Дом  ->  Квартира и дача  | Автор: | Добавлено: 2015-03-23

Водные объекты с. Эльгяй

Вода. Казалось бы, что может быть проще! Мы настолько привыкли использовать это вещество в своей жизни, что истинную его ценность начинаем понимать лишь тогда, когда сталкиваемся с отсутствием или нехваткой воды.

К сожалению, именно чистой воды на нашей планете становится все меньше и меньше. И как это ни печально, причиной этого является сам человек. Загрязнение океанов и морей, рек и озер нефтью и нефтепродуктами, удобрениями и пестицидами, органическими веществами и тяжелыми металлами, изменение кислотного баланса водоемов - вот далеко не полный список результатов нашей деятельности. Однако и этого достаточно, чтобы понять причины частичного и полного исчезновения большого числа видов рыб, птиц, зверей, жизнь которых непосредственно связана с конкретными водоемами. Это воздействие испытывает и сам человек. Множество людей на Земле страдают заболеваниями вследствие потребления некачественной питьевой воды.

Вредные вещества поступают в организм человека не только с питьевой водой, но и с животной и растительной пищей. Ведь животные и растения также потребляют загрязненную воду, накапливая в себе вредные вещества, содержащиеся в ней. Для человека такой путь (пищевая цепь) не приводит к немедленному отравлению или болезни, однако его последствия не менее опасны. Вредные вещества, поступая в организм малыми дозами вместе с пищей, также имеют способность к накоплению. Со временем это приводит к возникновению раковых заболеваний, снижению функций иммунной системы, мутационным изменениям.

Рассматривая ситуацию в целом, мы вынуждены констатировать парадоксальный факт. Человечество, стремясь сделать свое существование на планете все более комфортным, одновременно ухудшает качество собственной среды обитания, являющееся одним из главных показателей этого комфорта.

Разрешение этого противоречия в глобальном масштабе полностью зависит от того, удастся ли это сделать каждому из нас на своем, локальном уровне.

Чтобы не допустить заболевания, нужно знать источник опасности, чтобы назначить лечение, нужно грамотно поставить диагноз. Это значит, что за «состоянием здоровья» водоёма и факторами воздействия на него необходимо постоянное наблюдение. На языке экологов такое наблюдение называется мониторингом. Мониторингом состояния водоемов занимаются специалисты государственных органов: гидрометеослужбы, охраны природы, водного хозяйства, санитарно-эпидемиологических служб и научных учреждений. Для измерения параметров, определяющих качество воды, они используют специальные приборы. Создание глобальной системы мониторинга всех водных объектов дело – будущего. Сейчас сил и средств хватает лишь на контроль за состоянием крупных водоемов, обеспечивающих водой большое количество людей, а также водоемов, степень загрязнения которых представляет угрозу для здоровья населения.

Одной из главных причин разрушения природы является неразумная деятельность человека. От антропогенной и техногенной перегрузки особенно страдает хрупкая экосистема северных территорий.

Бассейн реки Вилюй- третей по значимости водной артерии Западной Якутии ,- представляет собой исторического расселение народов саха. До начала развития в регионе промышленности, вся площадь водосбора Вилюя пребывала в полном экологическом равновесии. Становление алмазодобывающей промышленности привело к полному уничтожению локальных экосистем и дало импульс своеобразной цепной реакции необратимых изменений природной среды в бассейне Вилюя. Это неизбежно привело к тяжелым последствиям для здоровья проживающего в регионе населения.

В зависимости от территории, охватываемой наблюдениями, мониторинг подразделяется на три уровня: глобальный, региональный и локальный. Главной задачей глобального мониторинга является слежение за общемировыми процессами и явлениями, включая антропогенные воздействия на биосферу. Региональный мониторинг включает в себя слежение за процессами и явлениями в пределах какого-то региона, где эти процессы и явления могут отличаться и по природному характеру, и по антропогенным воздействиям от базового фона, характерного для всей биосферы. Локальный мониторинг – это слежение за естественными природными явлениями и антропогенными воздействиями на небольших территориях.

Кроме того, в зависимости от объекта и наблюдения различают мониторинг базовый (фоновый) и импактный. Целью базового мониторинга является слежение за общебиосферными явлениями в природной среде, не подверженной региональным антропогенным воздействием. На глобальном уровне базовый мониторинг проводится на территориях биосферных заповедников – строго охраняемых больших участков, практически не испытывающих локальных воздействий деятельности человека. Импактный мониторинг – это мониторинг региональных и локальных антропогенных воздействий в особо опасных зонах и точках .

По методам ведения различают мониторинг дистанционный и наземный. Дистанционный мониторинг – это совокупность авиационных и космических методов наблюдения. Наземный мониторинг осуществляется физико-химическими и биологическими методами исследования компонентов природной среды (атмосферный воздух, недра, почвы, поверхностные и подземные воды, растительность, животный мир, наземные и подземные экосистемы в целом), на которые распространяется антропогенное воздействие.

Мониторинг проводят по блокам.

Блок "Наблюдение". Для организации мониторинга водного объекта необходимо правильно организовать наблюдения. На водном объекте устанавливаются пункты контроля - места на водоеме, в которых проводят комплекс работ для получения данных о качестве воды. Пункт контроля организуется на основе результатов санитарного осмотра водного объекта и предварительного обследования. Периодичность отбора проб и программа исследования определяются категорией пункта контроля. Показатели получают с помощью химического, физико-химического анализа проб по существующим методикам. Полученные данные необходимо оценить.

Блок "Оценка данных". Для оценки данных выбраны стандарты качества, определяющие состояние водного объекта.

Существуют три вида стандартов качества: а) санитарно-гигиенические (ПДК и т. д. ); б) экологические (ПДЭН и др. ); в) вспомогательные (законы, правила).

Основные критерии качества объектов окружающей среды - предельно допустимые концентрации загрязняющих веществ, утвержденные Министерством здравоохранения РФ.

ПДК вещества в воде - это максимальная концентрация, которая не влияет прямо или опосредованно на состояние здоровья настоящего или последующих поколений людей при воздействии на организм и не ухудшает гигиенические условия водопользования.

ПДЭН ( предльно допустимая экологическая нагрузка) введена Ю. А. Израэлем как результат комплексного подхода к регулированию качества природной среды. Экосистема считается устойчивой в случае непревышения ПДЭН. Для определения ПДЭН необходим всесторонний анализ окружающих природных сред.

Блок "Прогнозирование". Изучая данный блок , можно получить ответы на вопросы: " Каковы тенденции состояния водной среды? Что следует предпринять для того, чтобы предотвратить нежелательные явления или, наоборот, способствовать реализации благоприятных возможностей?". Ответы на эти вопросы - основа для принятия управленческих решений, поэтому органы управления стремятся иметь возможность прогнозирования.

Прогнозирование формирует представление о возможном будущем, осуществляет поиск путей решения различного рода возникающих проблем. На основе прогноза разрабатывают план, в котором указывается последовательность выполнения работ. На основе плана составляют программу, назначают конкретных лиц и организаций, на которые возлагается исполнение принятых решений. Далее осуществляют контроль за результатами выполнения принятых программ.

После осуществления контроля вновь составляется прогноз на основе фактических данных. Все это создает необходимость организации служб систематического , непрерывного прогнозирования. В настоящее время существует несколко методов составления прогноза: линейный, экспоненциальный, огибающей кривой, методика "Дерево целей".

На основании прогноза принимается решение по снижению отрицательных воздействий на окружающую среду.

1. 1. Критерии качества природных вод

Вода, самое распространенное соединение в природе, не бывает абсолютно чистой. Природная вода содержит многочисленные распространенные вещества – соли, кислоты, щелочи, газы (углекислый газ, азот, кислород, сероводород), продукты отходов промышленных предприятий и нерастворимые частицы минерального и органического происхождения.

Состав природных вод непостоянен во времени, так как минеральные смеси постепенно осаждаются, а растворенные вещества поглощаются в водоеме фитопланктоном и макрофитами. На качество воды также влияет объем воды в водоеме и его колебания по сезонам года[9].

Свойство и качество воды зависят от состава и концентрации содержащихся в ней веществ. Наиболее чистая природная вода – дождевая, но и она содержит примеси и растворенные вещества ( до 50 мг/л).

Содержание растворенных веществ в морской воде составляет 10000-20000, а в воде океанов – около 35000 мг/л. Вода соленых озер 200000 мг/л и более.

Воду, содержащую до 0,1% растворённых веществ, принята называть пресной, от 0,1 до 5% - минерализованной, свыше 5% - соленой.

Водоёма, загрязнённые органическими стоками, как и организмы, способные жить в них, называют сапробными (от греческого слова « сапрос» - гнилой). По степени загрязненности вод органическими веществами водоёмы классифируют на полисапробные, мезосапробные (подразделяемые на альфа – мезосапробные и бета – мезосапробные) и олигосапробные.

В полисапробной зоне водоёма органических веществ много, кислорода нет. Здесь происходит расщепление белков и углеводов.

В мезосапробной зоне нет неразложившихся белков, есть сероводород, диоксит углерода и кислород. Происходит минерализация органических веществ. Есть различия между альфа - и бета-мезосапробной зонами. Вода в альфа - мезосапробной зоне умеренно загрязнена органическими веществами, есть аммиак и аминосоединения, кислорода мало. В бета-мезосапробной зоне органических загрязнителей мало; кроме аммиака, есть продукты его окисления – азотная и азотистая кислоты, много кислорода.

В олигосапробной зоне практически нет растворенных органических веществ, кислорода много, вода чистая.

Загрязненность природных вод выражается в ухудшении их качества и изменении органолептических свойств в результате поступления вредных веществ. Различают природные и антропогенные загрязнения.

1. 2. Особенности воды как среды обитания

Жизнь возникла и первоначально развивалась в водной среде. Вода обладает целым комплексом признаков, которые делают ее благоприятной средой обитания для многих живых организмов. Такие свойства ,как большая плотность, значительные епрепады давления, малое содержание кислорода, сильное поглощение солнечных лучей, относительная теплоемкость и др. , обуславливают формирование специфических адаптаций у обитателей воды - гидробионтов.

Плотность дистиллированной воды при 40С равна 1г/см3. у природных вод плотность несколько выше, так как они представляют собой более или менее концентрированные растворы. Высокая плотность, с одной стороны, затрудняет быстрое перемещение в водной толще, а с другой – обеспечивает возможность использовать воду как опору при движении или парении. На границе с воздухом образуется пленка поверхностного натяжения, которая играет важную роль в жизни пресноводных беспозвоночных.

Важнейшая характеристика водной среды - ее химический состав. Вода - хороший растворитель. Из основных ионов, содержащихся в воде, нужно отметить Са2+, Мg2+, Na+, CL-, SO42-. Степень минерализации воды определяется комплексов факторов, включающих режим водоема, источники его питания, геохимию района и т. д. концентрация ионов может существенно меняться в течение сезона. Содержание кислорода в воде – менее 100 мг/л, что примерно в 20 раз меньше, чем в атмосфере. Так как газы растворимы в различной степени, то относительная концентрация кислорода и углекислого газа в воде меньше , чем в воздухе. Содержание этих газов существенно меняется в зависимости от физических, химических и биологических условий. Так , перегрев водоемов и массовое разложение водорослей и микроорганизмов могут приводить к резкому снижению концентрации кислорода в ночное время и гибели части водных животных.

Температурный режим водоемов отличается относительной стабильностью. Высокая удельная теплоемкость воды, большое количество энергии, затрачиваемое на испарение и выделяемое при образовании льда, препятствует резким изменениям температуры воды. В континентальных водоемах годовые колебания температуры составляют не более 300С, а суточные выражены очень слабо.

Все пресноводные водоемы можно разделить на тир большие группы, отличающиеся по гидрологическому режиму и составу населения: реки, стоячие водоемы (озера, пруды и т. д. ) и временные, пересыхающие водоемы.

Главная особенность рек - наличие постоянного течения от истоков к морю или озеру. Питание рек происходит за счет родников, грунтовых вод, таяния снегов и ледников, атмосферных осадков. Это определяет значительные сезонные колебания уровня и физико-химических свойств воды. В реке в зависимости от скорости течения выделяют три зоны, каждая из которых обладает характерными условиями. На стремнине вода наиболее насыщена кислородом, постоянное сильное течение не позволяет здесь существовать крупным беспозвоночным в толще воды. В то же время с водой движутся пищевые частички , которые используют животные, прикрепляющиеся ко дну или водной растительности. В зоне ослабленного течения, при большой насыщенности воды кислородом и , как правило, при наличии богатой водной растительности, создаются благоприятные условия для существования многих видов.

Стоячие водоемы разнообразны по своему происхождению, размерам и физико-химическим условиям. Объединяет их отсутствие быстрого течения воды. По запасам питательных веществ выделяют олиготрофные, мезатрофные и эвтрофные водоемы, в ряду которых содержание органического вещества постепенно повышается при хорошем минеральном питании, и дистрофные – бедные минеральным питанием и кислородом, но богатые гумусом.

Временные водоемы, к которым относятся пересыхающие озера, лужи, канавы и т. д. , которые могут периодически возникать в понижениях рельефа при таянии снегов или после дождей, характеризуются большой динамичностью физико-химических процессов. Глубина таких водоемов очень небольшая, запас воды невелик. Это наряду с кратковременностью существования, определяет своеобразие животного населения, которое в значительной мере состоит из быстрого развивающихся эфемеров.

В водоемах умеренных широт обычно хорошо выражена экологическая зональность. Наиболее полно она представлена в глубоких озерах. В водной толще (пелагиали) по вертикали выделяют три слоя: эпи-, мета- и гиполимнеон. Обычно изучают животное население наиболее благоприятного для развития живых организмов верхнего слоя – эпилимнеона. Воды этого слоя хорошо прогреваются, интенсивно перемешиваются. Хорошая освещенность способствует массовому развитию фитопланктона, что наряду с благоприятным температурным и кислородным режимом определяет многообразие беспозвоночных. В глубинном слое – гиполимнеоне автотрофы отсутствуют, температура по сезонам меняется очень мало и обычно не превышает 8-100С. Животное население обеднено. Металимнеон – переходный слой. Дно озер (бенталь) подразделяется на мелководную часть – литораль, которая характеризуется наличием хорошо развитой растительности – макрофитов, и глубоководную часть – профундаль, заселенную главным образом гетеротрофами[3].

1. 3. Биоиндикаторы

Качество вод водоемов может быть оценено благодаря различным биоиндикаторам. Биоиндикаторы - живые организмы, по наличию и состоянию которых можно судить о степени изменения компонентов окружающей среды, в том числе о загрязнении и евтрофировании природных вод. В качестве биоиндикаторов используют отдельные виды микроорганизмов, низших и высших растений и животных.

Индикатором поступления в водоем биогенов, особенно азота, может служить нитчатая водоросль спирогира, в евтрофных водоемах она образует плавающие на поверхности воды скопления.

Макрофиты - также индикаторы качества природных вод и условий места обитания. Они индицируют степень заболачивания водоема, состав донных отложений, химический состав природных вод, в том числе степень их минерализации.

В мало нарушенных природных водоемах с чистыми водами наблюдается богатый видовой состав организмов. В некоторых чистых водоемах насчитывается богатый видовой состав организмов. В некоторых чистых водоемах насчитывается более тысячи видов, а в загрязненных водоемах - несколько десятков видов. Чем лучше абиотическая среда, тем больше видов используют ее для своего обитания. Загрязнение , евтрофирование, увеличение кислотности и солености вод выступают как экстремальные экологические факторы. При их действии могут выживать лишь очень немногие высокоспециализированные виды, обладающие приспосаблениями для пересечения неблагоприятных факторов среды.

В каждом водоеме можно выделить несколько типов местообитаний ( биотопов).

На мелководьях с нарастанием глубины наблюдаются следующие пояса растительности :

• Пояс осок, глубина до 1 м. Здесь к осокам примешивается разнотравье-частуха, стрелолист, горец земноводный, хвощ топяной, лютики.

• Пояс камышей и тростников, глубина до 2-3 м.

• Пояс макрофитов, с плавающими листьями, погруженный в воду, глубина до 4-5 м. Для этого поясахарактерны кувшинки, кубышки, рдесты, харовые водоросли, роголистник.

• Пояс микрофитов, т. е. одноклеточных и нитчатых водорослей, глубина более 5 м.

Отдельные виды макрофитов могут служить индикаторами качества воды.

На состав водной растительности и ее развитие влияют также антропогенные факторы: рекреация, выпас скота, земледелие на водосборе, промышленность, транспорт и др.

В случае умеренного антропогенного воздействия сообщества имеют максимальное видовое разнообразие. Макрофиты перехватывают биогены, поступающие с водосбора и связывают их в своих тканях на длительное время. Реакция видов на поступающие с водосбора вещества различна, что приводит к усиленному развитию одних видов и ослаблению и исчезновению других.

В результате соотношение видов в фитоценозах изменяется, флористический состав обедняется, и в ряде случаев образуются фитоценозы, на 90 % и более представленные одним видом, который устойчив к избытку в среде обитания химических элементов. К числу таких видов относятся тростник южный, камыш озерный и некоторые другие виды высших водных растений - космополитов. На усиленное поступление биогенов они реагируют увеличением продуктивности и гигантизмом. Другая группа растений - концентраторов биогенных элементов - обладает высоким барьеров накопления. Она меньше приспособлена к усиленному поступлению биогенов, поэтому с начала такие растения кативно увеличивают фитомассу, а затем при достижении барьере начинают нарушаться физиологические процессы, сначала они испытывают угнетения, а затем исчезают из водоема. К этой группе относятся элодея, телорез, рдесты и др.

Макрофиты проявляют разную чувствительность к загрязнению воды. Рдест блестящий и рдест сплюснутый выносят лишь слабое загрязнение, а рдесты гребенчатый, курчавый и пронзеннолистный могут существовать при сильном загрязнении. На участках водоемов, наиболее загрязненных , сохраняется только рдест гребенчатый. Харовые водоросли встречаются исключительно в чистых водах.

Существует много методов для оценки качества воды по организмам зообентоса. Данный метод, в котором в качестве индикаторных выбраны крупные таксоны, дает достаточно приблизительную оценку состояния водоема. В работе используется таблица.

Особенности биологии и экологии организмов, входящих в индикаторные таксоны:

Личинки веснянок. Примитивные, небольшого размера насекомые с удлиненным мягким телом. Голова прогнатическая с удлиненными многочлениковыми усиками. Тело уплощенный, ноги с крепкими бедрами и голенями, широко расставлены в стороны. Цепкие коготки позволяют держаться за неровности субстрата и противостоять течению. Длина ( 5-30 мм) зависит от возраста. Личинки сравнительно нетрудно обнаружить на дне быстротекущих речек и ручейков, где они передвигаются , цепляясь коготками за камешки.

Ручейник рода Риакофила. Их крылья и тело покрыты густым слоем волосков. Ротовые органы имаго лишены верхних челюстей и обычно недоразвиты. Взрослые особи живут недолго и не питаются. Их можно найти на травянистой растительности близ водоемов. Личинки обычные обитатели самых разных разнообразных пресноводных водоемов. По бокам хорошо заметны пучки светлых жабр. Длина тела до 20-25 мм. Голова и первый членик груди имеют плотные покровы. Личинка свободноживущая, подвижная. Перед окукливанием строит на камнях домик-пещерку, обкладывая его сверху мелкими камешками, а внутри сплетет чехол в виде коричневого кожистого кокона.

Губки - колониальные животные - бадяги, поселяющиеся на камнях, на корягах, палках на небольшой глубине. Молодые губки образуют корочки в 2-3 мм толщиной, в дальнейшем они утолщаются до нескольких сантиметров. Окраска колоний зеленоватая или желтая. На поверхности заметны торчащие наружу тонкие иголочки. Основная масса колонии слизистая. При растирании ткани между пальцами чувствуются легкие уколы и шероховатость. Отличительная особенность губок - характерный запах. Осенью колонии отмирают. Колония бадяги неподвижна. Через многочисленные отверствия вода процеживается через тело губки, оставляя в нем пищевые частички. Бадяга имеет хорошо развитый кремнеорганический скелет. В нем кремневые иголочки скреплены органическим веществом - спонгином. У них развита регенирация - после повреждения они могут восстанавливать свое тело даже из небольшого числа клеток.

Плоские личинки поденок. На конце тела имеют три хвостовые нити, задние крылья у них всегда более чем вдвое короче передних, иногда отсутствуют. Антенны короткие, передние ноги удлиненные. Крылья с густым жилкованием, в покое распростертые или поднятые вертикально; ротовые органы редуцированы. Кишечник наполнен воздухом и выполняет аэростатическую функцию. Постэмбриональное развитие имеет характер своеобразного протоморфоза. По бокам тела расположены жабры. Уплощенная форма его свидетельствует о приспособленности личинок к жизни в проточной воде. Глаза расположены на верхней стороне головы, ноги направлены в стороны и снабжены сильными и цепкими коготками. Жабры, состоящие из пластинки и находящегося под ней пучка жаберных нитей, также направлены в стороны. Личинки темноокрашенные с мраморным рисунком. Встречаются под камнями и корягами.

Вилохвостка - личинка мухи бекасницы. Личинки зеленоватые или грязно - бурые, с суженным и заостренным передним концом. Длина 15-20 мм. На заднем конце тела два длинных острых треугольных придатка, окаймленных волосками. На сегментах брюшка мускулистые, способные втягиваться ложные ножки с присосками, и по две пары подвижных, согнутых назад коротких отростков. Личинки чаще обитают в проточной воде на различных погруженных предметах.

Роющие личинки поденок по своему строению резко отличаются от личинок других видов. Верхние челюсти очень длинные, выдаются далеко вперед за края головы. Ноги сильные массивные, приспособленные для копания, с многочисленными длинными щетинками. Жабры из двух перистых вервей загнуты на спинную сторону. Три хвостовые нити на конце брюшка покрыты волосками с обеих сторон. Личинки желтоватого цвета, длина около 25 мм. Почти всю жизнь роющие личинки проводят в ходах, проделываемых в илистом грунте озер.

Личинки стрекозы рода Красотки. Ярко окрашенные насекомые, с хорошо развитыми сетчатыми крыльями большой подвижной головой, несущей крупные фасеточные глаза. Имеет длинное стройное тело ( до 30 мм). Специфической чертой является наличие у самцов вторичного копулятивного апарата на втором сегменте брюшка, в то время как половое отверстие располагается , как у всех насекомых, на девятом сегменте. Боковые хвостовые жабры треугольные, средняя короче боковых, имеет листовидную форму. Первые членики усиков сильно удлинены, что заметно даже невооруженным глазом. Нижняя губа, называемая маской, служит для добывания пищи и является самым характерным для личинок стрекоз органом. Она легко заметна при рассматривании с брюшной стороны. Личинки обычно сидят неподвижно на растениях, или медленно ползают. Чаще встречаются в июне и августе.

Личинка вислокрылки. Это подвижная личинка с крупной четырехугольной головой, несущей мощные жвалы. По бокам брюшка длинные светлые перистые жабры. На конце тело конический отросток с волосками по сторонам. Личинка передвигается с помощью конечностей или плавает , изгибая брюшко в спинно-брюшном направлении.

Водяной ослик. - единственный представитель семейства, обитающий в средней полосе России. Это серовато-коричневый уплощенный рак с длинными, направленными вперед усиками. Длина тела 18-20 мм. Держится на дне среди гниющих растений, которыми питается. Может жить в сильно загрязненном водоеме. Самки вынашивают яйца в выводковой камере на груди. Рачки, достигшие 1,5 мм, начинают самостоятельную жизнь.

Мотыль - червеобразные личинки комара-звонца. Молодые личинки розового цвета, более взрослые - ярко красные, рубиновые. Обычно не бывают длиннее 20 мм. Образуют скопления в иле сильно загрязненных органическим веществом рек, где их плотность может достигать до 15 тыс. особей на 1 м2. Личинки пискунов могут развиваться даже в кромешной тьме и при достаточно высокой температуре. Вылет взрослых комаров происходит через 2 недели.

Биоиндикация дает обширную информацию о состоянии водоема, антропогенных влияниях и качестве природных вод.

1. 4. Влияние ионов на живые организмы

Содержание солей в природных водах различается в тысячи раз. Например , в литре дождевой воды содержатся единицы миллиграммов солей. А в литре воды из залива Кара-Богаз-Гол (Каспийское море) 300 г, почти треть от массы раствора. В водных растворах большинство солей находится в виде ионов. В природных водах преобладают три иона – гидрокарбонат НСО32-, хлорид СL- и сульфат SO42- , и четыре катиона (кальций, магний, натрий и калий. ). их называют главными ионами.

Ионы попадают в водоемы из трех источников. Первый источник – атмосферные осадки, формирующиеся над океанами. Штормовой ветер срывает с водной поверхности мельчайшие капельки, а затем воздушные потоки переносят их на тысячи километров. Поскольку морская вода содержит в основном ионы хлорида и натрия, их с осадками выпадает больше всего. Второй источник – горные породы. Часть воды, выпавшей в виде осадков, впитывается в грунт , а из него попадает в реки. При этом многие компоненты грунта реагируют с водой ил с растворенным в нем углекислым газом. Так, известняк образует растворимый гидрокарбонат кальция. Соли попадают в воды и в результате деятельности человека. Так, хлориды натрия и кальция сыплют на дороги, а весной при таянии попадают в реки.

Речные и озерные воды окрашены слабо – коричневый цвет. Окраску природной воде придают гумусовые кислоты – как вымывающиеся из почвы и торфа, так и образующиеся при разложении водных организмов.

Нитраты - переудобрение приводит к высокому содержанию нитрата в питьевой воде. Вода, предназначенная для грудных детей, не должна содержать болеет 10 мг/л нитратов.

Нитритами называются соли азотистой кислоты. Анионы являются промежуточными продуктами биологического разложения азотсодержащих органических соединений и содержит атомы азота в промежуточной степени окисления +3. Нитрифицирующие бактерии превращают аммонийные соединения в нитриты в аэробных условиях. Некоторые виды бактерии в процессе своей жизнедеятельности так же могут восстанавливать нитраты до нитритов. Нитриты часто используются в промышленности как ингибиторы коррозии, в пищевой промышленности как консерванты. Благодаря способности превращаться в нитраты, нитриты, как правило,Ю отсутствуют в поверхностных водах. Поэтому наличие в анализируемой воде повышенного содержания нитритов свидетельствует о загрязнении воды. ПДК нитритов в воде составляет 3,3 мг/г.

Недостаток кальция, магния может стать причиной развития рака желудка, жесткие кальце - магниевые питьевые воды обуславливают интенсивное камнеобразование в выделительных органах. Поэтому для здорового состояния кожи, волос не нужно мыться такой водой.

Жесткая , соленая вода непригодна не только для питья и приготовления пищи, но и для мойки и полива.

Йод – химический элемент из группы галогенов, весьма активен. Он жизненно необходимый микроэлемент. Человеческий организм содержит 10-30 мг йода, из них около 99% сосредоточено в щитовидной железе. Всемирная организация здравоохранения рекомендует ежедневно принимать внутрь 0,15-0,20 мг йода. Недостаток йода в организме приводить к образованию зоба ( базедовой болезни) в результате пониженной функции щитовидной железы; у детей при некоторых условиях развивается слабоумие – гипертрофия.

Железо – является одним из важнейших микроэлементов в организме человек и животных ( в организме содержится в виде соединений около 4 г). Они входят в состав гемоглобина, миоглобина, различных ферментов и других сложных белковых комплексов, которые находятся в печени и селезенке. Железо стимулирует функцию кровотворных органов. Но содержание железа не должно увеличиваться от 4 до 5 г.

Ионы – аммония – в воде образуют гидроокись аммония. Некоторые из них встречаются в виде минералов.

Глава 2. Методы мониторинга воды

2. 1. Биоиндикационные методы

Видовой состав и численность обитателей водоёма зависят от свойств воды. Главная идея биомониторинга состоит в том, что гидробионты отражают сложившиеся в водоёме условие среды. Те виды для которых эти условия неблагоприятны, выпадают, заменяясь новыми видами с иными потребностями.

2. 1. 2. Оценка качества воды малых рек и озер по биотическому индексу

О чистоте воды природного водоема можно судить по видовому разнообразию и обилию животного населения.

Для определения биотического индекса необходимо взять пробу воды из водоема с помощью водного сачка. Проба включает небольшое количество воды с илом и беспозвоночных животных обнаруженных в сачке. Взятая проба можем быть разобрана сразу на берегу водоема, если погода позволяет, или перенесена в лабораторию и рассмотрена там. Перед разбором проба промывается на сите, все обнаруженные беспозвоночные переносятся в чистую воду, налитую в чашки Петри или эмалированные ванночки.

В результате обследования участка реки может быть собрано множество различных гидробионтов.

Определение уровня загрязнения реки (класса качества воды) в конкретном створе проводится по шкале классов качества вод. В левой ее части помещен перечень индикаторных таксонов. Их существование приурочено к нескольким классом качества среды (воды), которые для каждого таксона отмечены в горизонтальной строке знаком «о».

В самой нижней горизонтальной строке таблицы дана индивидуальная индикаторная значимость таксонов в составе определенного класса, принятая для данного метода в результате адаптации перечня таксонов к гидрохимическим показателям шести классов качества вод.

По окончании внесения отметок обнаружения таксонов, в каждом классе вспомогательном таблицы подсчитываем число отметок, умножаем на величину индивидуальной классовой значимости и получаем суммарную индикаторную значимость таксонов в каждом классе. Принадлежность обследованного участка реки у определенному классу качества вод определяемого по максимальной суммарной значимости в ряду с 1 по 5 классы.

Иногда этот ряд бывает неполный, когда в сборах отсутствует индикаторные таксоны 1,2 или 5 классов. Это нормально, главное, чтобы ряд значений суммарной индикаторной значимости был непрерывным.

Если в ряду два соседних класса имеют близкие по величине значения наибольших суммарных значимостей, в этом случае качество воды рассматривается как переходное между этими классами.

Характеристика шести классов (уровней загрязнения) речных вод, сопоставимость с другими классификациями качества поверхностных вод и возможность их хозяйственного использования.

Окончательное решение по питьевому использованию вод принимается после бактериологического т токсического обследований.

Одним из весьма важных мотивов контроля качества водотоков является возможность заражения их возбудителями инфекционных заболеваний человека и животных в результате поступления больничных, бытовых, животноводческих стоков и активной миграции населения из районов эпидемий.

В грязных водах 4,5 и 6 классов приспособительные возможности патогенных микроорганизмов столь сильно реализуется, что процесс их отмирания во внешней среде затягивается на многие часы, недели, а в отдельных случаях – на месяцы.

Опасными становятся многокилометровые участки водотоков. Кратковременного контакта с такими водами достаточно, чтобы «приобрести нового хозяина» в лице человека или животного.

Эта вероятность увеличивается для населения ослабленного радиацией, нервным стрессами, авитаминозом и недоеданиями.

К числу заболеваний, распространению которых способствует загрязнение водоемов относятся: брюшной тиф и паратифы, дизентерия, холера, инфекционный гепатит, водяная лихорадка, инфекционная желтуха, гельминтозы, туберкулез, диарея и другие.

Большинство патогенных микроорганизмов не задерживается при фильтрации через почву и часто из рек попадают в колодцы.

Быстрое, посредством биоиндикации, выявление опасных участков рек с водою 4,5 и 6 классов и просветительная работа с населением, могут стать шагами к предотвращению возможных эпидемий.

Само обследование таких водотоков требует соблюдения определенных мер безопасности: работа в резиновых перчатках, дезинфекция инструментов и рук по окончании работ на створе.

При нанесении информации об уровне загрязнения водотоков на карту гидрографической сети участки соответствующие 1-му классу качества вод обводят пунктиром синего цвета, 2-у классу – сплошной линией синего цвета, 3-у –сплошной линией зеленого цвета, 4-у красной пунктирной линией, 5-у сплошной красной линией, 6 –сплошной черной линией.

Отбор проб воды проточных водоёмах производиться в один километр выше ближайшего по течению пункта водопользования (водозабор для питьевого водоснабжения, место купания, организованного отдыха, территория населенного пункта), а на непроточных водоёмах и водохранилищах – в один километр в обе стороны от пункта водопользования.

Обычно пробы в створе отбирают 3 точках (у обоих берегов и в фарватере); при ограниченных же технических возможностях ли на небольших водоёмах допускается отбор проб одной – двух точках (в местах наиболее сильного течения). Чаще всего пробы отбирают в 5-10м от берега на глубину 50см. Объектом особого внимания должны стать загрязненные струи.

Если на реке имеется сброс сточных от промышленных предприятий, стоки животноводческих ферм и т. д. , отбор проб воды проводят ниже спроса на 500м, что позволяет контролировать степень загрязнения воды в реке сточными водами (для сравнения следует взять пробу на 500м выше спроса сточных вод).

Если предполагается, что в результате спроса сточных вод в придонных слоях накапливаются оседающие вредные вещества, которые могут встать источником вторичного загрязнения воды, отбирают придонные пробы на расстоянии 30-50см от дна.

В водохранилищах, озерах, прудах, где течения воды резко замедлено, качество воды может быть неоднородным на различных участках (здесь возможно возникновение вторичных источников загрязнения), поэтому в этих водоёмах обычно берут серию проб по глубине.

Сразу же после взятия пробы необходимо сделать запись об условиях сбора, направлении ветра, указать дату и час отбора воды.

Подготовка воды к анализу.

Для получения достоверных результатов анализ следует проводить как можно быстрее. В воде происходят процессы окисления – восстановления, физико-химические, биохимические, вызванные деятельностью микроорганизмов, сорбции, десорбции, седиментации и т. д. Могут изменяться и органолептические свойства воды – запах, свет и др. некоторые вещества способны адсорбироваться на стенках сосудов (железа, алюминий, медь, кадмий, марганец и др. ), а стекла бутылей могут выщелачиваться микроэлементы. При невозможности исследовать воду в установленные для соответствующих показателей строки её охлаждают или консервируют.

Биохимические процессы в воде можно замедлить, охладив её до 40С. В этих условиях медленнее разрушаются и многие органические вещества.

Подготовка воды непосредственно перед анализом заключается в следующем:

- консервированные пробы при необходимости нейтрализуют, а охлажденные нагревают до комнатной температуры;

- если определению мешают мутность и цветность, то проводят специальную подготовку: пробу фильтруют, отстаивают или коагулируют.

Находящиеся в природной питьевой воде загрязняющие имеют, как правило, очень маленькие концентрации. Для того. Чтобы определить присутствие этих загрязнителей в условиях школьной лаборатории, следует провести концентрирование.

2. 2. 2. Органолептические показатели воды

2. 2. 2. 1. 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 20см, для водоёмов культурно- бытового назначения – 10см.

Цветность определяют визуально, рассматривая пробирку сверху на белом фоне[3].

2. 2. 2. 2. Прозрачность

Прозрачность , или светопропускание , воды обусловлена ее цветом и мутностью. Зависит от нескольких факторов: количества взвешенных частиц ила, глины, песка, микроорганизмов, от содержания химических веществ. прозрачность характеризуется предельной глубиной , на которой еще виден специально опускаемый белый диск диаметром около 20 см. ( диск Секки). Опускают диск в воду и замеряют на какой глубине диск скрылся из поля зрения[3].

2. 2. 2. 3. Запах

Запах воды обусловлен наличием в ней пахнущих веществ, которые попадают в нее естественным путем. Запах воды водоемов не должен превышать 2 баллов, обнаруживаемых непосредственно в воде.

2. 2. 3. 1. Водородный показатель

Питьевая вода должна иметь нейтральную реакцию( рН =7). Величина рН воды водоемов хозяйственного, питьевого, культурно-бытового назначения регламентируется в пределах 6,5-8,5. В большинстве природных вод водородный показатель соответствует этому значению и зависит от соотношений концентраций свободного диоксида углерода и гидрокарбонат-иона. Более низкое значение рН могут наблюдаться в кислых болотных водах за счет повышенного содержания гуминовых и фульвокислот. Летом при интенсивном фотосинтезе рН может повышаться до 9. На величину рН влияет содержание карбонатов, гидроксидов, солей, подверженных гидролизу, гуминовых веществ и др.

В результате происходящих в воде химических и биологических процессов и потерь углокислоты рН воды может быстро изменяться , поэтому его следует определять сразу же после отбора пробы, желательно на водоеме.

Оценить рН можно разными способами. Более простой метод определение универсальной индикаторной бумагой, сравнивая ее окраску со шкалой.

2. 2. 3. 2. Жесткость воды

Различают общую, временную, постоянную жесткость воды. Общая жесткость обусловлена главным образом присутствием растворенных соединений кальция и магния в воде. Временная жесткость иначе называется устранимой или карбонатной. Она обусловлена наличием гидрокарбонатов кальция и магния. Постоянная жесткость вызвана присутствием других растворимых солей кальция и магния

Общая жесткость варьирует в широких пределах в зависимости от типа пород и почв, слагающих бассейн водосбора, а также от сезона года. Величина общей жесткости в источниках централизованного водоснабжения допускается до 7 ммоль экв. /л. , в отдельных случаях по соглашению с органами санитарно-эпидемиологической службы – до 10 ммоль экв. /л[7].

При жесткости до 4 ммоль экв. /л. Вода считается мягкой; 4-8 ммоль экв. /л. – средней жесткости; 8-12 ммоль экв. /л. - жесткой ; более 12 ммоль экв. /л. – очень жесткой.

Определение карбонатной жесткости воды.

В коническую колбу объемом 200-250 мл наливают 100 мл анализируемую воду. В нее прибавляют 3 капли метилового оранжевого, тщательно перемешивают. В бюретку наливают до метки стандартный раствор соляной кислоты. Анализируемую воду оттитровывают стандартным раствором соляной кислоты до появления оранжевого цвета.

Находят объем израсходованной кислоты. За результат анализа принимают среднее арифметическое трех параллельных определений. Карбонатную жесткость вычисляют по формуле:

Ж = С(НСL) * V(HCL)* 1000

V(H2 O)

Где V(H2 O) - объем воды, взятый на титрование

1000 - 1 л воды, в котором по ГОСТу определяют жесткость воды.

2. 2. 3. 3. Аммиак и нитриты

Предельно допустимая концентрация (ПДК) аммиака и ионов аммония в воде водоемов 2 мг/л по азоту или 2. 6 мг/л в виде иона аммония.

Качественное определение аммиака: в пробирку на 10 мл наливают 10 мл исследуеммой воды и добавляют 0,3 мл сегнетовой соли и 0,2 мл реактива Несслера, встряхивают и параллельно проводят контрольный опыт с дистиллированной водой. Через 10-15 минут определяют.

2. 2. 3. 4. Хлориды

Концентрация хлоридов в водоеме - источниках водоснабжения допускается до 350 мг/л.

В поверхностных водах количество хлоридов зависит от характера пород, слагающих бассейны, и варьирует в значительных пределах- от десятых долей до тысячи миллиграммов на литр. Много хлоридов попадают в водоемы со сбросами хозяйственно -бытовых и промышленных сточных вод. Этот показатель весьма важен при оценке санитарного состояния водоема.

Качественное определение содержание хлоридов: в пробирку отбирают 5 мл исследуемой воды и добавляют 3 капли 10 %- ного раствора нитрата серебра. Приблизительное содержание определяют по осадку или помутнению.

2. 2. 3. 5. Сульфаты

Концентрация сульфатов в воде водоемов – источников водоснабжения допускается до 500 мг/л.

Содержание сульфатов в природных, поверхностных и подземных и водах обусловлено выщелачиванием горных пород, биохимическими процессами и др. В северных водоемах сульфатов обычно немного; в южных районах , где воды более минерализованы, содержание сульфатов увеличивается. Сульфаты попадают в водоемы также со сбросами сточных вод.

В пробирку вносят 10 мл исследуемой воды, 0,5 мл раствора соляной кислоты и 2 мл 5% раствора хлорида бария , перемешивают.

2. 2. 3. 6. Железо

Предельно допустимая концентрация общего железа в воде водоемов и питьевой воды 0,3 мг/л.

В пробирку помещают 10 мл исследуемой воды, прибавляют 2 капли соляной кислоты несколько кристаллов аммония надсернокислого и 0,2 мл роданистого калия или аммония.

Комментарии


Войти или Зарегистрироваться (чтобы оставлять отзывы)