Метод оценки загрязнения по литореофилам
Специально для оценки низких уровней загрязнения ручьев и малых рек с быстрым течением (шириной от 1 до 10 метров) средней полосы Европейской России предлагается метод оценки загрязнения по литореофилам. Он предполагает сбор качественных данных по макробентосу, причем с плотных субстратов (предпочтительно камней, в худшем случае коряг и листового опада). Эти субстраты населяют литореофилы – виды, ведущие прикрепленный образ жизни в местах с быстрым течением воды, наиболее требовательные к содержанию кислорода в воде и чувствительные к заилению. Определение нужно вести до семейств или родов.
В качестве индикаторных таксонов используются личинки насекомых (веснянок, поденок и ручейников) и некоторые пиявки. Индикаторные таксоны разбиты на две группы (таблица 4): А (чувствительные к загрязнению и недостатку кислорода) и В (устойчивые к недостатку кислорода и увеличивающие обилие при органическом загрязнении и заилении).
Таблица 4. Литореофилы - индикаторы загрязнения
| Чувствительные таксоны (группа А) | Устойчивые таксоны (группа B) |
| Веснянки: сем. Perlodidae | Веснянки: Nemoura (Nemuridae) |
| сем. Capniidae | Поденки: сем. Baetidae |
| сем. Leuctridae | cем. Caenidae |
| Поденки: Ecdyonurus (Heptageniidae) | Heptagenia (Heptageniidae) |
| Habrophlebia (Leptophlebidae) | Ручейники: cем. Leptoceridae |
| Ручейники: сем. Rhyacophilidae | Hydropsyche (Hydropsychidae) |
| сем. Goeridae | Neureclipsis (Polycentropodidae) |
| сем. Glossosomatidae | Limnephilus (Limnephilidae) |
| Polycentropus (Polycentropodidae) | Пиявки: Erpobdella (Erpobdellidae) |
| Potamophylax (Limnephilidae) | сем. Glossiphoniidae |
Для определения индекса нужно подсчитать в пробе число чувствительных к загрязнению таксонов (А) и устойчивых (В).
Если A+В < 5, то проба либо собрана некачественно, либо не на плотных субстратах, либо в реке с болотным питанием, либо загрязнение очень велико (для работ с такими водоемами рекомендуется индекс Вудивисса). Если А+В=5 или больше, оцениваем А/В.
А/В равно 5 и более: водоем очень бедный органическим веществом и без следов загрязнения человеком. В средней полосе такие встречаются крайне редко.
3-5: водоем незагрязненный, несущий «естественный фон» сапробности. Таковы большинство быстрых речек и ручьев средней полосы Европейской России в лесных массивах без населенных пунктов.
2-3: водоем несет слабое, обычно косвенное антропогенное загрязнение, или «естественный фон» органики повышен (вырубки в окружающем лесу, частичное заболачивание долины, бобровые запруды и т.п.).
1-2: налицо заметное, но не сильное антропогенное загрязнение.
0,5-1: загрязнение средней силы.
0-0,5: сильное загрязнение, которое с большой вероятностью имеет промышленный характер; начиная с этого уровня рекомендуется использовать другие меры загрязненности.
Область применения метода оценки загрязнения по литореофилам:
1) приемлем для малых рек с быстрым течением (шириной от 1 до 10 метров);
2) приемлем для средних и сильных загрязнений, к слабым загрязнениям малочувствителен;
3) не рекомендуется для стоячих водоемов, в которых большинство использованных таксонов-индикаторов не встречаются вообще;
4) отбор проб производится только на плотных субстратах.
Интегральный индекс экологического состояния по Т.Д. Зинченко и Л.А. Выхристюк*
Предложенный способ комплексной оценки речной системы (*Зинченко с соавт., 2000; Выхристюк с соавт., 2001; Гелашвили с соавт., 2002) на основе интегрального индекса экологического состоянияэкосистемы –ИИЭС дает возможность оценить суммарный эффект воздействия загрязнения на сообщества гидробионтов и на экосистему в целом. Для расчета индекса используются гидрохимические показатели, в том числе отражающие степень разложения белков, характеризующую сапробность водоема, и результаты гидробиологического анализа бентоценоза.
Основной подход к построению индекса заключается в следующем:
· выделяется некоторое базовое множество измеряемых или рассчитываемых показателей гидрохимического (табл. 5) и биологического (табл. 6) мониторинга;
· каждый показатель делится на диапазоны (с использованием статистических методов или экспертных оценок);
· выделенным диапазонам присваивается оценка в баллах;
· для тестируемого объекта (например, участка реки) рассчитывается значение индекса в баллах.
Таблица 5. Градации концентраций химических веществ для вычисления балльной оценки
| Показатели | Размерность | Баллы | |||||||||
| Пределы изменения концентраций | |||||||||||
| Химическое потребление кислорода (ХПК) | мг О2/л | > 60 | 31 - 60 | 20 - 30 | < 20 | ||||||
| Азот аммонийный N - NH4 | мг /л | > 2.5 | 0.51 - 2.5 | 0.20 - 0.5 | < 0.20 | ||||||
| Азот нитратный N - NO3 | мг /л | > 2.5 | 0.71 - 2.5 | 0.30 - 0.70 | < 0.30 | ||||||
| Азот нитритный N - NO2 | мг /л | > 0.1 | 0.021 - 0.1 | 0.005 - 0.02 | < 0.005 | ||||||
| Фосфаты P – PO4 | мг /л | > 0.3 | 0.101 - 0.3 | 0.03 - 0.1 | < 0.03 | ||||||
| Фенолы | мкг /л | > 10 | 1 - 10 | следы | |||||||
Таблица 6. Градации биологических показателей для вычисления балльной оценки
| Показатели | Размерность | Баллы | ||||||||||
| Пределы изменения показателей | ||||||||||||
| Численность макрозообентоса N | экз./м2 | 0 – 500 | 501-1000 | 1001-10000 | > 10000 | |||||||
| Биомасса В | г/м2 | 1 - 5.0 | 5.1 - 10.0 | 10.1- 15.0 | > 15.0 | |||||||
| Количество видов S | шт. | 0 – 5 | 6 - 10 | 11 - 15 | > 15 | |||||||
| Индекс видового разнообразия Шеннона Н** | бит/экз. | 0 - 1.0 | 1.1 - 2.0 | 2.1 - 3.0 | > 3.0 | |||||||
| Биотический индекс Вудивисса V | балл | 0 - 2 | 2 - 4 | 4 - 6 | >6 | |||||||
| Индекс Пареле D | балл | 0.81 –1.00 | 0.56 - 0.80 | 0.30 - 0.55 | < 0.30 | |||||||
**Индекс видового богатства Шеннона:
,
где величина рi — доля особей i-го вида. В выборке истинное значение рi неизвестно, но оценивается как ni/N.
ИИЭС учитывает основные составляющие качества пресноводной экосистемы (химическую и биологическую), выраженные в относительных единицах (баллах), и рассчитывается как
ИИЭС = (S Bi + S Hi) / (Nb + Nh ) ,
где Bi – балльные значения используемых биологических показателей; Hi – балльные значения используемых гидрохимических показателей; Nh и Nb – количество показателей каждого класса, включенных в расчет.
Каждой из зон, определенной нормативными документами, соответствуют экспертно оцененные числовые диапазоны ИИЭС
| Категория водоема | ИИЭС |
| Зона экологического бедствия | < 2 |
| Зона экологического кризиса | 2 – 3 |
| Зона относительного экологического благополучия | > 3 |
Недостатки метода:
· границы диапазонов оценены на основании интуитивного опыта исследователей без использования статистических методов;
· недооценивается степень влияния минерализации, тяжелых металлов и др., которые традиционно считаются более опасными, чем предлагаемые гидрохимические показатели.