Методология и методы санитарной гидробиологии Необходимые знание о водоеме: состояние охранной зоны; условия формирования поверхностного стока, т.е. должна быть исследована водосборная площадь; характер и площадь растительности на берегах водоема; размещение населенных пунктов, их санитарное состояние, промышленных предприятий, организация сбора, очистки и сброса сточных вод; размещение и состояние портов, портовых сооружений, место отстоя судов; сельскохозяйственное использование земель на водосборной территории, виды и количество используемых удобрений, места выпаса и загонов для скота; санитарное состояние пляжей.

Одними из главных гидрологических данных для реки являются: расход реки, определяющий степень воздействия загрязнений на ее воды, влияющий на скорость разбавления, например сточных вод и процесс самоочищения реки; характер распределения загрязнений по руслу при сбросе сточных вод; глубина водоема, необходима для выбора точек и метода отбора проб воды и грунта, для определения средней скорости по вертикали и интенсивности перемешивания воды и скорости разбавления загрязнений. Для озер и водохранилищ необходимо установить: акваторию загрязнений и выделить водные массы с разной степенью загрязнений (качество воды), характер распределения загрязнений на пути стока из озера или через плотину водохранилища, или под влиянием ветрового перемешивания, установить зоны аккумуляции загрязнений, наличие и характер вторичного загрязнения. Необходимо исследовать грунты водоемов для определения их загрязнения, особенно илов на глубинах и в зонах замедленного водообмена.

Оценка качества воды осуществляется 3 методами: химическим, физическим и биологическим. При анализе качество вод в водоемах используют различные группы организмов: бактериологический метод, простейшие, многоклеточных беспозвоночных и водоросли, ихтиофауна. Оценка качества или степени загрязнения вод по биологическим показателям может производится двумя путями: 1)по индикаторным организмам, 2)по результатам сравнения населения на участках, где загрязнение отсутствует и на загрязненных участках.

Всемирная организация здравоохранения предлагает следующую классификацию видов загрязнения воды: 1) загрязнение воды бактериями, вирусами и другими болезнетворными организмами; 2) загрязнение воды разлагающимися органическими веществами; 3) загрязнение воды неорганическими солями, которые не могут быть удалены обычными методами очистки.; 4) загрязнение питательными веществами для растений, такими, как фосфаты, нитраты и т.д.; 5) загрязнение воды нефтепродуктами; 6) загрязнение воды специфическими токсическими веществами (ксенобиотики).

Источники загрязнения водных объектов Сточные воды - воды, отводимые системой труб или каналов (система канализаций) после использования в процессе бытовой или производственной деятельности человека. Выделяют сточные воды: городские, промышленные.

Типы и последствия загрязнения вод тепловое загрязнение водоемов – нарушение температурного режима водоемов, вызываемое сбросом теплых вод промышленными предприятиями, прежде всего тепловыми и атомными электростанциями, которое приводит к разрушению, угнетению или перестройке водных биоценозов; загрязнение радиоактивными веществами – в настоящее время одно из наиболее вредных загрязнений водоемов, образующиеся из поверхностного стока с территорий, подвергшихся радиоактивному загрязнению после ядерных испытаний, из районов расположения предприятий по обогащению урановых руд и производства радиоактивных веществ, но более всего при сбросе сточных и охлаждающих вод с атомных элекро- и теплостанций и особенно с предприятий по переработке атомного горючего; механическое загрязнение – загрязнение водоемов и водотоков вызывается прежде всего при разработке русла рек (дноуглубительные работы), добычи песка, гравия и золота с помощью драг и земснарядов;

химические загрязнения вод – химическая промышленность является крупным потребителем воды. Сточные воды химических производств чрезвычайно разнообразны по составу, объемам и воздействию с природными водами. Выделяют загрязнение: фенолами, тяжелыми металлами, ртутное, свинцом, хромом, соединениями азота, фосфаты и т.д.; загрязнение нефтью и нефтепродуктами – значительное загрязнение водоемов происходит при нефтедобычи, транспортировке и в особенности нефтепереработке; загрязнение сточными водами горнодобывающей промышленности – в реке в зоне влияния шахтных сточных вод, увеличивается минерализация воды, снижается видовое разнообразие фитопланктона; сточные воды угольной промышленности – угольная промышленность дает огромные объемы загрязненных вод, прежде всего при откачки шахтных вод. Для них характерна высокая минерализация, появление свободной серной кислоты и фенолов;

сточные воды целлюлозно-бумажной промышленности – при производстве целлюлозы и бумаги требуется очень большое количество воды. Их вредное влияние велико. В местах сброса наблюдается отложение целлюлозных волокон, создаются анаэробные условия с выделением метана, сероводорода; загрязнение поверхностным стоком это тип загрязнения является одним из факторов евтрофирования водоемов; загрязнение отходами животноводства и птицеводства – это один из массовых и тяжелых для водоемов загрязнений. Стоки комплексов свиноводства и крупного рогатого скота состоят из кала, мочи, остатков корма и содержит различные группы микроорганизмов, простейших и яиц паразитов. Животноводческие и особенно птицеводческие стоки вызывают евтрофирование водоемов, заболевания гидробионтов, животных и человека;

загрязнение бытовыми сточными водами – главным источником загрязнения водоемов – ухудшения качества воды, нарушения нормальных условий обитания гидробионтов – является сброс хозяйственно-фекальных и промышленных сточных вод. Содержат возбудителей инфекционных заболеваний (тиф, холера, туберкулез и др.), яйца паразитов, бактерий, химические соединения и т.д., которые опасны для человека; микробное загрязнение – поступление патогенных микроорганизмов в естественные водоемы; загрязнение растительностью – бурное развитие растительного планктона – цветение воды, увеличивается содержание органического вещества, вследствие чего повышается окисляемость, понижается прозрачность, возрастает цветность воды. Водоросли способны поглощать кислород ночью, так же выделяют токсины; обрастания – Стенки каналов являются субстратом для большинства водных, преимущественно донных, организмов.

Евтрофирование водоемов Под евтрофированием, в общем, понимают последствия увеличения содержания в водоемах азота, фосфора и других биогенных элементов, выражающиеся в повышении интенсивности продуцирования первичного органического вещества. Различают естественное и антропогенное евтрофирование. Сущность антропогенного евтрофирования определяется как нарушение экосистемы, возникающее и развивающееся вследствие повышения уровня первичной продукции органического вещества на основе антропогенного обогащения питательным веществом. Процесс антропогенного евтрофирования, в целом, искажает практически все естественные характеристики водоема, в том числе санитарные критерии качества вод для «чистых» водоемов.

Последствия евтрофирования для водоема: Изменение физических и химических показателей среды в сторону повышения содержания в воде биогенных и органических веществ; снижение степени насыщения кислородом; уменьшение прозрачности и изменение цвета воды. Развитие восстановительных процессов при дефиците O 2 с образованием метана, сероводорода, водорода и аммиака. Снижение окислительно-восстановительного потенциала. Освобожденная фосфорная кислота и образующиеся аммонийные соли способствуют усиленному развитию фитопланктона. Увеличение биомассы макрофитов, перифитона, фитопланктона и пелагических микроорганизмов. Качественные и количественные изменения фауны литорали, бентоса, планктона, сокращение ценных видов рыб. Дефицит кислорода в гиполимнионе до полного его исчезновения, обогащение гиполимниона солями закислого железа и сероводородом, что сопровождается одновременно выносом фосфора из иловых отложений, увеличение общей численности бактерий.

Последствия от «цветения»: Продуцирование токсических веществ, опасных для гидробионтов, теплокровных животных и человека. Подщелачивание воды и создание благоприятных условия для развития патогенной микрофлоры и возбудителей кишечных заболеваний, в том числе холеры. Ухудшение кислородного режима после отмирания водорослей. Увеличение температуры воды от нагрева водорослей. Возникновение локальных заморов (в заливах и бухтах), вызывающие гибель молоди рыб. Химическое подавление роста других водорослей. Угнетение рачкового планктона.

Профилактические мероприятия, направленные на снижение интенсивности «цветения» водохранилищ: 1.Защита водоемов от поступления неочищенных и плохо очищенных сточных вод промышленных предприятий, бытовых стоков и биогенных элементов с площади водосбора. 2.Насаждение лесов по берегам водохранилищ для перехвата основной массы биогенных элементов с площади водосбора. 3.Использование химических препаратов для ограничения «цветения» в замкнутых водоемах технического и декоративного назначения. 4.В водоемах питьевого, рыбохозяйственного и рекреационного назначения целесообразно применять аэрирование. 5.Отведение прямого загрязняющего стока органических веществ от водоема в канаву, выкопанного вдоль берега (озера). Загрязненные воды отстаиваются и постепенно дренируются через перемычку в озеров более чистом состоянии (применено во Франции). 6.Высаживание канадского риса на мелководьях (Можайское водохранилище), создание «макрофитного плато» (Иваньковское водохранилище).