Исследование качества воды

      Суммарный показатель химического загрязнения  вод, названный авторами «формализованным», рассчитывается по десяти соединениям, максимально превышающим ПДК.

      ПЗХ-10 рассчитывается только при выявлении  зон чрезвычайной экологической  ситуации и зон экологического бедствия.

      3. Комбинаторный индекс загрязненности.

      В гидрохимической практике используется несколько измененный, по сравнению с ИЗВ, метод интегральной оценки качества воды, по совокупности находящихся в ней загрязняющих веществ и частоты их обнаружения. В этом методе для каждого ингредиента на основе фактических концентраций рассчитываются баллы кратности превышения ПДК, повторяемости случаев превышения, общий оценочный балл.

      Ингредиенты, для которых величина общего оценочного балла больше или равна единице, выделяют как лимитирующие показатели загрязненности ( ЛПЗ). Комбинаторный индекс загрязненности рассчитывается как сумма общих оценочных баллов всех учитываемых ингредиентов. По величине комбинаторного индекса загрязненности устанавливается класс загрязненности воды.

      4. Методика НИИ гигиены им. Ф.Ф.  Эрисмана.

      Для определения степени загрязнения используется четыре критерия вредности, по каждому из которых сформирована определенная группа веществ и специфических показателей качества воды:

      - критерии санитарного режима, где  учитывается растворенный кислород, БПК5, ХПК и специфические загрязнения, нормируемые по влиянию на санитарный режим;

      - критерии органолептических свойств,  где учитывается запах, взвешенные  вещества, ХПК и специфические  загрязнения, нормируемые по органолептическому  признаку вредности;

      - критерий, учитывающий опасность санитарно-токсикологического загрязнения, шде учитывается ХПК и специфические загрязнения, нормируемые по санитарно-токсикологическому признаку;

      - эпидемиологический критерий, учитывающий  опасность микробного загрязнения.

      Степень загрязнения водоемов в зависимости от значений комплексных показателей, рассчитанных по лимитирующим признакам вредности:

      - допустимый (органолептический критерий- 1, критерий санитарного режима  – 1, санитарно-токсикологический  критерий – 1, эпидемиологический  критерий – 1);

      - умеренный (органолептический критерий- 1,0 – 1,5, критерий санитарного  режима – 1,0 – 3,0, санитарно-токсикологический  критерий – 1,0-3,0, эпидемиологический  критерий – 1,0-10,0);

      - высокий (органолептический критерий- 1,5 – 2,0, критерий санитарного режима – 3,0 – 6,0, санитарно-токсикологический критерий – 3,0-10,0, эпидемиологический критерий – 10,0-100,0);

      - чрезвычайно высокий (органолептический  критерий- >2, критерий санитарного  режима – >6, санитарно-токсикологический  критерий – >10, эпидемиологический критерий – >100);

      Существует  множество других методик оценки качества водоемов по комплексу гидрохимических  показателей ( метод классификации качества вод по В.П. Емельяновой, экотоксикологический критерий по Т.И. Моисеенко, комплексная оценка загрязненности вод по Г.Т. Фрумину и Л.В. Баркану и т.д.) 

      3.3 Гидробиологические методы

      Многообразие  реакций водных организмов на воздействие  загрязняющих веществ послужило  основой создания множества различных  вариантов гидробиологических методов  оценки качества природных вод. В настоящее время в России и за рубежом используются различные системы оценок, основанные на выделении показательных индикаторных организмов, определении микробиологических показателей качества воды, продукционных характеристик сообщества, а также анализа комплекса структурных и функциональных показателей состояния биоты.

      Широкое распространение получила классификация  степени загрязненности водоемов по содержащимся в них видам растений и животных, разработанная Колквитцем и Марсоном. Эта классификация, получившая название системы сапробности в  дальнейшем была усовершенствована и дополнена Никитинским и Долговым. По определению этих авторов сапробностью называется комплекс физиологических свойств данного организма, обуславливающий его способность развиваться в воде с тем или иным содержанием органических веществ, с той или иной степенью загрязнения.

      В зависимости от степени загрязнения  водя водоемов и их отдельных участков выделяют зоны сапробности:

      - полисапробная – IV класс чистоты

      - альфа-мезосапробная – III класс чистоты

      - бета-мезосапробная – II класс чистоты

      - олигосапробная  - I класс чистоты

      Полисапробная зона характеризуется большим содержанием  нестойких органических веществ  и продуктов их анаэробного распада. Альфа-мезосапробная зона характеризуется  началом анаэробного распада  органического вещества. Бета-мезосапробная присуща водоемам почти свободным от нестойких органических веществ. Олигосапробная зона характеризует практически чистые водоемы с небольшим содержанием нестойких органических веществ и продуктов их минерализации.

     Метод вычисления средней  сапробности биоценоза по Кнеппу (1995):

     Для применения этого метода нужны результаты качественной и количественной обработки  различных сообществ гидробионтов. Заполняют список видов с указанием  их обилия по семибалльной шкале.

     Затем суммируют баллы олигосапробной и в-мезосапробной зон и баллы а-мезосапробной и полисапробной зон, строят график, отражающий соотношение сумм баллов всех зон сапробности по перечному сечению реки.

     В результате соединения соответствующих  точек прямыми линиями получается фигура, состоящая из 4-х частей, которая показывает на каждой станции соотношение видов-индикаторов сапробности.

     Кроме визуальной оценки с присвоением  баллов обилия в качестве значений применяют конкретные величины численности  и биомассы индикаторных видов в  пробе. Индекс сапробности в ксеносапробной зоне равен 0-0,5; в олигосапробной зоне 0,5-1,5 (чистые воды); в в-мезосапробной - 1,51-2,50 (воды умеренного загрязнения);а-мезосапробной - 2,51-3,50 (тяжело загрязненные), полисапробной зоне 3,51-4,50 (очень тяжело загрязненные). Заключение об уровне загрязнения воды на створе делается по шестибалльной шкале.

     Из  биологических способов наибольшее распространение получила система  оценки состояния вод по индексу  токсобности (трофо-сапробности). Токсобность  указывает на приспособленность гидробионтов к различным воздействиям, благодаря существованию физиолого-биологических механизмов, выработанных в филогенезе.

     Степень загрязненности вод, адекватную токсобности  соответственно существующих гидрбионтов-индикаторов, определяется на основании экспериментальных и полевых исследований.

     Перспективной системой контроля за состоянием водных экосистем является оценка уровня накопления различных веществ в организмах гидробионтов.

     Наиболее  перспективным объектов для оценки состояния вод и экосистем, по нашему мнению, являются водоросли - первичное и очень информативное звено трофической цепи. Кроме того, в отличие от других групп гидробионтов, водоросли встречаются практически везде, где есть вода.

     При изменении содержания органических веществ в воде изменяется видовой состав водорослей и, как правило, их обилие, то есть виды которые, определенно реагируют на изменение условий окружающей среды, являются видами - индикаторами. 

      3.4 Микробиологические  методы

      Микроорганизмы, обитающие в водной толще, осуществляют процессы минерализации органических веществ, а также взаимопревращения соединений азота, фосфора, железа, марганца и др.

      Пробы для микробиологических анализов берут  в тех точках и в те же сроки, которые намечены для гидробиологических исследований. Обязательным условием микробиологических анализов является соблюдение стерильности. Поэтому пробу воды отбирают в стерильные бутылки, предварительно вымытые хромовой смесью. Отобранная проба закрывается ватной пробкой с марлевой салфеткой, поверх накладывается салфетка из жесткой бумаги и завязывается ниткой.

      Проба воды зачерпывается бутылкой, погружаемой  на глубину 5-10 см.

      - Прямые методы учета микроорганизмов

      При прямом микроскопировании воды количество обнаруживаемых микроорганизмов оказывается  небольшим. Поэтому для изучения морфологического разнообразия и оценок их общего числа в единице объема можно провести концентрацию пробы. Для этого используют мембранные фильтры с размерами пор 0,35;0,5;0,23;0,3;0,40 мкм. Перед использованием их кипятят в течение 20-30 минут в дистиллированной воде в закрытом сосуде, в котором их и сохраняют.

      Для фильтрации воды используют фильтры  Зейтца или иной конструкции. Фильтрацию осуществляют под вакуумом. Перед  фильтрацией в воду добавляют  акридин-оранж (0,4%) из расчета 0,01% в 0,02 м трисбуфере и выдерживают 3 минуты до полного окрашивания. Объем фильтруемой воды может быть от 10 до 20 мл в зависимости от типа водоема. Мембранный фильтр извлекают из фильтрующего аппарата и подсушивают на фильтровальной бумаге под стеклянным колпаком. После этого помещают на каплю иммерсионного масла на предметном стекле. Вторую каплю масла наносят сверху и прикрывают покровным стеклом. Препарат рассматривают в люминесцентном микроскопе.

      При использовании МБР или других люминесцентных микроскопов процедура подготовки пробы для счета иная. После отфильтровывания неокрашенной пробы фильтр подсушивают на фильтровальной бумаге на воздухе. Высушенные фильтры окрашивают карболовым эритрозином (5% эритрозин в 5% карболовой кислоты в 100 г воды) в течение 4-24 часов. Для этого в чашку Петри помещают кружок фильтровальной бумаги и увлажняют краской. На нее нижней строной кладут фильтры и закрывают крышкой. После окрашивания фильтры отмывают, перекладывая их на влажную фильтровальную бумагу до тех пор, пока фильтр будет оставлять на бумаге лишь розового цвета. При этом площадь фильтра должна быть розовой, а края бесцветными. Затем фильтр высушивают при комнатной температуре.

      Для подсчета численности микроорганизмов  фильтр переносят на предметное стекло в каплю иммерсионного масла (можно использовать 1/4 или 1/2 фильтра). Сверху наносят еще каплю масла и микроскопируют с перемещением сетчатого микрометра. Подсчет ведут в 20 полях зрения. Следует избегать подсчитывать микроорганизмы в близко расположенных полях зрения. В каждом поле зрения должно быть не менее 50 микробов, иначе число полей зрения необходимо увеличить.

      Расчет  численности бактерий проводится по формуле:

      N=Kn/V,

      где S - число бактерий в 1 мл воды;

      K=S/S1,

      где S - площадь фильтра, мкм2, S1 - площадь, на которой просчитываются клетки, мкм2; n - среднее число бактерий в одном поле зрения; V - объем профильтрованной воды, мл.

      Для определения биомассы бактерий необходимо провести измерение размеров клеток. Промеры используются для расчетов объемов клеток, которые приравниваются к подобным геометрическим фигурам (шар, цилиндр, эллипсоид). Для определения  среднего размера клеток делают примеры 10 клеток каждой размерной группы (крупные, средние, мелкие). Для поправки на "усыхание" полученный объем умножают на 1,6.

      - Учет микроорганизмов с применением питательных сред

      Выделение микроорганизмов и их учет производится высевом проб в жидкие и агаризированные питательные среды. Посевы способом вливания или рассевом на поверхности. В первом случае в чашку вносят 0,1 см3 пробы воды и заливают теплым агаром круговыми вращениями чашки по столу. При рассеве по поверхности агара шпателем, равномерно распределяя ее. Высевы дублируют 2-3 раза. Засеянные чашки выдерживают в термостате при температуре 30-35 С. После прорастания колоний производят их подсчет. Время инкубации для учета разных групп микроорганизмов оказывается разным.

      - Учет сапрофитных бактерий

      Для учета используют питательный агар (МПА). Готовят его на мясном бульоне, добавляя на 1 л 10 г пептана, 5г NaCl и 20г агар-агара. Посевы делаются таким образом, чтобы на чашке росло не меньше 40 и не больше 100 колоний бактерий.

      - Учет олиготрофных бактерий

      В качестве питательной среды используется агаризированная вода из водоема. В  среду вносят агар для получения 1,5-2% раствора. Учет производится после 1-10 дней инкубации заселенных чашек  при температуре 30 С.