Приоритетные загрязнители водных экосистем, образующиеся в различных отраслях промышленности

(по В. И. Коробкину и Л. В. Передельскому, 2001)

Различают:

I. Первичное загрязнение водных объектов, возникающее в результате прямого попадания в воду того или иного поллютанта извне.

II. Вторичное загрязнение вод, возникающее при отмирании организмов, перешедших из загрязненной зоны в чистую – после гибели и разложения гидробионтов различные загрязнители, особенно химически стойкие, вновь переходят во внешнюю водную среду или накапливаются в донных отложениях. Большинство загрязняющих веществ переносится по пищевым цепям с одного трофического уровня на другой – тем самым они, вновь включаясь в биотический круговорот, в конечном счёте способны накапливаться в тканях рыб и других водных животных, служащих источником питания для человека.

Оценку загрязненности водных объектов можно дать при гидрохимическом и гидробиологическом анализе воды. Гидрохимический анализ включает:

ü газовый анализ воды;

ü анализ химического состава воды;

ü специальный токсикологический анализ воды, в ходе которого определяется содержание в ней пестицидов, нефтепродуктов, детергентов, тяжёлых металлов и других веществ;

ü микробиологический анализ.

Для экспертной оценки качества природных вод часто используется индекс загрязнения воды, аналогичный индексу загрязнения атмосферы и вычисляемый по формуле:

,

где

ИЗВ – индекс загрязнения воды;

i – загрязняющее вещество;

C_i– фактическая концентрация i-го загрязняющего вещества в воде;

ПДК_i – предельно допустимая концентрация (максимальная концентрация вещества, при которой не нарушаются процессы деструкции органического вещества, органолептические свойства воды, а также жизнедеятельность – выживаемость, рост, размножение, плодовитость и качество потомства – основных групп гидробионтов) i-го загрязняющего вещества в воде;

n – число гидрохимических показателей (обычно 6-7), характерных для данного водного объекта, включая обязательные – рН, содержание растворенного кислорода, биохимическое потребление кислорода и др.

В зависимости от величины индекса загрязнения воды участки водных объектов подразделяются на классы (табл. 13).

Таблица 13

Классификация загрязнения вод по индексу загрязнения воды (по А. Ю. Опекунову, 2006)

Известно несколько классификаций водоемов по степени загрязненности органическими веществами. Наиболее известна применяемая гидробиологами система сапробности (от латинского sapros – разложение), разработанная немецкими учеными Кольвитцем и Марссоном применительно к водам, загрязненным органическими бытовыми стоками. В соответствии с ней выделяются:

1. Полисапробная зона, которая наиболее загрязнена; в ней обильны сложные биохимические соединения и практически отсутствует свободный кислород. Поэтому биохимические процессы имеют восстановительный характер, а в воде накапливаются сероводород, углекислый газ, метан, аммиак и другие вещества. Основу населения полисапробной зоны составляют сапрофитные бактерии, численность которых достигает сотен миллионов клеток в 1 мл воды. Здесь многочисленны бесцветные жгутиковые и грибы, встречаются олигохеты и личинки мух. Общее число видов, обитающих в полисапробных водах, невелико, но они развиваются в огромных количествах.

2. α-мезосапробная зона, которая по гидрохимическим показателям близка к полисапробной, но отличается присутствием свободного кислорода. В результате распада органических соединений в воде данной зоны содержатся большие количества аммиака, а также амидокислот и аминокислот. Население α-мезосапробной зоны качественно бедно, его основу составляет меньшее число сапрофитных бактерий – десятки миллионов клеток в 1 мл воды. Здесь распространены бесцветные жгутиковые, грибы, инфузории, а также встречаются коловратки, отдельные представители зелёных и синезелёных водорослей. В донных осадках развиваются большие количества олигохет из семейства Tubificidae и личинок комаров Chironomus plumosus.

3. β-мезосапробная зона, отличающаяся преобладанием окислительных процессов над восстановительными. Благодаря интенсивному фотосинтезу многочисленных растений в данной зоне часто, особенно летом, наблюдается перенасыщение воды кислородом; в воде преобладают продукты минерализации органических веществ (аммонийные соединения, нитриты и нитраты), содержание органики мало. Численность сапрофитных бактерий не превышает 20-30 млн. клеток в 1 мл воды. Население β-мезосапробных вод отличается большим видовым разнообразием – многочисленны коловратки, низшие ракообразные, насекомые, моллюски и рыбы.

4. Олигосапробная зона, которая полностью свободна от загрязнений и, как правило, перенасыщена кислородом. Её население наиболее разнообразно в видовом отношении, но количественно гораздо беднее из-за нехватки биогенных элементов и органики.

В соответствии с более подробной классификацией органически загрязнённых вод, которую предложил В. Сладечек (1967 г.), они подразделяются на:

А) катаробные (чистые);

Б) лимносапробные (соответствующие всем степеням сапробности);

В) эвсапробные (сточные воды);

Г) транссапробные (воды с токсическими и радиоактивными веществами, с высокой температурой).

Различное отношение гидробионтов к степени загрязнения водных объектов обуславливают:

1) потребность организма в источнике питания – органических веществах;

2) уровень толерантности (выносливости) живых организмов, а также их способность существовать и адаптироваться в загрязненных водах.

Организмы, характерные для зон с различной сапробностью, получили название индикаторов сапробности. Это означает, что каждой зоне свойственны специфические группы организмов, по наличию которых можно судить о санитарном состоянии водных объектов. Однако идентификация степени загрязнения может быть осуществлена лишь при массовом развитии их в водах, поскольку экологическая пластичность гидробионтов по отношению к органическим веществам значительна.

Надежными индикаторами полисапробных вод являются многие бактерии (Sphaerotilus natans, Thiopolycoccus ruses и др.) и грибы. Сообщества нитчатых бактерий, грибов и простейших, развивающиеся при сильном органическом загрязнении, формируют слизистые образования.

К индикаторам α-мезосапробных вод относятся некоторые виды синезелёных водорослей (Oscillatoria), простейшие (Chladomonas fruticulosa, Podophria), коловратки (Brachionus plucatilis, Brachionus calyciflorus, Philodina), личинки двукрылых насекомых (Chironomus plumosus, Culex pipiens, Eristalis tenax).

В β-мезосапробной зоне биоиндикаторами являются простейшие (Tintidium flaviatile), коловратки (Keratella cochlearis, Filinis longiseta), личинки двукрылых (Endochironomus polypedium), а также ряски малая и трехдольная, роголистник темно-зеленый.

Среди индикаторов олигосапробных вод можно назвать ветвистоусых рачков (Bytotrephes longimanis, Daphnia longispina) и моллюска Dreissena polymorpha.

Почти не изученными являются организмы – показатели токсобного и сапротоксобного загрязнения. Известны лишь немногие виды, способные выдерживать высокие концентрации токсикантов (например, личинки двукрылых насекомых Cricotopus bicinetus способны развиваться при концентрации хрома до 25 мг/л, меди – до 2,2 мг/л, цианидов – до 3,2 мг/л, что в десятки и сотни раз превышает предельно допустимые концентрации этих загрязнителей).