2.1.3 Система сапробности и ее применение для оценки степени загрязнения водоемов

Для оценки санитарного состояния водоема используется гидробиологический метод, основанный на изучении видового и количественного состава водных организмов биоценозов. На основании полученных данных можно сделать вывод о степени и продолжительности загрязнения водоема и о его способности к самоочищению.

Биологический метод исследования водоемов основан на том, что отдельные группы гидробионтов могут жить только при определенной степени загрязнения водоема органическими веществами [32, 33].

Классификация степени загрязнения водоемов органическими веществами в зависимости от обитания в них различных групп организмов предложена Р. Кольквитцем и М. Марссоном [цит. по 26]. В зависимости от степени загрязнения воды выделяют следующие зоны сапробности: полисапробную (p); α- мезосапробную (αm), β- мезосапробную (βm) и олигосапробную (o). Иногда выделяют пятую зону – катаробную (k), соответствующую самым чистым водам [26].

Полисапробная зона (зона сильного загрязнения) соответствует свежему загрязнению водоема бытовыми сточными водами. Она характеризуется наличием большого количества сложных белковых соединений. Свободный кислород отсутствует, поэтому протекают биохимические процессы, имеющие восстановительный характер. В результате разложения органических соединений образуются сероводород, метан, диоксид углерода, аммиак. Резко выраженные неблагоприятные условия среды ведут к ограничению числа видов в растительном и животном населении водоема. Общее количество видов 30-36, возможны колебания видового состава в зависимости от времени года. Основными обитателями являются бактерии, количество которых достигает сотен миллионов в 1мл воды. Наряду с бактериями в этой зоне развиваются бесцветные жгутиковые, грибы, в иле находятся малощетинковые черви – тубифициды. Очень много серобактерий и инфузорий. Все обитатели полисапробной зоны по способу питания относятся к гетеротрофам [5].

α-Мезосапробная зона характеризуется большей степенью распада органических веществ. В воде появляется небольшое количество кислорода, который обусловливает протекание окислительно-восстановительных процессов. В результате распада белковых соединений содержится большое количество аминокислот, аммиака. Сероводород и диоксид углерода присутствуют в незначительном количестве. В этой зоне появляются фотосинтезирующие формы микроорганизмов. Количество бактерий исчисляется сотнями тысяч в 1мл. Широко распространены жгутиковые, грибы, инфузории. Встречаются некоторые виды синезеленых и зеленых водорослей и коловратки. В иле находятся тубифициды. Общее число видов 70-76 (приложение В).

β-Мезосапробная зона характеризуется наличием продуктов минерализации органических соединений – аммонийных солей, нитратов, нитритов. Содержание органических веществ невелико. В воде имеется достаточное количество растворенного кислорода, характер протекающих процессов – окислительный. По сравнению с предыдущими зонами резко увеличивается количество видов (116-133) с одновременным уменьшением количества особей одного вида. Количество бактерий исчисляется десятками тысяч в 1мл. Показательным для зоны является преобладание зеленых, диатомовых, синезеленых водорослей. Широко представлены коловратки, инфузории, низшие ракообразные, насекомые, рыбы. Эта зона соответствует качеству воды прудов, водохранилищ со стабильным санитарным режимом, рек.

Олигосапробная зона – зона чистой воды – характеризуется окончанием окисления органических веществ, поступивших в водоем. Азот присутствует преимущественно в форме нитратов. Вода может быть перенасыщена кислородом. Разнообразен видовой состав водных организмов (более 163). Среди фитопланктона преобладают диатомовые водоросли. Бентические организмы представлены высшими ракообразными, губками. Очень разнообразно рыбное население. Количество бактерий невелико (до 1000 в 1мл).

Катаробная зона отличается крайне незначительным содержанием органических веществ. К этой зоне относятся грунтовые, пластовые, минеральные воды, очищенные природные воды, обработанные хлором, озоном.

Для более точного определения степени загрязнения водоемов с учетом промышленных стоков система сапробности была уточнена Г. Либманном [цит по 26, 34], который ввел в систему промежуточные зоны, доведя их общее количество до семи. В классической системе сапробности не учитывается влияние токсичных веществ, попадающих в водоем, на жизнедеятельность микроорганизмов – биоиндикаторов загрязнения, так как зоны сапробности характеризуются отношением микроорганизмов к количеству растворенного кислорода. Поэтому для оценки влияния токсичных веществ на процесс самоочищения водоема были предложены три шкалы оценки загрязнения: по степени сапробности, токсобности, сапротоксобности. Токсобность характеризует свойства водных организмов выживать в водах с различной степенью загрязнения токсичными веществами. Аналогично зонам сапробности выделяют поли-, мезо-, олиготоксобные зоны. Водоемы или их зоны, в которых невозможна жизнедеятельность водных организмов из-за высокого загрязнения токсичными примесями, относятся к гипертоксобным. В. Сладочек предложил систему сапробности, в которой выделяется 12 зон сапробности [26, 34].

Биологический анализ водоема производится путем регулярного осмотра определенных его участков, отбора проб для изучения планктона, бентоса и перифитона. Биологический метод не требует проведения длительных анализов и наличия большой хорошо оснащенной лаборатории, к тому же он позволяет изучать все население водоема в целом: население дна, толщи воды, прибрежной растительности, подводных обрастаний. В то же время, данные химического и бактериологического методов основаны лишь на результатах анализа отдельных, небольших проб воды [5, 35].