Загрязнение водной среды является актуальной темой исследования в связи с расширением хозяйственной деятельности человека, в том числе в прибрежных районах, а также с открытием новых месторождений в шельфе и развитием морского транспорта.
Кроме того, увеличился объем сточных вод, содержащих промышленные и бытовые стоки, в том числе при изготовлении необходимых элементов при строительстве и эксплуатации ракетно-космической техники.
Помимо этого, отсутствует практическая сторона в исследовании вопроса о влиянии электроактивированной воды на живые организмы, в том числе на организм человека, что ограничивает возможность использования электрохимической очистки воды для питьевых нужд, что в условиях космических станций может помочь в решении получения качественной воды.
Чрезвычайно острая экологическая проблема качества воды занимает особое, определяющее место в системе охраны природы, здоровья населения, а также диагностики и профилактики болезней животных.
Деятельность человека очень сильно влияет, на использования природных ресурсов и степень деградации окружающей среды породил ряд региональных, а также глобальных экологических проблем, связанных с качеством воды.
В настоящее время проблема загрязнения водных объектов (рек, озер, морей, грунтовых вод и т.д.) является наиболее актуальной, т.к. всем известно выражение – «вода – это жизнь».
Наиболее известным источником загрязнения воды, которому традиционно уделяется главное внимание, являются бытовые (или коммунальные) сточные воды.
Большая часть рыб гибнет из-за отравления промышленными и сельскохозяйственными стоками, но многие - и от недостатка в воде кислорода. Рыбы, как и все живые существа, поглощают кислород и выделяют углекислый газ. Если кислорода в воде мало, но высока концентрация углекислого газа, интенсивность их дыхания снижается (известно, что вода при высоком содержании угольной кислоты, т.е. растворенного в ней углекислого газа, становится кислой).
Такие нарушения pH оказывают отрицательное воздействие не только на физиологическое состояние гидробионтов и, в частности, рыб, но и на их паразитов - возбудителей заразных болезней, кормовые организмы и др.
У рыб нарушается газообмен и дыхание, в щелочной и кислой среде. Поэтому оптимальными условиями существования гидробионтов являются нейтральная, слабокислая или слабощелочная среда.
«Сохранение качества окружающей среды и здоровья населения является одной из самых острых проблем современности. В последнее время наблюдается устойчивая тенденция ухудшения экологической ситуации экосистем биосферы в результате влияния на них антропогенных факторов. Антропогенное воздействие на окружающую среду – прямое осознанное или косвенное и неосознанное воздействие человеческой деятельности, вызывающее изменение природной среды и безусловно подлежит всевозможному ограничению и нормированию» [5]. Антропогенные факторы – факторы, возникшие в результате человеческой деятельности. Наиболее интенсивному антропогенному воздействию подвергаются пресные поверхностные воды (реки, озера, болота, почвенные и грунтовые воды).
При исследовании антропогенного фактора создания неблагоприятных ситуаций важно учитывать, являются ли они следствием регулярной и обычной человеческой, но экологически необоснованной деятельности, т. е. выполняемой с нарушением законов развития природы или техногенной аварии.
Отрицательное воздействие людей на окружающую среду включает:
- изъятие вещества и энергии из природы (добыча полезных ископаемых, вырубка лесов);
- привнесение вещества и энергии в природу (геохимическое загрязнение природных компонентов);
- трансформацию вещества и энергии природы (формирование техногенных полей, активизация экзогенных теологических процессов);
- возведение искусственных сооружений (транспортное и линейное строительство, формирование городов, гидротехническое строительство).
Объектом исследования являются гидробионты в Ивановском пруду.
Предмет исследования влияние загрязнений на гидробионтов.
Среди животных-гидробионтов есть организмы с различным типом питания, но особую роль играют фильтраторы, которые прогоняют через систему специальных микропористых структур (сеточек или сит) значительный объем воды и извлекают из него организмы планктона и частицы мертвого органического вещества. Их способность к очищению воды очень велика. Многие виды дафний в пересчете на одну особь за сутки способны очистить до 1,5 л воды. Фильтрационный тип питания очень экономичен, так как не требует затрат энергии на поиск пищи. В пресных водах активные биофильтраторы – перловица, беззубка, дафнии и другие беспозвоночные. Большую роль в процессах самоочищения загрязненных вод играют прибрежно-водные растения.
К ним относятся: ряска трехдольная, камыш озерный, кубышка желтая, водокрас лягушачий, тростник обыкновенный, кувшинка белоснежная, рогоз широколистный, рдест плавающий, роголистник погруженный, элодея. Гидробионты выполняют роль биологических индикаторов качества водной среды, тем самым определяя экологическое состояние водоёма.
В любом водоёме есть сообщества, которые формируются на подводных камнях, затопленных корягах. На их поверхностях поселяются организмы, способные вести прикрепленный или малоподвижный образ жизни. Это водоросли, мхи, бактерии, простейшие, черви, моллюски, ручейники, личинки насекомых.
Все эти организмы можно назвать одним словом – гидробионты.
Гидробионты – морские и пресноводные организмы, постоянно обитающие в водной среде. К гидробионтам также относятся организмы, живущие в воде часть жизненного цикла:
- земноводные, насекомые. Существуют морские и пресноводные гидробионты.
«Гидробионты в зависимости от того, в каком слое они живут и способа передвижения подразделяются на:
- нектон – крупные активно передвигающиеся животные, способные преодолевать течения и большие расстояния. К ним относят рыб, кальмаров, китов, ластоногих, амфибии.
- планктон – совокупность мелких растений и мелких живых организмов, обитающих на разной глубине и не способных к активным передвижениям».
В этой группе выделяют подгруппу:
- нейстон – образованную личинками животных, временно населяющими верхний слой воды.
Планктон является пищей многих видов животных, населяющих водную среду.
- бентос – представлен совокупностью прикрепленных ко дну или медленно передвигающихся по дну организмов. Эта группа наиболее разнообразна на мелководье.
В море гидробионты представлены более широко, чем в пресных водоемах. Гидробионты могут жить как в естественной, так и в искусственной среде (промышленное рыбоводство, аквариумистика).
Среди животных-гидробионтов есть организмы с различным типом питания, но особую роль играют фильтраторы, которые прогоняют через систему специальных микропористых структур (сеточек или сит) значительный объем воды и извлекают из него организмы планктона и частицы мертвого органического вещества. Их способность к очищению воды очень велика.
«Одна из наиболее актуальных экологических проблем 21-го века – сохранение экосистем и их биоразнообразия. Состояние биологической системы в той или иной степени характеризует воздействие на нее природных, антропогенных факторов и условий среды. Процесс самоочищения является одним из естественных механизмов реабилитации водоемов, подверженных разного рода загрязнениям. Практически все биоразнообразие гидробионтов – от первого трофического уровня (фитопланктон и высшие растения) до рыб – являются важными элементами и участниками процессов самоочищения воды [1-2]. В настоящее время ученые уделяют большое внимание проблемам самоочищения водных объектов и роли в них гидробионтов [3, 4, 5].
Водные гидробионты являются составной частью экосистемы. Их функционирование влияет на формирование качества вод [10].
Водные экосистемы играют важную роль в перераспределении радиоактивных изотопов. Последние, с грунтовыми водами, дождевыми и паводковыми потоками переносятся на значительные расстояния и постепенно накапливаются в замкнутых водоемах, поглощаясь гидробионтами, оседая в донных отложениях [11, 12, 13]».
Ивановские пруды – это не только красивый парк культуры и отдыха в Красногорске, но и настоящая историческая достопримечательность. Как и положено памятнику древности, водоемы и прилегающий к ним сад пережили немало – и яркий расцвет, и полное запустение.
Ныне объект радует горожан отличным внешним видом и развитой развлекательной инфраструктурой.
Водородный показатель качества питьевой воды характеризует концентрацию свободных ионов водорода в воде. В зависимости от величины pH может изменяться скорость протекания химических реакций, степень коррозионной агрессивности воды, токсичность загрязняющих веществ и т. д. Контроль за уровнем рН особенно важен на всех стадиях водоочистки, так как его отклонения в ту или иную сторону могут не только существенно сказаться на запахе, привкусе и внешнем виде воды, но и повлиять на эффективность водоочистных мероприятий. Для питьевой и хозяйственно-бытовой воды оптимальным считается уровень показателя качества рН в диапазоне от 6 до 9 (Сан К числу органолептических показателей качества воды относятся те параметры качества воды, которые определяют ее потребительские свойства, т.е. те свойства, которые непосредственно влияют на органы чувств человека ПиН). Мутность воды вызвана присутствием в ней тонкодисперсных взвесей органического и неорганического происхождения. Взвешенные вещества попадают в воду в результате смыва твердых частичек (глины, песка, ила) верхнего покрова земли дождями или талыми водами во время сезонных паводков, а также в результате размыва русла рек. Цветность – это показатель качества воды, характеризующий интенсивность окраски воды и обусловленный содержанием окрашенных соединений. Выражается в градусах платиново-кобальтовой шкалы. Определяется путем сравнения окраски испытуемой воды с эталонами.
«Распространение и жизнедеятельность организмов в воде зависят от кислотности среды. Каждый вид гидробионта адаптирован (приспособлен) к определенному значению pH: одни предпочитают кислую среду, другие – щелочную, третьи – нейтральную. Промышленные, сельскохозяйственные, бытовые стоки существенно изменяют этот показатель, что приводит к смене одних групп водных обитателей другими, а в сооружениях биологической очистки сточных вод оказывает решающее влияние на активность входящих в состав ила водорослей, бактерий, коловраток и др.» [7].
Выявлено в прибрежной зоне местного водоёма 6 родов водорослей.
Наиболее часто встречались водоросли: зеленые (спирогира, вольвокс), сине-зеленые (носток).
Среди зоопланктона широко представлены простейшие и ракообразные (два вида Дафния и Циклоп), что свидетельствует о процессах самоочищения водоема.
Наблюдалось: многообразие инфузорий, небольшая численность циклопов, дафний, коловраток.
Прибрежные зоны водоёма не особо богаты фито- и зоопланктоном, что свидетельствует о присутствии в воде веществ-загрязнителей, с которыми не в силах справиться гидробионты.
По органолептическим показателям воды местный водоем можно отнести к числу средней степени загрязнённости.
В ходе проведённого исследования было установлено, что гидробионты местного водоема недостаточно разнообразны. Таким образом, наша гипотеза подтвердилась.
Изучив более подробно видовую структуру обитателей водоема, можно сказать, что данная экосистема по своему качественному составу соответствует мезотрофному водоёму, где процессы саморегуляции и самоочищения проходят своевременно, но все компоненты не сбалансированы и функционируют не всегда согласованно. То есть экосистема пресного водоема находится в состоянии недостаточного экологического равновесия, и здесь главное, чтобы не было негативного вмешательства и загрязнения со стороны человека.
«Исследуя побережье водоёма летом, мы обратили внимание на его заболачивание, илистые берега, на обилие водорослей, на неприятный гнилостный запах.
Загрязнителями водоёма, по нашим наблюдениям являются:
- попадание удобрений, которые используются для обработки почв, поступающих в водоём вместе с талыми водами и осадками;
- бытовое загрязнение берегов пластиковыми бутылками и пенопластом.
Водные экосистемы играют важную роль в перераспределении радиоактивных изотопов. Последние, с грунтовыми водами, дождевыми и паводковыми потоками переносятся на значительные расстояния и постепенно накапливаются в замкнутых водоемах, поглощаясь гидробионтами, оседая в донных отложениях» [11, 12, 13].
- Состояние водных объектов парка Ивановские пруды в местах водопользования характеризуется допустимой степенью загрязнения.
- Так же в пруду обнаружено 18 видов организмов, из них 8 – биоиндикаторные, среди них: 3 группы видов первой экологической группы, 2 группы видов второй группы («умеренное загрязнение»); 3 группы видов третьей группы («грязно»).
- Загрязнённость источников обусловлена, поступлением в водоёмы поверхностного стока, содержащего органические, минеральные вещества и микроорганизмы, смываемые с площади водосбора, и сточных вод.
- Наиболее эффективным будет контроль за качеством воды, который будет определяться автоматическими приборами. Существуют датчики электрические, которые измеряют концентрации загрязнений. Благодаря такой системе датчиков можно быстро принять решение.
- Так же можно наблюдать увеличение загрязнения воды в летнее время, это можно объяснить низкой культурой наших отдыхающих – загрязнение почвы, воды, а после дождя – еще большее загрязнение водоемов из-за смываемых с поверхности почвы «результатов деятельности человеческой цивилизации».
- Контроль за состоянием водоемов нужно вести более тщательно, планомерно и с привлечением современных микробиологических методов и использовать новейшую аппаратуру.
- На основании изученных ранее особенностей, биологических механизмов самоочищения водных экосистем, рядом авторов был предложен биотехнологический метод, включающий в себя использование различных гидробионтов для улучшения экологического состояния водоемов.
