1.4. Оценка экологического состояния водоема и интенсивности процессов самоочищение по величине продукции и деструкции органического вещества.

Процессы жизнедеятельности водных организмов связанны с образованием и разрушением сложных органических веществ и сопровождаются изменением качественного состава воды по содержанию таких соединений, как О₂ и СО₂, минеральных, биогенных (нитратов, нитритов, аммонийных ионов, фосфатов, микроэлементов, токсичных веществ, а также С-орг, N-opг, P-oрг и отдельных групп и классов органических веществ.

Содержание вышеперечисленных соединений может увеличиваться и уменьшатся в зависимости от преобладания процессов продукции или деструкции.

Валовая продукция – это суммарное количество органического вещества в определенный момент в воде.

«Чистая» продукция-это прирост органического вещества за сутки

Величина валовой продукции и «чистой» продукции характеризует интенсивность фотосинтеза:

CO₂+H₂O-CH₂O+O₂

Деструкция - это распад органического вещества под воздействием гетеротрофных организмов главным образом бактерий.

Величина деструкции характеризует интенсивность распада органических веществ

CH₂O+O₂-CO₂+H₂O

Величины их концентрации служат критерием для ориентировочной оценки гидрохимической обстановки в водоеме и используются как показатели эвтрофикации и загрязненности вод.

В зависимости от трофии водоема продукция может колебаться от 0,05 до 18,8 мгО₂/л, В зависимости от величины продукции: водоемы делятся по трофии:

• Евтрофные (2-18,8мг O₂/л)

• Мезотрофные (1-2)

• Олиготрофные (0,05-0,08)

• Дистрофные (менее 0,05)

Таким образом, наибольшие величины продукции наблюдаются в евтрофных водоемах, наименьшие в олиготрофных и дистрофных водоемах.

Величина деструкции должна быть меньше величины продукции и составлять от 0,05 до 9,8 мг О₂/л..

Основным методом определения первичной продукции органических веществ в природных водоемах и деструкции является кислородный метод.

Принцип кислородного метода заключается в измерении содержания О₂ выделенного в процессе фотосинтеза. Выделение кислорода сопровождается усвоением СО₂, необходимым для синтеза органических веществ. Поэтому по количеству выделяемого О₂ можно определить количество вновь образованного органического вещества

1.4.1. Методика определении продукции и деструкции органического вещества по изменению содержания о2

Сущность метода заключается в изменении содержания кислорода через 24 часа в замкнутом объеме воды.

Принцип метода. Для определения продукционно-деструкционных характеристик применяют метод Винберга, который основан на измерении фотосинтеза фитопланктона по разнице кислорода, образованного в результате фотосинтеза за определенный отрезок времени. Кислородная модификация скляночного метода основана на уравнении фотосинтеза:

↓CO₂ +H₂O ↔ (CH₂O)+O₂↑

Количество потребленной углекислоты или количества выделившегося при фотосинтезе кислорода пропорционально количеству образованного органического вещества. В темноте реакция идет в обратном направлении – процесс дыхания (деструкции) разложения органического вещества с потреблением кислорода и выделением углекислоты.

Подготовка, отбор, экспонирование и фиксация проб.

Для определения первичной продукции используют химические склянки с притертыми пробками объемом 100-200 см³, для определения деструкции склянки помещают в мешочки из черной материи.

Отбор проб проводят с подповерхностного горизонта и далее через каждый метр. На одном горизонте обычно ставят на экспонирование 2….3 светлых склянки и одну темную. Экспонировать склянки рекомендуется в первую или во вторую половину дня на 6 часов. После того, как склянки поставлены на экспонирование, фиксируют пробы для определения начальной концентрации кислорода. Расчет первичной продукции проводят по следующим формулам

Валовая продукция

P_вал=V_c – V_m

T

Читая продукция

P_чис=V_c – V_c^h

T

Деструкция

D= V_c^h-V_m

T

Где V_c^h- начальное содержание кислорода в склянке перед экспонированием V_c - количества кислорода в светлой склянке после экспонирования V_m – количества кислорода в темной склянке после экспонирования t- время экспозиции, час.

Данные по интенсивности продукционно-деструкционных процессов можно также использовать для вычисления индекса самоочищения, который представляет собой отношение валовой и первичной продукции к суммарной деструкции планктона.

Индекс самоочищения. Отношение валовой продукции к суммарной деструкции планктона за сутки является функциональным гидробиологическим показателем. Низкие значения индекса (менее 1) свидетельствуют о превышении потребления кислорода над его продуцированием, в результате чего создается неблагоприятный для переработки загрязнений кислородный режим. Значения выше 1 характеризуют интенсивно идущие процессы окисления органического вещества. Вместе с тем при регулярном превышении продукции над деструкцией (A/R>1) происходит биологическое загрязнение за счет первично продуцированного остаточного органического вещества. [18]