Гидробиологический контроль качества воды – важнейшая составная часть экологического мониторинга поверхностных вод. Важным компонентом гидробиологического контроля является биоиндикация (биодиагностика) – оценка качества воды, уровня и характера загрязнённости водоема по растительному и животному населению водоемов [4, с.74].
По мере возрастания антропогенной загрязненности водоемов увеличивались и усилия по исследованию этого явления. Появилась потребность в более или менее универсальном показателе загрязнения – причем таком, который поддавался бы относительно простой оценке и при этом имел бы прогностическую ценность – то есть отражал реальное качество воды и пригодность ее для различных хозяйственных целей.
Наиболее практичный критерий предложили биологи, показавшие, что водные организмы, как правило, реагируют на уровень загрязнения в целом, независимо от конкретных источников загрязнения. Уже в 1908-1909 гг. Кольквитц и Марссон разделили ряд изученных ими гидробионтов по степени чувствительности к загрязнению, а сами водоемы – на классы загрязненности, соответствующие определенным группам обитателей. Сама мера загрязнения (и мера чувствительности гидробионта к нему) получила название сапробности.
Сапробные организмы – это животные и растения, которые обитают в водоемах загрязненных органическими веществами. Сапробность озера – это степень его загрязнения.
Английские ученые Р. Кольквитц и М. Марссон по степени загрязненности вод органическими веществами классифицируют водоемы на:
• полисапробные – органических веществ много, кислорода нет; происходит расщепление белков и углеводов;
• мезосапробные – неразложившиеся белки отсутствуют, зато присутствуют сероводород, диоксид углерода и кислород, так как происходит минерализация органических веществ;
альфа-мезосапробные – вода умеренно загрязнена органическими веществами, есть аммиак и аминосоединения, кислорода мало;
бета-мезосапробные – органических загрязнителей мало; кроме аммиака, есть продукты его окисления (азотная и азотистая кислоты), много кислорода;
• олигосапробные – практически нет растворенных органических веществ, кислорода много, вода чистая [10, с.99].
Предложенная концепция сапробности стала основой для биоиндикации – оценки качеств (и загрязнения) воды и водоемов (главным образом пресных) в целом по составу обитающих там организмов.
Особенно часто для биоиндикации применяются индексы, учитывающие присутствие, обилие и соотношение представителей макрозообентоса.
Среди биоиндикационных методов определения сапробности водоемов
широко применяется также метод Майера.
Данная методика подходитдля любых типов водоемов. Она более простая и имеет большое преимущество — в ней не надо определять беспозвоночных с точностью до вида. Метод основан на том, что различные группы водных беспозвоночных приурочены к водоемам с определенной степенью загрязненности. При этом организмы-индикаторы относят к одному из трех разделов, представленных в (таблице 1.1).
Таблица 1.1 - Индикаторные группы беспозвоночных животных
Обитатели чистых вод, Х | Организмы средней чувствительности, Y | Обитатели загрязненных водоемов, Z |
Личинки веснянок Личинки поденок Личинки ручейников Личинки вислокрылок Двустворчатые моллюски | Бокоплав Речной рак Личинки стрекоз Личинки комаров-долгоножек Моллюски-катушки, моллюски-живородки | Личинки комаров-звонцов Пиявки Водяной ослик Прудовики Личинки мошки Малощетинковые черви |
Чтобы рассчитать суммарное значение нужно отметить, какие из приведенных в (таблице 1.1) групп организмов были обнаружены в пробах. По значению суммы S (в баллах) индикаторных групп животных, оценивают степень загрязненности водоема таблица 1.2.
Таблица 1.2 - Значение индекса Майера
Значение суммы,S | Класс качества воды | Сапробность водоема |
>22 | 1 класс | олигосапробный |
17-21 | 2 класс | олигосапробный |
11-16 | 3 класс | бета-мезосапробный |
<11 | 4-5 класс | альфа-мезосапробный или полисапробный |
• более 22 баллов — водоем чистый и имеет 1 класс качества;
• 17-21 баллов — 2 класс качества;
• 11-16 баллов — умеренная загрязненность водоема, 3 класс качества;
• менее 11 — водоем грязный, 4 -5 класс качества.
Так же при помощи индекса Майера можно определить классы качества воды, всего их выделяют пять:
1 класс - экологически полноценные, могут использоваться для питья, рекреации, рыбоводства и орошения.
2 класс - экологически полноценные, имеют питьевое значение, могут использоваться для рекреации, рыбоводства и орошения.
3 класс - экологически полноценные, могут использоваться для питья с предварительной очисткой, а также рыбоводства и орошения.
4 класс - экологически неблагополучны, имеют ограниченное применение в рыбоводстве и орошении, пригодны для технических целей.
5 класс - экологически неблагополучны, имеют техническое значение.
Простота и универсальность метода Майера дают возможность быстро оценить состояние исследуемого озера. Если проводить исследования качества воды регулярно в течение какого-то времени и сравнивать полученные результаты, то даже с использованием этих простых методов можно уловить, в какую сторону изменяется состояние озера [11, с.122].
Трофность и сапробность находятся во взаимосвязи с видовым составом и численностью обитателей водоема. Поэтому главная идея биомониторинга состоит в том, что гидробионты отражают сложившиеся в водоеме условия среды. Те виды, для которых эти условия неблагоприятны, выпадают, заменяясь новыми видами с иными потребностями.