Методи біологічної індикації води річок

Оцінка якості води водойм і водотоків може бути проведена з використанням фізико-хімічних та біологічних методів. Біологічні методи оцінки - це характеристика стану водної екосистеми по рослинному і тваринному населенню водойми.

Біологічна рівновага у наземних і водних екосистемах підтримуєть­ся динамічними зв'язками організмів між собою та з абіотичними факторами оточуючого середовища. Антропогенні впливи можуть порушувати цю рівновагу, що проявляється у зміні видового і чи­сельного складу біоценозів.

Біоіндикація стану середовища має ряд переваг перед хімічними та фізикохімічними методами дослідження, а саме:

а) виключно чутлива до надслабких антропогенних змін якості середовища, які навіть не фіксуються звичайною апаратурою, хімічни­ми та фізико-хімічними методами дослідження;

б) дозволяє якомога раніше виявити антропогенні зміни в середо­вищі (наприклад, передбачити «цвітіння» води, попередити токсикози, пов'язані з цим явищем та з впливом стічних вод);

в) у випадку різноманітності ситуацій дозволяє оцінити рівень за­бруднення обмеженим числом термінів (або в балах);

г) надає можливість вирішувати завдання, які не під силу вирішити іншими методами дослідження;

д) дозволяє виявити наслідки одноразового (або періодичного) забруднення, яке хімік (або фізик) може пропустити, оскільки резуль­тати хімічного (фізичного) аналізу відносяться тільки до моменту відбору проб;

е) дозволяє виявити та охарактеризувати не тільки антропогенні впливи на екосистему, які відбувалися в минулому (або напередодні аналізу), але й скласти прогноз їх післядії.

Індикаційний підхід використовується і в тих випадках, коли необхід­но за обмежений відрізок часу отримати інформацію про стан кон­кретної системи (організму, біогеоценозу, екосистеми) згідно із станом інших систем, більш доступних для досліджень та вимірювань.

Найдавніший напрямок індикації - агроіндикація, тобто індикація для сільськогосподарських потреб. Перші кроки були зроблені ще у Стародавньому Римі.

За допомогою організмів-індикаторів як «сигналу» на присутність в середовищі тих або інших шкідливих чинників, можна здійснювати постійний контроль (моніторинг) якості та зміни стану довкілля.

Зміна видового складу зообентосу (тварин, що мешкають на по­верхні або в товщі мулу) є певним індикатором газового та хімічного режиму водойми. Наприклад, якщо у мулі личинки комах одноденок та веснянок поступаються за щільністю личинкам красульок та бабок, а ті надалі - личинкам хірономід та черв'якам, то це свідчить про підвищення вмісту біогенних та органічних речовин в екосистемі водойми. Крім того, оскільки одноденки та веснянки є особливо чутливими до вмісту у воді кисню, то їх зникнення водночас вкаже й на зниження його концентрації раніше, ніж це буде зафіксоване хімічними методами дослідження.

Біоіндикатором зниження вмісту кисню у воді до 0, 5 мг/л є також і поява на поверхні водойми водяних клопів, кориксу, гладунців та ранатр. Жук-плавунець випливає на поверхню під час виникнення у водоймі заморної для риб ситуації (тобто, коли вміст кисню у воді дорівнює 0, 2 мг/л), жук-водолюб - при повній загибелі риб.

Біотестування - це оцінка (випробуванням) дії факторів (фізич­ні, хімічні, фізико-хімічні) або групи факторів на живі організми шля­хом реєстрації змін того чи іншого біологічного показника (фізіо­логічного, біохімічного, цито-генетичного та ін.) піддослідного тест- об'єкту (індикатора) порівняно з контролем в чітко заданих (тобто стандартних, лабораторних) умовах.

Таким чином, біотестування - це експериментальне визначення ток­сичності (шкідливості) середовища за допомогою біологічних об'єк­тів або процесів. В цьому відмінність методу біотестування від біоін- дикації і біомоніторингу середовища, які здійснюються в натуральних умовах (в природі). Фактично, біотест - це тест-реакція організму на певний вид забруднення.

Біотестування допомагає коригувати розрахунки ГДВ для забруд­нюючих речовин стічних вод у випадках, коли їх розбавлення водою об'єкту не дає безпечного рівня.

Біотестування має певні переваги, бо допомагає:

а)вирішувати одне з головних завдань токсикології - визначення ГДК і ГДВ;

б)швидко отримати відповідь на запитання: є токсичність чи її немає;

в)виявити ділянки та джерела забруднення;

г)визначити рівень очищення стічних вод;

д)виявити залишкову токсичність біоматеріалу, середовища та ін.

У наш час відомо понад 40 методів біотестування (та їх модифіка­цій) якості стічних вод. Для попереднього контролю часто викорис­товується дафнія (Daphnia magna), а для оперативного і безперервно­го контролю - реакція покидання рибами небезпечної ділянки аква­торії. Взагалі до найбільш поширених методів контролю за якістю води відносяться п'ятнадцять, серед яких:

ü виживання та плодючість рачка дафнія магна (стічні та природні води);

ü зміна статичного стану медичної п'явки на динамічний (стічні та природні води);

ü рухома активність, виживання та темп росту інфузорій (стічні та природні води);

ü реакція біолюмінесценції бактерій, що світяться (стічні та приро­дні води);

ü рівень загальної та повільної флуоресценції водоростей (стічні та природні води);

ü біоелектрична реакція поживних водоростей (стічні та природні води);

ü реакція покидання рибами токсичної зони (стічні води);

ü частота дихання та серцебиття риб (стічні води);

ü реакція закривання стулок черепашок двостулковими молюсками (стічні води);

ü активність окислювальних ферментів мікроорганізмів активного мулу (стічні води);

ü ростова реакція бактерій (природні води);

ü виживання та реакція регенерації гідри (природні води);

ü виживання та зміни фототаксису коловерток (природні води);

ü активність ферменту холінестерази (природні води).

Таким чином, біоіндикація і біотестування, на відміну від відомих аналітичних методів контролю за станом середовища, являються не­змінними у визначенні токсичності і шкідливості факторів для живих організмів, бо ці характеристики є біологічними, а тому визначають біологічну повноцінність (або неякісність) середовища.