Екологічна оцінка природних умов басейну річки Рудка (Волинська область) (стр. 6 из 14)
Формалізація економічної оцінки якості поверхневих вод суші та естуаріїв України.
Екологічний індекс для спрощеної екологічної оцінки якості поверхневих вод суші та естуаріїв України визначається згідно формули
І = mах (І1, І2, І3)
де, І1 – індекс вмісту компонентів сольового складу в прісних водах;
І2 – індекс трофо-сапробіологічних (еколого-санітарних) показників;
І3 – індекс специфічних показників токсичної і радіаційної дії.
Значення індексів (І1) обчислюється на основі відносних значень окремих показників згідно виразу
Іj = max Yjk
1< = K <= Nj
де Yjk – відносне значення К-го показника з j – ої групи показників (блоку);
Nj – загальна кількість показників з j-го блоку, які враховуються при обчисленні. Відносна оцінка окремого показника є числовою безрозмірною величиною, значення якої знаходиться в інтервалі від 1 до 8 і є значенням відповідної категорії якості води.
Відносні значення показників розраховуються на основі їх абсолютних значень (концентрацій) за допомогою системи спеціальних перевідних функцій.
Такі перевідні функції є монотонними і кусково-лінійними неперервними функціями з точками зламу, що відповідають значенням ординат, які розмежовують сусідні категорії якості води (являються верхніми металами відповідних інтервалів значень показників).
У загальному випадку перевідні функції мають вигляд:
1 х<=x1
у = {кіх – кіхі + уі xi < x <= xi+1
8 x > xn+1
де: {хі} (і = 1,...., n) – множина абсолютних значень показників, які розмежовують окремі категорії якості води;
уі – значення категорії води для відповідного інтервалу абсолютних значень показників.
Категорії якості води за величиною екологічного індексу визначаються таким чином:
І категорія: Іе = 1,0, ІІ категорія: 1,0 < Іе<=2,0,
ІІІ категорія: 2,0 < Іе<=3,0, ІV категорія: 3,0 < Іе<=4,0,
V категорія: 4,0 < Іе<=5,0, VI категорія: 5,0 < Іе<=6,0,
VIІ категорія: 6,0 < Іе<=7,0, VIІІ категорія: Іе > 7,0
Показники якості прісних вод р. Рудка за вмістом компонентів сольового складу: х1 –перший створ, х2 –другий створ.
Приклад розрахунку:
Сума іонів, мг/л
1x < 300
х/200-0,5300<=x<=500
х/250 500<=x<=750
х/150-2 750<=x<=900
у = { х/350+10/7900<=x<=1250
х/500+2,5 1250<=x<=1750
х/250-1 1750<=x<=2000
х/150-19/3 2000<=x<=2150
x> 2150
Сума іонів
х1 = 563,4
у1 = 563,4/250 = 2,25
х2 = 442,19
у2 = 442,19/200-0,5=1,71
хлориди: х1 = 19,86
у1,2 = х < 21 = 1
х2 = 34,04
у2 = 34,04/25=1,36
сульфати мг/л: х1 = 80,0
х2 = 35,2
у1 = 80/25=3,2
у2 = 35,2/25=1,41
Трофо-сапробіологічні (еколого-санітарні) показники:
рH х1 = 6,6 х2 = 6,6
у1,2 = 35,5-5 х 6,6 = 1,5
Амонійний азот, мгN/ л
х1 = 1,86
х2 = 1,78
у1 = (2 х 1,86 + 13)/3 = 5,57
у2 = (2 х 1,78 + 13)/13 = 5,52
Нітрати, мгN/л
х1 = 0,9
х2 = 0,85
у1 = (10 х 0,9 +5)/3=4,67
у2 = (10 х 0,85 + 5)/3=4,5
х1,2 = 3,28
у = (10 х 3,28+55)/19=4,62
Біомаса фітопланктону, мг/л
х1 = 6,0
х2 = 7,0
у1 = 6,0/5+3=4,2
у2 = 7,0/5+3=4,4
Індекс Гуднайта-Уітлея
х1 = 40
х2 = 40
у = (40-17)/9=2,56
Індекс Пантле-Букка
х1 = 1,8
х2 = 1,9
у1 = 2 х 1,8 – 1 = 2,6
у2 = 2 х 1,9 – 1 = 2,8
Специфічні показники токсичної та радіаційної дії:
Мідь, мкг/л
х=0,002
у= 0,002+1=1,002
Цинк мкг/л
х=0,008
у= 0,008/10+1=1,0008
Хром, мкг/л
х=0,002
у= 0,5 х 0,002+1=1,001
Цезій – 137, Кі/л 10-11
х=2,5 х 10-12
у=(2 х 2,5 + 115) / 29
Стронцій – 90, Кі/л х 10-12
х=1,9 х 10-11
у= (100 х 1,9 +504) / 201 = 3,45
СПАР, мкг/л
х=0,01
у=0,01/20+2 = 2,005
Для створу І
І1 max = { 2,25; 1; 3,2}
І2 max = { 1,5; 5,57; 6,25; 4,67; 4,62}
І3 max = { 2,56; 2,6; 1,002; 1,0008; 1,001; 2,005}
Для створу ІІ
ІІІ max = { 1,71; 1,36; 1,41}
І2 max = { 1,5; 5,52; 8; 4,5; 4,62}
І3 max = { 2,56; 2,8; 1,002; 1,0008; 1,001; 2,005}
ІеІ = 2,25; 5,57; 2,6= 5,57
ІеІІ = 1,71; 5,52; 2,8= 5,52
За КНД - ІеІствор = 5,57 – VІ категорія забруднена, погана
ІеІІствор = 5,52 – VІ категорія забруднена, погана
Отже загальна якість води річки Рудка оцінюється категорією YI –„сильно забруднена”, „погана”.
Провівши розрахунок та згідно нормативів, якість води визначається за найгіршим показником.
Вода YI категорії навіть після підготовки не придатна для питного водопостачання, риборозведення, рекреаційних цілей, а для використання у виробництві потребує більш складної підготовки.
Тому для покращення якості води у річці необхідно провести низку водоохоронних заходів. [Л-11,10]
3.2.2 Оцінка якості води за комплексним індексом Іе
Комплексний екологічний індекс стану річкових екосистем, запропонований у 1991 році Й.В.Грибом, визначається у залежності від чисельності визначених параметрів (гідрохімічних) (Іа), трофо-сапробіологічних (Ів) й токсикологічних (Іс)):
де Сі факт фактична концентрація і-го гідрохімічного або трофо-сапробіологічного фактору;
Сі опт – оптимальна (або ГДК) концентрація і-го гідрохімічного або гідробіологічного фактору;
n – кількість показників.
Приклад розрахунку
Гідрохімічні показники
І1 (насиченість киснем) = 85/114=0,75
І2 (БСК) = 0,99/1,5=0,66
І3NH +4 = 1.86/0.5=3.72 І3NH +4 = 1.78/0.5=3.56
І4NО -2 = 0,15/0.75=0,2І4NО -2 = 0,86/0.75=1,15
І5NО 3 = 0,9/0.022=40,9І5NО 3 = 0,85/0.022=38,64
І6 (мінералізація) = 563,4/500=1,13І6 = 442,19/500=0,88
І2х = 240,9І2х1 = 38,64
Гідробіологічні показники
І1 (біомаса фітопланктону)= 6,0/1,3=2І11 = 7,0/3=2,33
І2 (фіто-планктону)= 1,8/1,2=1,5І21 = 1,9/1,2=1,58
І3 (Гуднайта-Уітлея) = 50/15=3.33 І31 = 40/15=3,33
І4 (загальне мікробне число) = 6,4/2,7=2,37 І41 = 6,4/2,7=2,37
І2б = 2,67 І2б = 2,67
Токсикологічні показники
І1(мідь)= 0,002/0,001=2
І2 цинк= 0,008/0,001=0,8
І3 хром = 0,002/0,001=2
Ітх=2
(IY клас) 
(IY клас)За комплексним екологічним індексом стан води характеризується 4 класом якості. [Л-10,7]
3.2.3 Оцінка якості води за гідробіологічними показниками (розрахунок індексу сапробності Пантле–Букка за фітопланктоном, розрахунок індексу фітоіндикації)
В гідробіологічних дослідженнях використовується метод індикаторних організмів Пантле і Букка в модифікації Сладеченка.
Метод включає визначення відносної частоти зустрічуваності гідро біонтів (h) і їх індикаторної значимості (S). Визначення (h) проводять за оковимірювальною шкалою: 9.0 – в полі зору багато організмів; 7.0 – часто зустрічаються в кожному полі зору; 5.0 –нерідко; 3.0 –дуже рідко; 1.0 –поодиноко. Індикаторну значимість (S) і зону сапробності визначають за списками сапробних організмів.
Індекс сапробності по фітопланктону в модифікації Пантле і Бука розраховують за формулою:
f=
Для статичної достовірності необхідно, щоб у пробі було не менше 12 індикаторних видів із загальною сумою зустрічуваності h=30.
В тому випадку, коли в пробах, відібраних на одному місці, вивчаються декілька різних груп біоценозу, то розрахунок ведуть за формулою:
де: fm –середній індекс;
S1, S2, Si –індекс сапробності окремих співтовариств (макрофлора, макрофауна обростання) або декілька проб одного співтовариства;
h1, h2, hi –суми значень частоти зустрічуваності окремих співтовариств або декількох проб одного співтовариства.
Величину індикаторної значимості (S) визначають за такими даними:
Таблиця 3.2
| Індикаторні організми | S | Умовні позначення сапробної зони |
| Організми ксеносапробної зони | О | Х |
| Організми полігосапробної зони | 1 | О |
| Організми бета –мезосапробної зони | 2 | β |
| Організми альфа –мезосапробної зони | 3 | α |
| Організми полісапробної зони | 4 | Р |
Розрахувати індекс сапробності по фітопланктону в модифікації Пантле і Букка.
Таблиця 3.3
| №п/п. | Індикаторні організми | S | h | S*h |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| 1 | Euglena viridis | 4 | 1 | 4 |
| 2 | Vorticella convalaria | 3 | 3 | 9 |
| 3 | Zooglea ramigera | 4 | 5 | 20 |
| 4 | Oscilatoria purriola | 4 | 1 | 4 |
| 5 | Glosterium acerosum | 3 | 3 | 9 |
| 6 | Stentor courleus | 3 | 7 | 21 |
| 7 | Jarve siratiomys | 3 | 1 | 3 |
| 8 | Paramaecium bursaria | 2 | 5 | 6 |
| 9 | Spirogira crassa | 2 | 5 | 10 |
| 10 | Cladophora crispate | 2 | 7 | 14 |
| 11 | Cyclotella bodanica | 1 | 1 | 1 |
| 12 | Tabellaria flocculosa | 1 | 4 | 3 |
| 13 | Planaria gonocephala | 1 | 5 | 5 |
| 14 | Jehahea annulata | 1 | 7 | 7 |
| ∑h=55 | ∑S*h=116 |
ƒm=116/55=1,9.
Як висновок: зона сапробності –β –мезосапробна.
Ця зона відмічається у водоймах майже звільнених від нестійких органічних речовин, розпад яких дійшов до утворення окислених продуктів (повна мінералізація). Концентрація кисню і вугільної кислоти сильно коливається на протязі доби, в денний час вміст кисню у воді доходить до перенасичення і вугільна кислота може повністю зникати. В нічні години спостерігається дефіцит кисню у воді. В мулах багато органічного детриту, інтенсивно протікають окислювальні процеси, мул жовтого кольору. В цій зоні велике різноманіття тваринних і рослинних організмів. В масі розвиваються рослинні організми з автотрофним живленням, спостерігається цвітіння води багатьма представниками фітопланктону. В обростаннях –звичайні зелені нитчасті та епіфітні діатомеї: в мулах –черв’яки, личинки хірономід, молюски.