Спосіб комплексної оцінки впливу забруднення та антропогенного евтрофування на екологічний стан водних екосистем

Спосіб комплексної екологічної оцінки впливу забруднення та антропогенного евтрофування на екологічний стан водних екосистем шляхом визначення рівнів забруднення та антропогенного евтрофування за показниками якості поверхневих вод з подальшим узагальненням оцінок по окремих блоках, що включають показники сольового складу, трофосапробіологічні і показники вмісту спе 3 11701 4 Найбільш близьким до запропонованої корисронні заходи. Ця оцінка може бути використана в ної моделі є спосіб комплексної екологічної оцінки системі екологічного моніторингу поверхневих вод, впливу забруднення та антропогенного евтрофудля екологічної експертизи проектів, при картогвання на екологічний стан водних екосистем шлярафуванні територій, при встановленні екологічхом визначення рівнів забруднення за показниканих нормативів якості вод, а також для визначення ми стану вод з подальшим узагальненням оцінок приоритетних цілей охорони вод при формуванні по окремим блокам, що включають показники соекологічних програм регіонів. льового складу, трофо-сапробні показники, показСпосіб виконують таким чином. ники вмісту і біологічної дії специфічних речовин, з Відбирають на контрольних та фонових ділянподальшим встановленням об'єднаної оцінки з ках водного об'єкту проби води для гідрохімічного визначенням інтегральних значень [Романенко біохімічного та токсикологічного аналізу, фіто- і В.Д., Жукинський В.М., Оксіюк О.П. та ін.. Методимікробопланктону, мікрофіто- і зообентосу для ка екологічної оцінки якості поверхневих вод за гідробіологічного аналізу, та донних відкладень відповідними категоріями. - Київ: СИМВОЛ-Т, для гідрохімічного біохімічного та токсикологічного 1998. - 26с.]. аналізу. Відбір проб води, біоматеріалу та донних Недоліком відомого способу оцінки є те, що до відкладень виконують згідно діючими в Україні ньому не введений ряд важливих параметрів, які нормативними документами. Частину відібраних пов'язані з самоочисною здатністю вод та їх евтпроб аналізують на місті, а останні доставляють в рофуванням, а також параметри забруднення лабораторію, виконують гідрохімічні, гідробіологічпридонних шарів води і донних відкладень, що ні, мікробіологічні, біохімічні та токсикологічні аназнижує об'єктивність оцінки і ускладнює аналіз лізи за стандартними методами, що наведені в умов відтворення водних ресурсів. методичних керівництвах, визначають значення В основу корисної моделі поставлено задачу в кожного показника, встановлюють рівні забрудспособі комплексної екологічної оцінки впливу занення та евтрофування за параметрами екологічбруднення та антропогенного евтрофування на ного стану водних екосистем з подальшим узаекологічний стан водних екосистем шляхом допогальненням оцінок по окремих блоках, що внення показників підвищити точність і достовірвключають показники сольового складу, трофоність оцінки зон забруднення та антропогенного сапробні показники і показники специфічних речоевтрофування водних об'єктів, визначити імовірвин токсичної і радіаційної дії. Згруповані по блоність порушення стійкості водної екосистеми, зникам щодо кожного наявного показника водного ження якості водних ресурсів та погіршення умов середовища та донних відкладень вихідні дані їх відтворення. піддають подальшій обробці і обчислюють середПоставлена задача досягається тим, що в ньоарифметичні значення, визначають мінімальні способі комплексної екологічної оцінки впливу зата максимальні значення, котрі всі разом характебруднення та антропогенного евтрофування на ризують величину кожного з показників екологічноекологічний стан водних екосистем шляхом визнаго стану водних екосистем в реальних умовах. чення рівнів забруднення та антропогенного евтБлок трофо-сапробних показників доповнюють рофування за показниками якості поверхневих вод визначенням біомаси мікрофітобентосу, хлорофіз подальшим узагальненням оцінок по окремих лу, пігментного індексу (для донних відкладень), блоках, що включають показники сольового склабіотичних індексів ТВІ (Trent Biotic Index) та ВВІ ду, трофо-сапробіологічні і показники вмісту спе(Belgian Biotic Index), загального азоту, фосфору і цифічних речовин токсичної та радіаційної дії, з органічного вуглецю; а блок показників специфічподальшим встановленням об'єднаної оцінки з них речовин токсичної та радіаційної дії визначенвизначенням інтегральних значень, згідно з корисням вмісту мікроцистинів, потенційної самоочищуною моделлю, додатково аналізують показники вальної здатності вод, коефіцієнту накопичення донних відкладень. При цьому блок трофоважких металів у донних відкладеннях та показнисапробних показників додатково доповнюють вика токсичності води і донних відкладень (рослинзначенням біомаси мікрофітобентосу, хлорофілу, ний біотест на альготоксини). пігментного індексу, біотичних індексів, загального Доцільність використання біомаси мікрофітоазоту, фосфору і органічного вуглецю; а блок побентосу при оцінки екологічного стану водних екоказників специфічних речовин токсичної та радіасистем пов'язана з існуванням тісного взаємозв'язційної дії визначенням вмісту мікроцистинів, потеку, між фітопланктоном і фітобентосом, тому без нційної самоочищувальної здатності вод, цього показника оцінка реакції гідробіонтів на коефіцієнту накопичення важких металів у донних вплив антропогенних факторів неповна. Крім того відкладеннях та показника токсичності води з узацей показник характеризує екологічні умови в пригальненням оцінок за розробленими для кожного донних шарах водного середовища та донних відпараметру градаціями відповідно до екологічного кладеннях. стану вод. Використання в класифікації показника вмісту Комплексна оцінка екологічного стану водних в воді та донних відкладеннях хлорофілу пояснюекосистем дозволяє ідентифікувати зони надзвиється його значенням для діагностики процесів чайної екологічної ситуації, пов'язані з забрудненевтрофування водних екосистем. Методи визнаням та антропогенним евтрофуванням поверхнечення цього параметру більш точні ніж методи вих вод, порівнювати екологічний стан різних обчислювання біомаси водоростей, важливо також водних об'єктів, визначати гранично припустимо те, що існують пристрої автоматизованого визнаантропогенне навантаження на водотоки і водойчення хлорофілу в воді, включаючи дистанційне ми, розробляти та обґрунтовувати природоохозондування з космічних носіїв. 5 11701 6 Показник вмісту у воді хлорофілу широко винічного вуглецю. користовується в математичних моделях водних До блоку специфічних речовин токсичної та екосистем, що важливо для прогнозування та радіаційної дії запропоновано додати показник управління якістю вод. вмісту мікроцистинів - найбільш розповсюдженого Пігментний індекс, який визначається за співтоксину синьо-зелених водоростей, який в значних відношенням вмісту в донних відкладеннях фотокількостях виявляється при “цвітінні” водних об'єксинтетичних пігментів, характеризує фізіологічну тів, а також показник потенціальної самоочищуваактивність водоростей і пов'язаний з рівнем евтльної здатності вод. Останній показник необхідний рофування вод. для визначення порушень стійкості водних екосисВключення до блоку трофо-сапробних показтем та погіршення умов відтворення водних ресуників біотичних індексів ТВІ та ВВІ пов'язана з їх рсів. значенням для індикації екологічного стану водних Включення до блоку специфічних речовин токекосистем та умов відтворення водних ресурсів. сичної та радіаційної дії результатів біотестування Біотичні індекси характеризують не тільки рівень з використанням насіння редиски, пов'язана з чутзабруднення придонних шарів води та донних відливістю цих рослин до альготоксинів. кладень, якій склався на протязі певного періоду Крім наведених показників цей блок доцільно часу, але і відклик гідробіонтів на антропогенне доповнити коефіцієнтом накопичення важких менавантаження. Біотичні індекси широко використоталів у донних відкладеннях. Для цього компоненвуються в водоохоронної практиці США та багату водних екосистем в Україні не розроблені гратьох країн ЄС . Біотичний індекс ТВІ включений нично допустимі концентрації забруднюючих тому, що він є основою інших біотичних індексів і в речовин, тому важко визначити рівень його забруУкраїні є досвід його використання в системі екоднення. Проте екологічний стан водних екосистем логічного моніторингу поверхневих вод, а індекс в значної мірі залежить від стану донних відклаВВІ - тому, що він більш точний і простий при роздень, які при певних умовах стають джерелом рахунках. вторинного забруднення. Наприклад при “цвітінні” Доповнення блоку трофо-сапробних показниводойм ряд важких металів переходить з донних ків параметрами вмісту загального азоту, фосфовідкладень до води, що сприяє виникненню замору і органічного вуглецю доцільно тому, що евтрорних явищ. Крім того умови відтворення водних фування поверхневих вод пов'язано не тільки з ресурсів залежать від стану всіх компонентів водвмістом у воді мінеральних форм азоту та фосфоних екосистем, у тому числі й донних відкладень. ру, але із вмістом їх органічних сполук. На теперіДодаткове використання запропонованих пошній час до водних об'єктів надходить тисячі заказників дозволяє оцінити не тільки забруднення бруднюючих речовин, тому неможливо визначати та евтрофування вод, але і реакцію гідробіоценозу вміст кожної з них. Більш раціональне використанна антропогенне навантаження, тенденцію зміни ня інтегральних показників до числа яких налеекологічного стану водної екосистеми. жать показники загального азоту, фосфору і оргаДодаткові показники до класифікації якості поверхневих вод Клас якості вод Показники/категорія Трофо-сапробні показники Загальний азот, мгN/дм3 Загальний фосфор, мгР/дм3 Загальний органічний вуглець, мг С/дм3 Біомаса мікрофітобентосу, мг/10см2 3 Хлорофіл „а", мкг/дм (вода) Пігментний індекс, од -1 Біотичний індекс ТВІ Біотичний індекс ВВІ Показники специфічних речовин токсичної та радіаційної дії Мікроцистіни, мкг/дм3 Зміна потенційної самоочищувальної здатності вод, ΔΖ Зміна розвитку рослинних біотестів, чутливих до альготоксинів (редис, крес-салат), % до контролю Коефіцієнт накопичення важких металів (вода :дно) І 1 2 3 25,0 100-110 111-125 100-90 89-75 1:10 1:50 3,1-5,0 5,1-10,0 10,1-25,0 >50,0 >100 6,0 2-1 2-1 69-50 49-40 39-30 125 74-60 59-45 44-30 29-15 1:1000 7 11701 8 Оцінку по окремому блоку здійснюють за фоВ якості прикладу застосування класифікації, рмулою: яка пропонується, можна навести результати N визначення екологічного стану кологреблевої Oi ділянки Кременчуцького водосховища, проведеIi i 1 ного влітку 2004 року. Нижче (таблиця) наводятьN ся результати вимірювань окремих показників де Oi - оцінка за і-м показником; якості води та донних відкладень досліджуваної ділянки та бали оцінки, що їм відповідають. N - загальна кількість вимірюваних показниЗа підсумком величин окремих показників по ків у блоці. блоках, бал оцінки якості води за показниками Етап визначення об'єднаної оцінки якості восольового складу Іс дорівнює 1,33; за трофоди для певного водного об'єкта в цілому або для сапробними показниками Ітс=3,92; за показникаокремих його ділянок полягає в обчисленні інтегми специфічних речовин токсичної та радіаційної рального або екологічного індексу. Значення інтедії Іт=3,80 . грального індексу екологічного стану водних екоТоді бал комплексної оцінки екологічного систем визначають за формулою: стану водної екосистеми (ІЕ) для дослідженої Ic Icm Im IE ділянки водосховища становить 3,13. 3 На основі виконаної оцінки (за середніми де Іс - оцінка за показниками сольового склазначеннями показників) екологічний стан кологду; реблевої ділянки Кременчуцького водосховища в Іст - оцінка за трофо-сапробними показникаперіод досліджень може бути охарактеризований ми; як задовільний, але за окремими показниками як Іт - оцінка за показниками специфічних речопосередній або поганий і навіть дуже поганий. вин токсичної та радіаційної дії. Блок Показники сольового складу Показник Сума іонів Сульфати Хлориди Одиниця Значення 3 мг/дм 3 мг/дм 3 мг/дм 294 76 22 м 3 мг/дм од. рН 3 мгN/дм 3 мгN/дм 3 мгN/дм 3 мгN/дм 3 мгP/дм 3 мгP/дм 3 мг/дм 3 мгО/дм 3 мгО/дм 3 мгО2/дм 3 мг/дм 3 мг/дм 2 мг/10см 3 мкг/дм -1 од. бал бал 3 млн кл/см 3 тис кл/см бал % 0,19 39,2 8,28 0,67 0,016 0,14 1,83 0,046 0,170 8,1 9,2 27,7 6,0 15,6 5,4 3,8 41,7 1,9 6 5 4,2 45 2,1 65 Iс Прозорість Завислі речовини рН Амонійний азот Нітрітний азот Нітратний азот Азот загальний Фосфати Фосфор загальний Розчинений кисень Перманганатна окислюваність ХСК Трофо-сапробні показники БСК5 Загальний органічний вуглець Біомаса фітопланктону Біомаса мікрофітобентосу Хлорофіл „а" (в воді) Пігментний індекс (в донних відкладеннях) Біотичний індекс ТВІ Біотичний індекс ВВІ Чисельність мікробопланктону Чисельність сапрофітних бактерій Індекс сапробності за Пантле-Букком Індекс за Гуднайтом-Уитлєем Ітс Марганець Мідь Цинк Залізо Показники специфічних Феноли речовин токсичної та радіНафтопродукти аційної дії СПАР Потенційна самоочисна здатність Зміна розвитку (біо-тест - насіння редису) Коефіцієнт накопичення важких металів (вода :дно) Іт Ie 3 мг/дм 3 мг/дм 3 мг/дм 3 мг/дм 3 мг/дм 3 мг/дм 3 мг/дм % % -1 од. 0,06 0,0097 0,013 0,95 0,025 0,050 0,008 43 70,0 1:245 Бал 1 3 2 2,00 7 5 4 5 4 1 4 1 2 1 4 4 5 5 5 4 4 5 4 5 3 4 4 4 3,92 4 4 2 5 7 3 2 5 4 4 4,00 3,31 9 11701 Запропонований спосіб дозволяє виявити фактори найбільш небезпечні для збереження стійкості водних екосистем, їх здібності до самоочищення та саморегулювання, а також оцінити умови відтворення водних ресурсів, відібрати та обґрунтувати комплекс заходів щодо зниження Комп’ютерна верстка А. Крижанівський 10 рівня антропогенного навантаження на водні екосистеми. Використання у запропонованої класифікації поширених у Європейському Союзі параметрів функціонування водних екосистем особливо важливо для оцінки екологічного стану трансграничних поверхневих вод. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601