9. Изменения водных экосистем при антропогенном загрязнении. Что такое сапробность и токсобность
Понятие «качество воды» подразумевает комплексную оценку, которая включает гидрохимические и гидробиологические характеристики. В настоящее время продолжает использоваться традиционный подход к оценке качества воды, основанный на определении только ряда химических показателей (см. таблицу). Это не позволяет оценить изменения в водной экосистеме, оценить степень ее нарушенности, выяснить механизм нарушения и дать прогноз дальнейшего изменения в экосистеме. Такие задачи можно решить, используя методы биоиндикации.
В водоемах с наиболее «чистой»* водой, содержащей низкие концентрации биогенных и органических веществ, количество видов гидробионтов и их обилие обычно ниже, чем в тех водоемах, где органические вещества, соединения азота и фосфора присутствуют в умеренных концентрациях. Для многих водных организмов, обитающих в мезо- и эвтрофных водах, умеренный уровень загрязнения является нормальным состоянием среды обитания. Часть таких видов вполне может служить индикаторами загрязнения воды органическими и биогенными веществами. Другая часть видов, обитающих в узких пределах условий окружающей среды, не выдерживают даже небольшого загрязнения и исчезает — такие виды являются хорошими индикаторами низких уровней загрязнения.
| Степень сапробности
| Состояние водоема
| Класс качества воды
| Аммонийный азот, ммг/л
| Азот нитратов, мг/л
| Фосфаты, мг/л
| Кислород(% насыщения)
| ББПК, мг/л
| Coli-индекс (клеток на мл)
| | Олигосапробная зона
| Чистое
| 1-2
| <<0,04
| <0,03
| <0,05
| 90-100
| 0-3,3
| < 50
| | Бетамезосапробная зона
| Умеренно загрязненное
|
| 0,04-0,08
| 0,03-0,05
| 0,05-0,07
| 80-90
| 3,3-5
| 50-100
| | Альфамезосапробная зона
| Загрязненное
|
| 0,08-1,5
| 0,05-1,0
| 0,07-0,1
| 50-80
| 5-7,7
| 100-1000
| | Полисапробная зона
| Грязное, очень грязное
| 5-6
| 1,5-5,0
| 1,0-8,0
| 0,1-0,3
| 5-50
| 7,7-10
| 1000-20000
| По мере поступления органических и биогенных веществ происходит постепенное изменение химического состава воды, видового состава гидробионтов, происходит перестройка структуры и функций экосистемы в целом. В начале процесса загрязнения изменения в экосистеме незначительны и обратимы. В дальнейшем экосистема увеличивает свою способность к переработке поступающих веществ, но до определенного предела. Его превышение приводит к деградации и полному разрушению экосистемы.
Важнейшей комплексной характеристикой состояния водоема является уровень его сапробности.
Сапробность — характеристика водоема, показывающая уровень его загрязненности органическими веществами и продуктами их распада. По нарастанию количества органических веществ различают водоемы олигосапробные (практически незагрязненные), бета-мезосапробные (слабо или умеренно загрязненные), альфа-мезосапробные (загрязненные) и полисапробные — сильно загрязненные органикой (см. таблицу). Как правило, высокие концентрации органических веществ в водоемах вызываются сбросом в них сточных вод бытового и сельскохозяйственного происхождения. Под сапробностью какого-либо вида животных или растений понимают его способность обитать в воде с соответствующим уровнем органического загрязнения.
БПК — биохимическое потребление кислорода. Показатель степени загрязнения воды органикой. Это количество кислорода, необходимое микроорганизмам для окисления содержащихся в воде органических веществ (чем больше в воде органики, тем больше кислорода требуется на ее окисление).
Coli-индекс — количество кишечных палочек, один из показателей бактериального загрязненияОт олигосапробной к полисапробной зоне ухудшаются многие важные для водных обитателей показатели: уменьшается содержание растворенного в воде кислорода, необходимого для дыхания гидробионтов, нитраты превращаются в более токсичные нитриты и аммонийные соединения. Сульфаты переходят в сульфиты и далее в сульфиды вплоть до образования сероводорода. При этом уменьшается количество видов живых существ, требовательных к содержанию кислорода, вплоть до полного их исчезновения. В то же время виды, способные выдержать изменение химического состава воды и недостаток кислорода, могут даже увеличить свою численность за счет притока питательных веществ и исчезновения конкурентов.
Этот процесс называется антропогенным эвтрофированием водоема.
По мере дальнейшего загрязнения ситуация ухудшается: исчезает все больше видов, нарушаются пищевые связи, нарушаются круговороты веществ и использование энергии в системе. Снижается устойчивость экосистемы, ее способность к переработке веществ и «самоочищению», экосистема деградирует. По разнообразию отмеченных в водоеме видов-индикаторов и их обилию определяют уровень сапробности водоема
Попадание в водоем токсичных веществ вызывает, как правило, процессы деградации экосистемы, выраженность которых зависит от свойств токсиканта, его концентрации, степени разбавления, скорости разложения токсичного вещества, времени воздействия и ряда других причин. К токсичным веществам относятся соединения тяжелых металлов (прежде всего ртути, свинца, кадмия, меди, цинка, олова и хрома), хлорорганические, фосфороорганические и другие пестициды, нефть и продукты ее переработки, синтетические поверхностно-активные вещества, кислоты, фенолы и другие соединения.
Комплексная характеристика качества воды, характеризующая ее загрязненность токсичными веществами, — токсобность
|
