связанное с загрязнением изменение видового разнообразия сообществ и плотности организмов.
Рекомендуется как простейшая методика при минимальном наборе знаний о систематике водных беспозвоночных. Разработан Ф. Вудивиссом и основан на уменьшении разнообразия фауны и характерной последовательности исчезновения из водоёма разных групп беспозвоночных животных при увеличении загрязнения. Этот метод предполагает сбор только качественных проб, без учёта обилия животных, и допускает определение животных до уровня отрядов и семейств.
Значение индекса Вудивисса изменяется от 0 (наиболее загрязнённая вода) до 10 (вода высшего качества). Для вычисления индекса нужно найти подходящую строку в таблице (двигаясь по ней сверху вниз – то есть самую верхнюю из подходящих строк). Затем подсчитать общее число найденных групп из прилагаемого списка и по правой части таблицы найти значение индекса. Например, в пробе нет личинок веснянок, но встречен один вид личинок подёнок. Значит, нас интересует 4-я сверху строка в таблице (подёнки, 1 вид). Допустим, кроме того, в пробе найдены пиявки, улитки, водяной ослик, 2 семейства ручейников и хирономиды – всего (считая подёнку) 7 групп. Соответственно, индекс Вудивисса равен 6.
Список групп Вудивисса: планарии, малощетинковые черви (олигохеты), пиявки, моллюски, высшие ракообразные (бокоплав, водяной ослик, речной рак), веснянки, подёнки, ручейники (каждое семейство отдельно!), вислокрылки, личинки хирономид Chironomidae (мотыль), личинки мошек Simuliidae, прочие личинки двукрылых, водные жуки, водные клопы, водные клещи.
Вычисление индекса Вудивисса
|
| Всего найдено групп | ||||
| Найденные группы | 0 – 1 | 2 – 5 | 6 – 10 | 11 – 15 | >15 |
Веснянки > 1 вида | – | 7 | 8 | 9 | 10 |
| 1 вид | – | 6 | 7 | 8 | 9 |
| Подёнки > 1 вида | – | 6 | 7 | 8 | 9 |
| 1 вид | – | 5 | 6 | 7 | 8 |
| Ручейники >1 вида | – | 5 | 6 | 7 | 8 |
| 1 вид | 4 | 4 | 5 | 6 | 7 |
| Бокоплав (Gammarus) | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
| Водяной ослик (Asellus) | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| Трубочник или мотыль | 1 | 2 | 3 | 4 | – |
| Виды с воздушным дыханием | 0 | 1 | 2 | – | – |
Метод и индекс Вудивисса предназначен для рек, однако применяется для оценки загрязнения самых разных водоёмов. Следует учитывать: в стоячих водоёмах значение индекса ниже, чем в текучих, а на мягких грунтах (иле, песке) в том же водоёме ниже, чем на камнях, корягах и крупных водных растениях. Индекс сравнительно неплохо отражает уровень сильных загрязнений, но мало чувствителен к слабым и средним загрязнениям. Так, для быстрой речки с каменистым дном в Подмосковье индекс Вудивисса колеблется от 7 до 9 даже при значительных органических загрязнениях.