Определение загрязненности водоема путем биоиндикации

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство среднего образования Российской Федерации

Марийский Государственный Технический Университет

Контрольная работа по теме:

Определение загрязненности водоема путем биоиндикации

г. Йошкар-Ола

2000

Введение

Чистая вода - необходимое условие жизни человека. Природные водоемы тесно связаны со всей окружающей средой, и в них попадают разнообразные загрязняющие вещества, начиная от почвы, смываемой дождями или талыми водами, и кончая отходами различных производств. Загрязнение водоемов усиливается в последнее время, снижая хозяйственные свойства воды и отражаясь на всем водном населении.

Кроме антропогенного, происходит и естественное загрязнение воды. Оно обусловлено как отмиранием и разложением ряда гидробионтов, так и прижизненным выделением органических веществ некоторыми водорослями. Однако, выделяя кислород при фотосинтезе, водоросли обуславливают самоочищение воды от органических веществ.

Для использования воды в хозяйственно-бытовых целях необходимо знать ее качество, в первую очередь наличие и степень загрязнения.

Современный мониторинг водоемов ограничивается проведением анализов физико-химических свойств воды, что не дает полной картины экологического состояния водных объектов.

Проведение гидробиологических исследований позволяет не только расширить зону мониторинга, но и определить степень влияния загрязнения на биоту водоемов.

Хорошие результаты дает биологическая индикация свойств воды, основанная на тесной зависимости водного биоценоза от свойств воды. Для биоиндикации используются разные обитатели водоема, которые служат в этом случае биоиндикаторами.

Главная идея биомониторинга состоит в том, что водные организмы отражают сложившиеся в водоеме условия среды, и те виды, для которых эти условия не благоприятны, выпадают, заменяясь новыми видами с иными потребностями.

Цель данной работы - определение загрязненности водоема путем биоиндикации.

Под сапробностью понимают степень распада органических веществ в загрязненных водах.

В водоеме сапробность развивается в двух противоположных направлениях. Первое - от чистого водоема к загрязненному: олиго-сапробность бета-мезосапробность альфа-мезосапробность полисапробность, эти зоны принято обозначать греческими буквами о m m . Второе - в обратном направлении - от загрязненного водоема к чистому: m m о, это результат процессов самоочищения.

Организмы, обитающие в загрязненных водоемах, называют сапробионтами или сапробными организмами. Они могут служить индикаторами (показателями) загрязнения, или различных ступеней разложения органического вещества в водоеме. Распад органических загрязнений в водоеме приводит к потреблению кислорода и накоплению ядовитых продуктов распада (углекислота, сероводород, органические кислоты и др.). Способность организмов обитать в условиях разной степени сапробности объясняется потребностью в органическом питании и выносливостью к вредным веществам, образующимся в процессе разложения органического вещества.

Организмы водоема относятся к планктону и бентосу, ряд из них составляет перифитон (обрастание). Наиболее характерными для оценки загрязнения водоема являются бентос и обрастание. В состав биоценозов бентоса входят все формы растений и животных, которые своей жизнью тесно связаны с дном водоема. Организмы зообентоса принято разделять в зависимости от размещения и способов лова на макробентос, мезобентос, микробентос. Организмы обрастаний, поскольку они связаны с дном, также можно отнести к бентосу. Фитобентос представлен в водоеме макрофитами (высшая водная растительность) и микроводорослями (мелкие одноклеточные, нитчатые и колониальные низшие водоросли). В планктон включают те формы животных и растений, которые проводят всю жизнь во взвешенном состоянии в толще воды водоема. К фитопланктону принадлежат микроводоросли, к зоопланктону - животные.

Обзор литературы

Методы изучения изменения состояния окружающей природной среды с помощью организмов-биоиндикаторов в настоящее время получили довольно широкое распространение. Применение для целей определения состояния окружающей среды живых организмов (растений, животных, микроорганизмов, грибов и лишайников) связано с тем, что некоторые из них весьма чувствительны и избирательны к различным факторам среды обитания (климатическим и погодным условиям, химическому составу воздуха, почв и воды). Вследствие своей способности переносить неблагоприятное влияние того или иного фактора среды, так называемой “экологической выносливости”, живые организмы могут существовать только в определенных границах (диапазонах) действия этих факторов. Так, состав планктона и бентоса в водоемах, с одной стороны, свидетельствует о степени благоприятности условий обитания в данной зоне, а с другой - характеризует локальные условия обитания. (11)

Наиболее широко биоиндикация применяется для оценки степени и характера загрязнения поверхностных вод, используемых для питьевого водоснабжения и хозяйственных целей, а также для биотестирования сточных вод разной степени очистки.

При выборе биоиндикаторов, по мнению Ю. Одума (9), необходимо учитывать следующее:

1. Стенотопные виды (т.е. виды, приспособленные к существованию в строго определенных условиях), более редкие в сообществах, как правило, являются лучшими индикаторами, чем эвритопные (широко распространенные, обладающие широким диапазоном экологической выносливости).

2. Более крупные виды являются обычно лучшими индикаторами, чем мелкие, так как скорость оборота последних в биоценозах выше и они могут не попасть в пробу в момент исследования (при наблюдениях с длительной периодичностью).

3. При выделении вида (или группы видов), используемого в качестве индикатора воздействия того или иного фактора, необходимо иметь полевые и экспериментальные сведения о лимитирующих значениях данного фактора, с учетом возможных компенсаторных реакций организма и толерантности вида (группы видов).

4. Численное соотношение разных видов (популяций или сообществ) более показательно и является более надежным индикатором, чем численность одного вида.

Биоиндикацию сред (почвы, воздуха, воды) наиболее конструктивно использовать одновременно с инструментальным контролем за состоянием окружающей природной среды, применяемом при мониторинге источников (объектов) загрязнения. В данном случае живые организмы-биоиндикаторы могут служить в качестве “биодатчиков” загрязнения экосистем, позволяющих выяснить, с одной стороны, масштабы и закономерности накопления загрязняющих веществ в живых организмах, а с другой - выявить потенциальные источники попадания загрязняющих веществ в более высокие звенья пищевых цепей.

Объект и методы исследования

Объектом исследования являлась река Малая Кокшага в черте города. Пробы воды брали в двух точках: выше и ниже городских стоков.

Для полной биологической характеристики водоема учитывали сообщества: перифитон, планктон и бентос.

Организмы обрастаний собирали водным сачком (крупные водоросли) и скребком. Фиксировали формалином.

Организмы бентоса (контактная зона: ил - вода) собирали трубчатым дночерпателем на площади приблизительно 1 м. Микроскопировали в свежем виде на предметном стекле.

Планктон концентрировали отстойным методом: к 0,5 л воды, взятой из водоема, добавляли 20 мл формалина и давали пробе отстояться (7-10 дней). При этом планктон осаждался, а лишнюю воду удаляли.

Количественный учет организмов проводили общепринятыми в водной микробиологии методами (8). 10 мл образца, содержащего примерно пробы и воды, переносили в чашку Петри и рассматривали под микроскопом при 120-кратном увеличении (815). Более мелкие объекты микроскопировали. Для этого на предметное стекло помещали 1 мл взятой пробы, покрывали предметным стеклом 2424 и рассматривали при большом увеличении микроскопа 600 (1540).

Просматривали 50 полей зрения не менее чем на 3 препаратах. Результаты выражали в количестве клеток на 1 мл воды. Число организмов оценивали по шкале частот после перечисления на 100 полей зрения соответственно категориям крупности:

I категория - организмы размером до 50 мкм;

II категория - то же, 50-200 мкм;

III категория - то же, 200-1000 мкм.

Размеры организмов определяли с помощью окуляр-микрометра.

Частоту встречаемости учитывали по девятибальной шестиступенчатой шкале частот со следующими обозначениями:

1- очень редко; 2-редко; 3-нередко; 5- часто; 7- очень часто; 9- масса. (7)

Виды организмов устанавливали по определителям, указанным в списке литературы. Индекс сапробности водоема вычисляли по методу Пантле и Букка. (7)

Данный метод позволяет сравнить состояние водоема в различных пунктах по продольному профилю реки и представить результаты в цифровом и графическом виде.

Зонам сапробности s придается цифровое значение от 1 до 4 в порядке возрастания загрязнения.

Определяется также частота встречаемости h организмов в сообществе. Обе величины входят в формулу для вычисления индекса сапробности: Ind s = (sh)/h.

Сапробность организмов-индикаторов определяли по спискам, приведенным выше. (7)

Средний индекс сапробности для каждого участка водоема получают выводя среднее арифметическое из индексов разных сообществ (бентос+ планктон+ обрастание и т.д.).

Результаты исследований

В результате проведенных исследований было установлено, что до стоков в сообществе перифитон преобладали виды, обитающие в -мезосапробной зоне - Tuplotes charon, Stylaria lacustris. Индекс сапробности S= 2,5. После стоков преобладали виды, обитающие в более загрязненных -мезо- и полисапробной зонах (Colpidium colpoda, Navicula apiculata, Nitzsehia palea). Индекс сапробности S= 3,2.

Зона планктона до стоков отличалась относительным разнообразием организмов, обитающих в чистых и умеренно загрязненных водоемах (Gomphonema celvi, Euglena acus). После стоков разнообразие видов планктона и их численность снижалась. Индекс сапробности S увеличивался от 2,3 до стоков, до 3,0 после стоков.

Сообщество бентос отличалось наибольшим видовым разнообразием. Преобладали виды, обитающие в чистой олиго-сапробной (Cybella cesatii, Volvox globator) и умеренно-загрязненной -мезосапробной (Sinebra ulna, Paramecium caudatum) зонах. Однако количество их было не велико. После стоков число видов резко снижалось до двух, но численность оставалась достаточно высокой. Индекс сапробности до стоков S= 2,4; после стоков S=3,2.

Средний индекс сапробности водоема до стоков

S= S+S+S= 2,4; после стоков - 3,2.

Проба I.: в черте города (до стоков). Дата: 21.06.2000.

Определение сапробности по методу Пантле и Букка.

1. Зона перифитона (обрастания).

h = 8, sh = 20; S= sh/ h = 20/8 = 2,5.

2. Зона планктона.

h = 9, sh = 21; S= sh/ h = 21/9 = 2,23.

3. Зона бентоса

h = 10, sh = 23,5; S= sh/ h = 23,5/10 = 2,35.

Sср.=(S+ S+S)/3=(2,5+2,23+2,35)/3=2,39.

Проба I: в черте города (до стоков). Дата: 21.06.2000.

Определение сапробности по методу Пантле и Букка.

1. Зона перифитона (обрастания).

сапробность биоиндикатор планктон бентос

h = 10, sh = 32; S= sh/ h = 32/10 = 3,2.

2. Зона планктона.

h = 5, sh = 15; S= sh/ h = 15/5 = 3,0.

3. Зона бентоса.

h = 10, sh = 23,5; S= sh/ h = 23,5/10 = 2,35.

Sср.=(S+ S+S)/3=(2,5+2,23+2,35)/3=2,39.

Заключение

В результате проведенных исследований определили степень загрязнения двух участков реки Малая Кокшага. Выяснили, что до стоков вода в реке относительно чистая, значение сапробности воды -мезосапробное. А после промышленных стоков вода в реке загрязнена, сапробность - -мезосапробная, незначительно приближается к полисапробной зоне. Таким образом современное состояние реки на обследованном участке можно оценить как мезосапробный водоток (умеренно-среднезагрязненный) с незначительной тенденцией сдвига в полисапробную зону.

Литература

1. Величенко Ю.П., Швецов М.М. Рациональное использование и охрана водных ресурсов. - М.: Россельхозиздат, 1980 - 224 с.

2. Матвеев В.А. Животный мир Марийской АССР. Беспозвоночные. Й-Ола: Марийское книжное изд-во,1991 -135 с.

3. Макрушин А.В. Биологический анализ качества вод. - М.: Изд-во АН СССР, 1974.

4. Унифицированные методы исследований качества вод.

5. Матвеев В.А., Ефремов П.Г. Животный мир Марийской АССР. Беспозвоночные. Й-Ола: Марийское книжное изд-во, 1988 - 110 с.

7.Методика проведения технологического контроля работы очистных сооружений городской канализации. - М.: Стройиздат, 1977 - 303 с.

8. Методы физиолого-биохимического исследования водорослей в гидробиологической практике. Под ред. А.В. Топачевского. - Киев: Изд-во “Наукова думка”, 1975.-247 с.

9. Одум Ю. Основы экологии. - М.: Мир, 1975. - 740 с.

10. Определитель пресноводных водорослей СССР. - М.: Изд-во “Советская наука”, 1951, вып. 4, 5, 6. - 619 с.

11. Экология родного края. Под ред. Г.Я. Ашихлиной. - Киров: Вятка, 1996. - 720 с.

Размещено на Allbest.ru