Оценка экологического состояния водоема и интенсивности процессов самоочищение по величине продукции и деструкции органического вещества.

Процессы жизнедеятельности водных организмов связанны с образованием и разрушением сложных органических веществ и сопровождаются изменением качественного состава воды по содержанию таких соединений, как О₂ и СО₂, минеральных, биогенных (нитратов, нитритов, аммонийных ионов, фосфатов, микроэлементов, токсичных веществ, а также С-орг, N-opг, P-oрг и отдельных групп и классов органических веществ.

Содержание вышеперечисленных соединений может увеличиваться и уменьшатся в зависимости от преобладания процессов продукции или деструкции.

Валовая продукция – это суммарное количество органического вещества в определенный момент в воде.

«Чистая» продукция-это прирост органического вещества за сутки

Величина валовой продукции и «чистой» продукции характеризует интенсивность фотосинтеза:

CO₂+H₂O-CH₂O+O₂

Деструкция - это распад органического вещества под воздействием гетеротрофных организмов главным образом бактерий.

Величина деструкции характеризует интенсивность распада органических веществ

CH₂O+O₂-CO₂+H₂O

Величины их концентрации служат критерием для ориентировочной оценки гидрохимической обстановки в водоеме и используются как показатели эвтрофикации и загрязненности вод.

В зависимости от трофии водоема продукция может колебаться от 0,05 до 18,8 мгО₂/л, В зависимости от величины продукции: водоемы делятся по трофии:

· Евтрофные (2-18,8мг O₂/л)

· Мезотрофные (1-2)

· Олиготрофные (0,05-0,08)

· Дистрофные (менее 0,05)

Таким образом, наибольшие величины продукции наблюдаются в евтрофных водоемах, наименьшие в олиготрофных и дистрофных водоемах.

Величина деструкции должна быть меньше величины продукции и составлять от 0,05 до 9,8 мг О₂/л..

Основным методом определения первичной продукции органических веществ в природных водоемах и деструкции является кислородный метод.

Принцип кислородного метода заключается в измерении содержания О₂ выделенного в процессе фотосинтеза. Выделение кислорода сопровождается усвоением СО₂, необходимым для синтеза органических веществ. Поэтому по количеству выделяемого О₂ можно определить количество вновь образованного органического вещества

1.4.1. Методика определении продукции и деструкции органического вещества по изменению содержания О₂

Сущность метода заключается в изменении содержания кислорода через 24 часа в замкнутом объеме воды. Принцип метода. Для определения продукционно-деструкционных характеристик применяют метод Винберга, который основан на измерении фотосинтеза фитопланктона по разнице кислорода, образованного в результате фотосинтеза за определенный отрезок времени. Кислородная модификация скляночного метода основана на уравнении фотосинтеза: ↓ CO₂ +H₂O ↔ (CH₂O)+O₂↑Количество потребленной углекислоты или количества выделившегося при фотосинтезе кислорода пропорционально количеству образованного органического вещества. В темноте реакция идет в обратном направлении – процесс дыхания (деструкции) разложения органического вещества с потреблением кислорода и выделением углекислоты. Подготовка, отбор, экспонирование и фиксация проб. Для определения первичной продукции используют химические склянки с притертыми пробками объемом 100-200 см³, для определения деструкции склянки помещают в мешочки из черной материи. Отбор проб проводят с подповерхностного горизонта и далее через каждый метр. На одном горизонте обычно ставят на экспонирование 2….3 светлых склянки и одну темную. Экспонировать склянки рекомендуется в первую или во вторую половину дня на 6 часов. После того, как склянки поставлены на экспонирование, фиксируют пробы для определения начальной концентрации кислорода. Расчет первичной продукции проводят по следующим формуламВаловая продукцияP_вал= V_c – V_m TЧитая продукцияP_чис= V_c – V_c^h TДеструкцияD= V_c^h-V_m TГде V_c^h- начальное содержание кислорода в склянке перед экспонированием V_c - количества кислорода в светлой склянке после экспонирования V_m – количества кислорода в темной склянке после экспонирования t- время экспозиции, час.Данные по интенсивности продукционно-деструкционных процессов можно также использовать для вычисления индекса самоочищения, который представляет собой отношение валовой и первичной продукции к суммарной деструкции планктона.

Индекс самоочищения. Отношение валовой продукции к суммарной деструкции планктона за сутки является функциональным гидробиологическим показателем. Низкие значения индекса (менее 1) свидетельствуют о превышении потребления кислорода над его продуцированием, в результате чего создается неблагоприятный для переработки загрязнений кислородный режим. Значения выше 1 характеризуют интенсивно идущие процессы окисления органического вещества. Вместе с тем при регулярном превышении продукции над деструкцией (A/R>1) происходит биологическое загрязнение за счет первично продуцированного остаточного органического вещества. [18]

1.4.2. Методика определения концентрации РК в воде [14], [16]

Последовательность определения РК в воде природных водоемов

А) ввести в склянку с пробой определенного объема разными пипетками 1 мл раствора соли марганца, затем 1 мл раствора йодида калия и 1-2 капли раствора сульфаминовой кислоты, после чего закрыть склянку пробкой (15).

Б) соль Мп (2) в щелочной среде реагирует с растворенным кислородом с образованием нерастворимого дегидратированного гидроксида Мп (4) по уравнению: (15).

2 Мп + О₂ + 4ОН = 2МпО (ОН₂)

таким образом производятся фиксация, т.е. количественное связывание, кислорода в пробе (32).

В) ввести в склянку пипеткой 2 мл раствора серной кислоты, погружать пипетку до осадка (не взмучивать!) и постепенно поднимать ее, вверх по мере опорожнения (15).

Г) склянку закрыть пробкой и содержимое перемешать до растворения осадка (15). В результате чего протекает химическая реакция с образованием свободного йода и произошло растворение осадка по уравнению:

МnО (ОН)₂ + 2S + 4H = Mn + S₂ + 3H₂O (32)

Д) Содержимое склянки полностью перенести в коническую колбу на 250 мл (15)

Е) В бюретку (пипетку), закрепленную в штативе, набрать 10 мл тиосульфата и титровать пробу до слабо желтой окраски. Затем добавить пипеткой 1 мл раствора крахмала (раствор в колбе синеет) и продолжать титровать до полного обесцвечивания раствора (15).

Реакции описываются уравнениями:

S₂ + 2S₂O₃ = 2S + S₄O₆

S₂ + крахмал = синее окрашивание (32).

О завершении титрования судят по исчезновению синей окраски (обесцвечиванию) раствора в точке эквивалентности (32).

Ж) Определить общий объем раствора тиосульфата, израсходованный на титрование (как до, так и после добавления раствора крахмала). Количество раствора тиосульфата натрия, израсходованное на титрование, пропорционально концентрации растворенного кислорода (15).

З) Массовую концентрацию РК в анализируемой пробе воды (Срк) в мг/л рассчитать по формуле:

Срк = _ 8 х Ст х Vт х 1000,

V - V₁

Где: 8 - эквивалентная масса атомарного кислорода;

Ст - концентрация титрованного стандартного раствора тиосульфата, г - ЭКВ/л

Vт - общий объем раствора тиосульфата, израсходованного на титрование (до и после добавления раствора крахмала), мл;

1000 - коэффициент пересчета единиц измерения из г/л в мг/л

V - внутренний объем калиброванной кислородной склянки с закрытой пробкой (определяется заранее для каждой склянки отдельно), мл,

V1 - суммарный объем растворов хлорида марганца и йодида калия, добавленных в склянку при фиксации РК, а также мешалки (32)

Дата добавления: 2015-07-24