Биоиндикационные методы определения занрязнений водоемов по комплексу беспозвоночных (стр. 3 из 4)
Определение сапробности водоема по методу Пантле и Букка.
В 1955г. выходит работа Пантле и Букка (по Макрушину, 1978), в которой они характеризуют степень загрязнения индексом сапробности (S). Индикаторную значимость (s) они приняли у олигосапробов за 1, бета-мезосапробов за 2, бета-мезосапробов за 3 и полисапробов за 4. Относительное количество особей вида (h) оценивается следующим образом: случайные находки – 1, частая встречаемость 3 и массовое развитие – 5.
Данный метод позволяет сравнить состояние водоема в разных пунктах, например 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=S (sh) / (S h).
В полисапробной зоне он равен – 4,0-3,5, в бета-мезосапробной –3,5-2,5 в бета-мезосапробной зоне – 2,5-1,5 и в олигосапробной зоне 1,5-1,0.
Частоту встречаемости учитывают по девятибалльной шестиступенчатой шкале частот со следующими обозначениями: 1-очень редко, 2-редко, 3-нередко, 5-часто,7-очень часто, 9-масса. Кроме того, вводятся понятия «обнищание» и «мертвая» зона, что особенно характерно для промышленных стоков. Интервал точности для статистической надежности 95 %.
S=s±t0,05sS=2,51±2,02*0,1;
S=2,51±0,2.
Обычно индекс сапробности вычисляется с точностью до 0,1.
Однако многие виды-индикаторы встречаются в водах 2, 3 или 4-х зон сапробности, что является причиной неточности при установлении средней сапробности биоценоза.
По мнению Насибулиной Б.М. (Астраханский государственный университет): «метод Пантле-Букка дает более надежную информацию в районах, испытывающих влияния загрязнений органического характера, поэтому для объективной оценки загрязненности его целесообразно применять совместно с другими методами».
Индекс Вудивисса.
Этот метод является наиболее удачным для биологического анализа качества воды по составу донных ценозов. Он рекомендуется для использования в Общегосударственной системе биомониторинга. Этот метод базируется на анализе макрозообентоса и перифитона главным образом в зоне макрофитов. Индекс определяют по таблице. Значение индекса зависит от видового разнообразия и состава организмов. В таблице указана последовательность исчезновения из биоценозов организмов по мере увеличения загрязнения.
Индекс изменяется от 10 в чистых водоемах до 1 в загрязненных (табл.4).
Таблица 4.
Классификация биологических проб по Вудивиссу.
| Присутствующие организмы | Количество присутствующих видов | Общее число присутствующих «групп» | ||||
| 0-1 | 2-5 | 6-10 | 11-16 | 16 и более | ||
| Биотический индекс | ||||||
| Личинки веснянок | Больше одного вида Только один вид | - - | 7 6 | 8 7 | 9 8 | 10 9 |
| Личинки поденок | Больше одного вида Только один вид | - - | 6 5 | 7 6 | 8 7 | 9 8 |
| Личинки ручейников | Больше одного вида Только один вид | - 4 | 5 4 | 6 5 | 7 6 | 8 7 |
| Гаммарус | Все вышеназванные виды отсутствуют | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
| Азеллюс | Все вышеназванные виды отсутствуют | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| Тубифициды и/или (красные) личинки хирономид | Все вышеназванные группы отсутствуют | 1 | 2 | 3 | 4 | - |
| Могут присутствовать некоторые виды, нетребовательные к кислороду, например Eristalis tenax | Все вышеназванные виды отсутствуют | 0 | 1 | 2 | - | - |
В нашей стране использование метода Вудивисса встретилось с рядом проблем регионального характера. Так, например, поденки из рода Baёtis в ряде регионов могут быть эврисапробными и встречаться в самых разных водоемах, за исключением сильно загрязненных. Случайное попадание этих организмов в пробу может привести к существенному завышению индекса. Метод Вудивисса приемлем для грязных и сильно загрязненных вод; для более чистых вод биотические индексы занижены, так как отсутствовали личинки поденок, ручейников, веснянок и преобладали группы, которые в системе Вудивисса почти не отражены или же объединены в очень крупные таксоны.
Однако в целом применение биотического индекса Вудивисса дает положительные результаты. Наблюдается небольшие расхождения с гидрохимическими данными. Полная корреляция гидробиологических и гидрохимических показателей наблюдается в сильно загрязненных водоемах (по Насибулиной Б.М.). Кроме того метод не требует значительных временных затрат для получения и обработки данных.
Для быстрого и точного определения степени загрязнения воды в системе биомониторинга и прогнозирования может быть рекомендовано применение индекса Вудивисса в сочетании с уточненным индексом Пантле-Букка.
Индекс видового разнообразия Маргалефа.
В загрязненных водоемах обычно уменьшается разнообразие видов. Поскольку количество видов пропорционально логарифму изученной площади, а общее количество особей пропорционально площади, предложена в качестве меры формула
= (s-1) / ln N,где S – количество видов; ln N-натуральный логарифм количества особей;`d - принимает максимальное значение, если все особи принадлежат к разным видам (S=N) и равен нулю, когда все особи принадлежат к одному виду (S=1).
По мере загрязнения индекс
будет уменьшаться.Индекс биоразнообразия Симпсона.
В качестве количественной оценки экологического состояния поверхностных вод по видовому разнообразию молюсков-биоиндикаторов можно использовать индекс биоразнообразия Симпсона D:
D=1/ (ΣPi2),
где P2i- видовое разнообразие в сумме видов сообщества, принятого за единицу. Также можно применять показатель жизненности биоиндикаторов G предложенной Ю.С, Бадтиевым (табл.5):
G=WS,
где W- относительное разнообразие биоиндикаторов в сумме, принятой за единицу; S- плотность биоиндикаторов на единице площади.
Экологическое состояние поверхностных вод водоемов оценивается по состоянию биоиндикаторов относительно состояния биоиндикаторов в нормальных условиях.
Таблица 5.
Индексы Симпсона и Бадтиева.
| Состояние | D | G |
| Удовлетворительное | Менее 5 | Менее 20 |
| Кризисное | 25-50 | 25-50 |
| Катастрофическое | Более 50 | Более 50 |
Для повышения достоверности оценки экологического состояния поверхностных вод поиск контрольного водоема проводят с применением метода биотестирования. Этот метод основан на определении изменения интенсивности биолюминесценции некоторых бактерий в результате воздействия токсических веществ. Уменьшение интенсивности биолюминесценции пропорционально токсическому эффекту. По сравнению с биоиндикацией метод биотестирования более сложен, так как предусматривает приготовление контрольных и рабочих растворов, отбор проб воды для последующего анализа, который проводится в соответствии с «Методикой экспрессного определения токсичности воды» с помощью люминесцентного бактериального теста «Эколюм» (НР № 11-1/133-09, 2000г.). Методика биотестирования обладает высокой точностью (ошибка не более 2%). В результате исследований получают интегральную картину состояния воды, т. е. степень ее токсичности для человека.
Таблица 6.
Степень токсичности.
| Индекс токсичности | Проба | Класс токсичности |
| Менее 20 | Не токсична | 1 |
| 20-49 | Токсична | 2 |
| Более 50 | Сильно токсична | 3 |
Полученные результаты не требуется сравнивать с фоновой токсичностью, поскольку такое сравнение ведется автоматически.