Показатели качества воды прудовых хозяйств

тоже свидетельствует о повышенном загрязнении водоема клетчат­кой и проявляется при ее гниении.

В водоемах, где образуются сероводород и метан, часто наблюда­ются летние и особенно зимние заморы рыб. Наличие даже следов сероводорода свидетельствует об антисанитарном состоянии рыбо­водных прудов и других емкостей. Поэтому в рыбохозяйственных водоемах сероводород должен отсутствовать. Для частичного удале­ния сероводорода и метана эффективна аэрация воды, а для предот­вращения их появления необходима очистка водоемов от загрязне­ний (иловых отложений, органических веществ и т. д.).

Солевой состав воды.Под солевым составом воды понимают со­вокупность растворенных в ней минеральных и органических со­единений. В зависимости от количества растворенных солей раз­личают воду пресную (до 0,5 %о) (%о — промилле — содержание солей в г/л воды), солоноватую (0,5—16,0 %о), морскую (16—47 %о) и пересоленную (более 47 %о). Морская вода содержит в основном хлориды, а пресная — карбонаты и сульфаты. Поэтому пресная вода бывает жесткой и мягкой. Слишком опресненные, так же как и пересоленные, водоемы малопродуктивны. Соленость воды — один из основных факторов, обусловливающих обитание рыб. Одни рыбы живут только в пресной воде (пресноводные), другие — в морской (морские). Проходные рыбы сменяют морскую воду на пресную и наоборот. Осолонение или опреснение вод обычно со­провождается изменением состава ихтиофауны, кормовой базы, а нередко приводит к изменению всего биоценоза водоема.

В воде водоемов содержатся практически все химические эле­менты, но только немногие из них, так называемые биогенные, присутствуют в больших количествах. Остальные являются микро­элементами. Определенные концентрации и правильное соотно­шение этих элементов играют важную положительную роль в жиз­ни водоемов. Биогенные элементы (азот, фосфор, калий, кальций, магний, кремний, железо) напрямую способствуют развитию фито­планктона, а косвенно — животных (планктонных и бентосных), служащих пищей для рыб. Фосфор, кальций, натрий, калий, хлор, железо и другие элементы, проникая через жабры, кожу и слизис­тые оболочки в организм рыб, включаются в обмен вещест п и тем самым улучшают их рост и развитие.

Однако слишком большое поступление в водоем биогенных эле­ментов и других минеральных солей может принести большом вред, вплоть до отравления рыб, и поэтому рассматривается как загрязне­ние водоемов. Для оценки качества воды по ее химическому составу применяют как общие (жесткость, рН, окисляемость), так и специ­фические гидрохимические показатели: азот аммонийный, нит-ритный, нитратный, хлориды, сульфаты и др. (см. табл. 1).

Жесткость воды. Под жесткостью воды понимают общее содер­жание растворенных солей кальция, магния и других щелочнозе­мельных металлов. В воде рыбохозяйственных водоемов содержат­ся в основном бикарбонат-карбонатные соли кальция и магния и в

меньшем количестве их сульфаты и хлориды. В водоемы они посту­пают в результате вымывания из почвы и образования в процессе биохимического разложения органических веществ.

Различают жесткость общую, устранимую (или карбонатную) и постоянную. Общая жесткость — это общее содержание в воде всех солей щелочноземельных металлов. Устранимая жесткость обус­ловлена наличием бикарбонатов кальция и магния, которые при кипячении воды выпадают в осадок. Постоянная жесткость — это жесткость, сохраняющаяся после кипячения воды и зависящая от содержания в воде сульфатов, хлоридов, фосфатов и других солей кальция и магния.

Жесткость воды чаще выражают в миллиграмм-эквивалентах кальция и магния в литре воды или в немецких градусах. Один мил­лиграмм-эквивалент жесткости равен содержанию 20,04 мг/л каль­ция или 12,15 мг/л магния, а один немецкий градус соответствует' 10 мг СаО/л воды. Для пересчета 1 мг • экв. в немецкие градусы по­лученный результат умножают на коэффициент 2,8.

По жесткости различают следующие типы воды: мягкая — 4 мг • экв/л, среднежесткая — 4—8 мг • экв/л, жесткая — 8— 12 мг • экв/л. Для пресноводных рыб благоприятна мягкая и средне-жесткая вода.

Санитарно-зоогигиеническое значение жесткости заключается в том, что она отражает степень минерализации воды, характеризу­ет течение биохимического разложения органических веществ и ее буферные свойства. Мягкая вода обычно более кислая, а жесткая — щелочная. Повышение жесткости часто связано с обогащением воды диоксидом углерода, который образуется в результате мине­рализации органических веществ, загрязняющих водоем. Соли кальция и магния регулируют буферные свойства воды, связывают многие токсические вещества (соли тяжелых металлов и др.), пере­водят их в нерастворимые осадки, а также положительно влияют на резистентность организма рыб к некоторым болезням и токсико­зам. Слишком мягкая вода нежелательна для рыбоводных целей потому, что из-за недостатка в ней солей кальция, магния и других рыбы недополучают эти биогенные элементы через воду и их необ­ходимо компенсировать добавлением извести в корма. Особенно важно соблюдать нормативы жесткости для лососевых рыб и в хо­зяйствах, где используют искусственные корма. Кроме того, слиш­ком мягкая, малозабуференная вода имеет неустойчивую реакцию среды (рН), а попадающие в нее минеральные стоки более токсич­ны, чем в жесткой.

Активная реакция воды (рН). Показатель концентрации водород­ных ионов (рН) отражает буферное состояние воды, ее кислотность или щелочность и является одним из важнейших абиотических факторов внешней среды.

В воде рН регулируется соотношением водородных и гидро-ксильных ионов, а также буферной бикарбонат-карбонатной сис­темой. При повышенном содержании в воде водородных ионов и

свободного диоксида углерода происходит закисление воды, а при накоплении гидроксильных ионов и гидрокарбонат-ионов — ее за-щелачивание.

На буферную емкость воды влияют также растворимые бораты, силикаты, фосфаты и в меньшей степени органические амины, ам­миак и др. Пресные воды в отличие от морских, где рН относитель­но стабилен (7,5—8,5), характеризуются неустойчивой реакцией среды, и, следовательно, пресноводные рыбы более приспособлены к колебаниям рН, чем морские. Это связано с разнообразными фак­торами: характером почв ложа и водосборной площади, фотосинте­зом водных растений, содержанием органических веществ, а также поступлением в водоемы различных загрязнений.

Природными источниками закисления воды могут быть избы­точное накопление диоксида углерода при активном разложении органических веществ, поступление стоков болотных вод, содер­жащих много органических кислот, а также разложение железис­тых вод. рН болотных и железистых вод менее 4,0. Низкие значения рН наблюдаются весной в период таяния снега. Резкие суточные колебания рН отмечаются летом во время «цветения» воды. В пос­ледние 15—20 лет отмечаются изменения рН воды открытых водо­емов в результате антропогенного загрязнения их сточными водами различных предприятий, а также выпадания с атмосферными осад­ками дымовых выбросов (кислотные дожди), содержащих нитраты, хлориды и др.

Такие нарушения рН оказывают отрицательное воздействие не только на физиологическое состояние гидробионтов и, в частности, рыб, но и на их паразитов — возбудителей заразных болезней, кор­мовые организмы и др. Как в кислой, так и в щелочной среде у рыб нарушаются дыхание и газообмен. Поэтому оптимальными услови­ями существования гидробионтов являются нейтральная, слабо­кислая или слабощелочная среда.

Для пресноводных рыб в качестве безопасного принят рН 6—9, а для максимальной продуктивности водоемов требуется рН 6,5—8,5.

Эти общие закономерности распространяются и на возбудите­лей заразных болезней рыб на тех фазах их развития, когда они на­ходятся непосредственно в воде (яйца, свободноживущие личинки, грибы, бактерии, вирусы и т. д.) или паразитируют на поверхности тела и в жаберной полости рыб, постоянно омываемой водой.

В литературе есть указания на то, что при определенных значе­ниях рН создаются благоприятные условия для возникновения ряда заразных болезней. Так, кислая среда (рН 6,4) нередко способствует заболеванию карпа хилодонеллезом и гиродактилезом, а также со­хранению неблагополучного состояния прудов по оспе карпов. В то же время увеличение рН до 8,5—9,0 вызывает замедление развития и гибель некоторых бактерий и грибов. Поэтому повышение рН воды используют в целях профилактики болезней. Активную реакцию воды (рН) определяют потенциометрически или экспресс-методом с универсальным индикатором.

Окисляемость воды. Интегральный показатель окисляемости воды отражает уровень загрязнения водоема органическими и не­которыми другими веществами. Он выражается количеством ато­мов кислорода (г О/м³ воды), необходимого для окисления органи­ческих веществ. Общее количество органического вещества опреде­ляют по бихроматной, а легкоокисляемые вещества — по перманга-натной окисляемости. Кроме того, в качестве дополнительного используют показатель биохимического потребления кислорода (ВПК), т. е. количество кислорода (г О₂/м³), пошедшее на дыхание микроорганизмов и простейших, а также на окисление легкоокис­ляющихся веществ до начала нитрификации. С увеличением коли­чества органических веществ в воде повышается количество микро­организмов, и преимущественно за счет этого увеличивается ВПК. Расход кислорода за определенный промежуток времени (1; 5; 20 сут) в исследуемой пробе определяют по разности между содержанием его до и после инкубации воды в стандартных условиях (постоянная температура 20 °С). Все эти определения позволяют получать пол­ную информацию о наличии легкоокисляемого химически и био­логически органического вещества.

Содержащиеся в воде органические вещества, если их количе­ство не слишком велико, благоприятствуют поддержанию жизни в воде, так как являются пищей для огромного количества мелких гидробионтов. При этом окисляемость воды не превышает 8— 10 г О/м³ и в воде устанавливается равновесие в расходовании кис­лорода: его хватает на окисление органических веществ и на дыха­ние водных животных.

При сильном загрязнении водоемов органическими веществами в результате их накопления, поступления сточных вод (коммуналь­но-бытовых, животноводческих и др.) или неконтролируемого применения интенсификационных мероприятий в рыбоводстве (внесение органических удобрений, кормление рыбы и т. д.) окис­ляемость воды резко возрастает. В результате снижается концентра­ция кислорода в воде и создаются благоприятные условия для воз­никновения заразных болезней (аэромонозов и псевдомонозов, бранхиомикоза и др.). Поэтому для профилактики болезней необ­ходимо поддерживать окисляемость воды в пределах рыбоводных нормативов (см. табл. 1).

Соединения азота (аммиак, нитриты и нитраты). В воде рыбохо-зяйственных водоемов азот находится в нескольких формах: ра­створенного молекулярного азота и в виде различных органичес­ких и минеральных соединений — азота альбуминоидного, аммиач­ного и аммонийного, нитритов, нитратов и др. Поскольку азот явля­ется одним из основных биогенных элементов, входящих в состав растительных и животных организмов, все эти формы присутству­ют в водоемах и проходят определенный цикл превращений (круго­ворот). Он начинается с образования аммиака или его ионизиро­ванной формы — аммонийного азота, которые поступают в воду как конечные продукты жизнедеятельности водных животных, при

разложении отмирающих водных организмов, а также при экзоген­ном загрязнении водоемов органическими сточными водами, удоб­рениями и др. Разложение органических веществ в водоеме проис­ходит с участием нескольких групп бактерий и включает в себя ряд стадий. Первыми начинают процесс минерализации сапрофитные бактерии, разлагающие азотсодержащие органические вещества до альбуминоидного и затем аммонийного азота. Далее он проходит две фазы нитрификации. В I фазу с участием нитрозобактерий ам­монийный азот окисляется до нитритов; во II фазу под воздействи­ем нитробактерий нитриты окисляются до нитратов, которые усва­иваются растениями.

Оптимальным для рыбоводных прудов считается содержание в воде общего минерального азота до 2 мг/л. Повышение содержания общего азота или отдельных его соединений, а также нарушение со­отношений этих форм являются важными показателями зоогигие-нического состояния рыбохозяйственных водоемов.

Аммиак присутствует в воде в двух формах: неионизирован­ной — свободный аммиак (NH₃) и ионизированной — аммонийные ионы (NH+). Соотношение свободного аммиака и аммонийных ионов сильно зависит от рН и температуры воды: при повышении температуры и сдвиге рН в щелочную сторону доля свободного ам­миака резко возрастает. Например, при температуре 20 °С содержа­ние свободного аммиака в воде с рН 7,0 составляет 0,4 %, с рН 8,0 — 3,82, с рН 9,0 — 28,6 и с рН 10 — 79,7 %. Изменение температуры воды на 10 °С приводит соответственно к изменению его доли при­мерно в 2 раза, за исключением рН 10, где эта разница менее выра­жена. Учитывая, что в рыбоводной практике обычно определяют суммарное содержание этих форм, количество свободного аммиака устанавливают расчетным путем, вычитая из общего показателя процентное содержание свободного аммиака при данных рН и тем­пературе воды.

Для гидробионтов, в том числе и для рыб, наиболее опасен неио­низированный аммиак, так как он намного токсичнее, чем ионы аммония. Поэтому для оценки качества воды для рыбоводных пру­дов учитывают обе формы аммиачного азота, допустимые концент­рации которых сильно различаются (см. табл. 1). Причем обяза­тельно сопоставляют их уровни с рН и температурой воды, содер­жанием нитритов и нитратов, а также другими гидрохимическими показателями. Например, присутствие в воде аммиака в сочетании с повышенным уровнем нитритов и нитратов, а также высокой окисляемостью воды свидетельствует о загрязнении водоема орга­ническими веществами, а также указывает на поступление бытовых сельскохозяйственных или промышленных сточных вод. Аммо­нийный азот в воде определяют колориметрическим методом с ре­активом Несслера.

Нитриты (соли азотистой кислоты) — промежуточный продукт биохимического окисления аммиака или восстановления нитратов. В незагрязненной воде они присутствуют в небольших количе-

ствах —от сотых до десятых долей грамма в 1 м^э(см.табл. 1). Более высокое и стабильное повышение их содержания свидетельствует об органическом загрязнении водоемов, так как процесс их обра­зования опережает окисление в нитраты. Параллельно с этим обычно им сопутствуют повышенные концентрации аммиака, хлоридов, сульфатов, высокая окисляемость воды. В повышенных концентрациях нитриты снижают резистентность организма рыб, а иногда даже вызывают отравление. Нитриты определяют в воде методом Грисса с применением сульфаниловой кислоты и а-на-фтил амина.

Нитраты (соли азотной кислоты) встречаются практически во всех водоемах. Но их уровни различаются в зависимости от харак­тера водоисточника, интенсивности рыбоводных процессов, за­грязнения прудов органическими веществами и других факторов. Сзоогигиенической точки зрения важно не только учитывать кон­центрацию нитратов, но и различать, какого они происхождения (органического, минерального, экзогенного загрязнения и др.). При органическом загрязнении водоема повышенное содержание нитратов сочетается с высокими уровнями нитритов и аммоний­ного азота. Повышенные концентрации только нитратов свидетель­ствуют о полной минерализации органических веществ, загряз­нявших водоем в прошлом, или могут указывать на поступление их со сточными водами и удобрениями. Для нормальной жизнеде­ятельности рыб содержание нитратов не должно превышать 0,5— 1,0г/м³(см. табл. 1).

Хлориды. Содержание солей хлористоводородной (соляной) кис­лоты в пресных водоемах редко превышает 40 г С1/м³. Но иногда из засоленных почв они вымываются в больших количествах. Чаще увеличение количества хлоридов в прудах указывает на загрязнение их бытовыми и промышленными водами. При загрязнении органи­ческими веществами увеличение количества хлоридов сочетается с изменениями окисляемости, рН, содержания аммония, нитритов и др. Учитывая, что хлориды нарушают гидрохимический режим и могут снижать резистентность организма рыб, их содержание в пру­дах не должно превышать 200—300 г С1/м³.

Сульфаты. Происхождение сульфатов в воде может быть мине­ральным и органическим. Минеральные сернокислые оксиды вымы­ваются из почвы, горных пород, поступают с грунтовыми водами.

Для оценки качества воды большее значение имеют сульфаты органического происхождения, образующиеся в процессе разложе­ния серосодержащих органических веществ через последователь­ное выделение сероводорода, сульфидов и окисление их до сульфа­тов. Об органическом источнике появления сульфатов свидетель­ствуют резкие колебания их концентрации в сочетании с наруше­нием других гидрохимических показателей. Учитывая эти особенности и слабую токсичность сульфатов для рыб, допустимые их нормативы могут сильно колебаться в зависимости от водоисточ­ника (см. табл. 1).

Фосфаты. В природных водах фосфор находится в растворен­ном состоянии в виде минеральных солей фосфорной кислоты и органических соединений. Между разными формами фосфора су­ществует подвижное равновесие, которое постоянно изменяется в результате жизнедеятельности организмов. Он является важней­шим биогенным элементом, но при высоких концентрациях вре­ден для рыб. Если количество общего фосфора повышается до 5— 10 г РО₄/м³, это указывает на органическое загрязнение водоемов. При недостатке фосфора в пруды вносят фосфорные удобрения.

В гидрохимической практике чаще определяют растворенный неорганический фосфор (фосфаты). Оптимальное содержание фосфатов должно составлять 0,1 г Р/м³. Не допускается содержание фосфора более 0,5 г Р/м³.

Железо. Это один из важных биогенных элементов, необходимых для жизнедеятельности животных и растений, особенно водорос­лей. Однако его эффективность зависит от химической формы и до­ступности для гидробионтов.

Железо поступает в водоемы за счет вымывания из почв, а также спуска в них промышленных стоков. В воде оно присутствует в за-кисной (Fe") и окисной (Fe'") формах. Закисное железо неустойчи­вое, переходящее в окисное и поглощающее из воды кислород. Оно более токсично для рыб, чем окисное.

Соединения трехвалентного железа и особенно его гидроксид выпадают в виде бурого осадка на дно водоема и растения, оседают на оболочке икры, засоряют жабры гидробионтов, приводя к нару­шению дыхания, нередко к гибели эмбрионов и других организмов. Поэтому допустимые значения для прудовых хозяйств общего же­леза составляют не более 2,0 г/м³, закисного — не более 0,2 г/м³.

Методы изучения гидрохимического режима водоемов.Гидрохи­мический контроль по степени значимости подразделяют на опера­тивный, текущий и полный.

Оперативный анализ воды включает определение физических свойств воды (цветности, прозрачности, температуры), растворен­ного кислорода, диоксида углерода, активной реакции воды. Час­тота взятия проб на анализ и их количество зависят от категории водоема, его размеров. Так, в нерестовых, а также выростных и на­гульных прудах в наиболее напряженный период (высокая темпе­ратура воды, накопление большого количества органических ве­ществ) пробы воды берут ежедневно, при нормальных условиях — раз в декаду, в зимовальных прудах — через 5—7 дней.

Для получения общей характеристики качества воды проводят краткий текущий анализ, который включает дополнительно к пере­численным выше определениям исследование окисляемое™, коли­чества общего железа, сероводорода, аммиака, нитритов и нитра­тов. Его проводят один раз в 10 дней или один раз в месяц в прудах и водоисточниках.

Полный гидрохимический анализ проводят один раз в месяц или 1-2 раза в летний и зимний сезоны, а также при пересадках

рыбы на летнее и зимнее содержание. Он включает дополнительно к вышеперечисленным показателям исследование солевого состава (количество гидрокарбонатов, карбонатов, хлоридов, сульфатов, кальция, магния, фосфора), жесткости и щелочности, общего и за­кисного железа. Целью специальных исследований может быть оп­ределение тяжелых металлов и микроэлементов.

Оперативный анализ воды обычно проводят в лаборатории хо­зяйства, а текущий и полный — в специализированных гидрохими­ческих или ветеринарных лабораториях.

При проведении гидрохимических исследований особое внима­ние следует обращать на отбор проб воды. Его следует выполнять, тщательно придерживаясь следующих основных правил: проба дол­жна быть взята так, чтобы она отражала условия среды в водоеме; отбор проб, хранение и транспортирование не должны приводить к изменениям в содержании определяемых компонентов или в свой­ствах воды; объем пробы должен быть достаточным для определе­ния всех намеченных компонентов (0,5—2,0 л).

Место для отбора пробы выбирают в соответствии с целью ана­лиза. Вода озер, водохранилищ и больших по площади прудов не­однородна по своему составу, поэтому пробы отбирают на разных участках и с различных глубин в одних и тех же местах. На рыбовод­ных прудах должны быть определены стационарные точки для взя­тия проб воды.

В нерестовых прудах это может быть одна точка, в выростных и нагульных в зависимости от площади и конфигурации — обычно 2—4 точки.

При контроле за зимовкой рыбы пробы отбирают в головном пруду, в водопадающем канале, в зимовальных прудах, в месте по­дачи воды из канала и у водоспуска. При небольших глубинах водо­ема пробы отбирают под поверхностью и у дна (0,2—0,5 м от дна). Если водоем имеет значительную глубину, то пробы отбирают на стандартных горизонтах: 0,5; 2; 5; 10; 20 м и т. д.

Пробы воды для химического анализа отбирают с помощью спе­циальных приборов — батометров (рис. 20). Существует несколько конструкций батометров. В основе батометра, изготовляемого из ме­талла или органического стекла, лежит полый цилиндр, снабжен­ный плотно прилегающими крышками. При погружении прибора в воду цилиндр открыт и вода свободно проходит через него. Когда батометр достигает заданной глубины, крышки закрывают и при­бор поднимают на поверхность. Из батометра воду переливают в склянки с помощью резинового шланга.

Склянки предварительно должны быть тщательно вымыты, вы­сушены и пронумерованы. Для определения растворенных в воде газов используют склянки с притертыми пробками. Для хранения и транспортирования проб воды на общий анализ применяют также полиэтиленовую посуду. При отсутствии батометра пробы можно отбирать в бутыль, которую опускают на заданную глубину с помо­щью специального приспособления, например шеста. Для умень-

б

Рис. 20. Приборы для определения физических свойств и отбора проб воды: а — термометр; б—диск Секки; в — бутыль с шестом; г — батометр

шения перемешивания пробы воды с воздухом, находящимся в бу­тыли, в горлышко вставляют пробку с двумя трубочками, одна тру­бочка почти достигает дна, другая заканчивается сразу под пробкой (через нее из бутыли выходит воздух).

Пробы воды для определения кислорода помещают в специаль­ные кислородные склянки и фиксируют сразу на месте отбора. Од­новременно из батометра берут воду для определения СО₂ и рН. После этого берут пробу воды на общий анализ.

Если нельзя провести химический анализ воды сразу или в день взятия воды, то пробу воды необходимо законсервировать, с тем чтобы избежать изменений в ее химическом составе. При этом сро­ки определений могут составлять 2—3 сут.

При проведении гидрохимических исследований особое внима­ние следует обращать на систематическую регистрацию всех этапов работы. В полевом дневнике следует отмечать дату, номер пруда и станции, глубину, с которой взята проба, номера склянок, темпера­туру и прозрачность воды, а также метеорологические условия в мо­мент взятия пробы. В лаборатории необходимо вести рабочий жур­нал, где фиксируют результаты исследований.