Характеристика гидробиоценоза и оценка качества вод ручья Варничного

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
«МУРМАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»


Естественно-технологический институт
Кафедра «Биологии»



ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА
Характеристика гидробиоценоза и оценка качества вод ручья Варничного
                                             
                                             
                                             
Выполнила:
студентка 4 курса, группы Бб14о-3
Шерстобитова А. В.
Научный руководитель:
доцент кафедры «Биологии», к.б.н.
___________________Минченок Е. Е.
Зав. выпускающей кафедрой «Биологии»:
к защите допускаю____________________Шошина Е. В.





Мурманск
2018

РЕФЕРАТ
     Выпускная квалификационная работа «Характеристика гидробиоценоза и оценка качества вод ручья Варничного» выполнена студенткой 4 курса направления подготовки 06.03.01 «Биология» профиль «Биоэкология» Шерстобитовой Анастасией Владимировной.
     Для оценки экосистемы ручья Варничного использованы стандартные методы гидробиологического анализа (определение таксономического состава, численности, биомассы организмов). Произведен расчет ряда гидробиологических индексов (олигохетный индекс, индекс доминантности и др.).Дана оценка качества вод ручья по гидрохимическим показателям.
     В работе использованы методы наблюдения, описания, идентификации и классификации биологических объектов. Материалы обрабатывались в лаборатории на кафедре «Биология» с использованием стандартных приемов гидробиологического анализа. Полученные результаты представлены в виде фаунистической оценки водотока, измерений количественных показателей, подсчетов ряда гидробиологических индексов видового разнообразия и видового сходства, позволяющих выявить уровень загрязнения вод.
     Выпускная квалификационная работа изложена на 59 страницах, проиллюстрирована 23 таблицами и 15 рисунками. Список литературы состоит из 28 источников.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ	5
1.	ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ	8
1.1.	Характеристика лотических экосистем	8
1.2.	Загрязнение водных объектов в условиях городской среды	9
1.2.1. Основные антропогенные нагрузки на водные экосистемы	9
1.2.2. Поверхностный сток с городской территории и территории промышленных предприятий	10
1.3.	Методы анализа поверхностных вод	12
1.3.1.	Гидробиологические индексы	12
1.3.2.	Гидрохимический анализ	13
1.3.2.1.	Основные подходы к оценке качества воды
1.3.2.2.	Техника расчета показателей комплексной оценки
2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ	21
2.1. Общая характеристика ручья Варничного	21
2.1.1.	Характеристика станций	22
2.2. Материалы	26
2.3. Методы	27
2.4. Гидробиологические индексы оценки экологического состояния ручья	29
2.5. Гидрохимические показатели состояния вод ручья Варничного	30
3.	РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ	34
3.1. Таксономический состав, численность и биомасса зоопланктона	34
3.2. Таксономический состав и численность зообентоса	40
3.3. Гидробиологические индексы	45
3.3.1. Индекс видового разнообразия Шеннона	45
3.3.2.Индекс Серенсена. Коэффициент сходства биотопов	46
3.3.3. Индекс доминантности	47
3.3.4. Олигохетный индекс	49
3.4. Оценка качества вод ручья Варничного по гидрохимическим показателям	50
ЗАКЛЮЧЕНИЕ	53
ВЫВОДЫ	55
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ	56

     


    ВВЕДЕНИЕ

     На сегодняшний день одной из ключевых проблем является изучение биоразнообразия, которое опирается на анализ информации, полученной при инвентаризации флоры и фауны, и синтезе новых знаний об изменениях вбиоте (География и мониторинг …, 2002).
     Установление видовогосостава водных организмов, изучение их биологии и роли в водных экосистемах, выявление биологических и географических закономерностей формирования водных биоценозов позволяют решать фундаментальные вопросы зоологии, гидробиологии, экологии и биогеографии. Помимо того, организация систематических гидробиологических наблюдений за состоянием и изменением видовой структуры биоценоза помогает обнаруживать последствия загрязнений, степень и характер их влияния на видовой состав, количественное развитие и жизнедеятельность гидробионтови показывает, в какой мере под воздействием загрязнений нарушена экологическая система.
     Необходимость биологических наблюдений становится особенно очевидной. Прежде всего, влияние антропогенных факторов отражается на видовом составе водных сообществ и соотношении численности слагающих их видов (Макрушин, 1976).
     Довольно трудно детально изучить возможное влияние на все многообразные биологические явления в водных экосистемах каждого из многих поступающих в водоем веществ, а также нельзя предусмотреть последствия комбинированного воздействия многих химических соединений в их разнообразных сочетаниях и продуктов их трансформации в воде и донных отложениях.
     Водные беспозвоночные являются неотъемлемым компонентом экосистем. Животные являются посредниками в процессах коммуникации вещества и энергии как внутри водных экосистем, так и между ними и наземными экосистемами. В числе водных беспозвоночных присутствуют биофильтраторы, которые обеспечивают очистку природной воды от различных механических, в том числе и вредных, примесей (Ильина, 2014).
     В качестве объекта исследования был выбран озера ручей Варничный, который испытывает высокую антропогенную нагрузку.В связи с этим была поставлена задача изучить экологическое состояние данного объекта, исследовав качественный и количественный состав микрозоопланктона и бентофауны, применив гидробиологические методы исследования пресноводных водоемов и гидрохимические показатели загрязнения.
     Актуальность работы.Проблема загрязнения поверхностных вод с каждым годом становится всё более актуальной. Связано это в основном с развитием промышленности, ростом городов, поступлением в водоёмы огромного количества загрязняющих веществ, биогенных элементов через сточные воды поселений, что приводит к деградациикак отдельных компонентов экосистемы, так и целых сообществ организмов.Результаты изучения видового состава водных беспозвоночных позволяют получить объективную картину экологического состояния водного объекта.
     Новизна.Сведений по ранее проводимым гидробиологическим исследованиям ручья Варничного имеют эпизодический характер. Детальное исследование ручья проводится впервые.
     Цель работы:провести краткосрочное (в течение 2-х сезонов) исследование вод ручья Варничного.
     Задачи:
      изучить видовой состав микрозоопланктонного и бентосного сообществ в ручье Варничном, определить численность и биомассу водных беспозвоночных;
      дать оценку экологическому состоянию экосистеме ручья при помощи гидробиологических индексов;
      дать оценку уровня загрязнения вод ручья Варничного по гидрохимическим показателям.
     
     Практическая и теоретическая значимость работы.Несмотря на то, что гидробиологическая съемка проведена только в течение двух сезонов 2017 г., полученные результаты могут быть использованы в дальнейшем при выявлении сезонной динамики пресноводных экосистем и проведении экологического мониторинга.Результаты работы могут быть также использованы для принятия мер по охране от загрязнения.
     Материалы докладывались на СНТК МГТУ (г. Мурманск, 2018 г.). Название доклада: «Сезонная характеристика гидробиоценоза ручья Варничного».
     Работа представлена на Международной научной конференции студентов и аспирантов «Проблемы Арктического региона» (г. Мурманск, 2018 г.). Название доклада: «Характеристика гидробиоценоза и оценка качества вод ручья Варничного».
     Количество научных публикаций (тезисов) по теме выпускной квалификационной работы – две:
     1. Шерстобитова А. В. Сезонная характеристика гидробиоценоза ручья Варничного / А. В. Шерстобитова, Е. Е. Минченок // Сборник тезисов всероссийской студенческой научно-технической конференции (СНТК-2018), (Мурманск, 17-20 апреля 2018 г.). – Мурманск: МГТУ, 2018 – в печати.
     2. Шерстобитова А. В. Характеристика гидробиоценоза и оценка качества вод ручья Варничного / А. В. Шерстобитова, Е. Е. Минченок // Тезисы докладов XVII международной научной конференции студентов и аспирантов «Проблемы Арктического региона» (г. Мурманск, 15 мая 2018 г.). – Мурманск: ООО «Полиграфист», 2018. – С. 43.
     Автор выражает благодарность доценту кафедры «Биология»,к.б.н. Е.Е. Минченок за консультации и помощь в обработке и оформлении выпускной квалификационной работы, а также кафедре «Биология» за предоставление лабораторного оборудования.


 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
     Характеристика лотических экосистем
     Пресноводные местообитания подразделяются на: 
      лентические экосистемы – озера и пруды; 
      лотические экосистемы – родники, ручьи, реки; 
      заболоченные участки, с колеблющимся уровнем по сезонам и годам – марши и болота.
     К лотическим экосистемам относятся родники, ручьи, реки. Они отличаются от лентических экосистем выраженным течением, большим обменом между сушей и водой, в связи с чем реки - более открытые экосистемы с гетеротрофным типом метаболизма. Концентрация кислорода в них выше и он распределен более равномерно. Слабо выражена или почти совсем отсутствует температурная стратификация, за исключением больших, медленно текущих рек. Световая стратификация имеет аналогичныйхарактер с лентическими экосистемами.
     Особое значение имеет распределение организмов по трем зонам водоема. Литоральная зона– толща воды, где солнечный свет доходит до дна. Лимническая зона– толща воды до глубины, куда проникает всего 1 % от солнечного света и где затухает фотосинтез. Эвфотическая зона– вся освещеннаятолща воды в литоральной и лимнической зонах.Профундальная зона– дно и толща воды, куда не проникает солнечный свет (Коробкин, 2007).
     В проточных водоемах последние три зоны невыражены, хотя их элементы встречаются.Зональность по горизонтам в лотических экосистемах представлена двумя зонами: 1) перекаты– это мелководные участки с узкими берегами, довольно быстрым течением и неглубоким каменистым дном; 2) плесы – это глубоководные участки с широкими берегами, медленным течением и глубоким илистым дном (Маглыш, 2001).
     Водные организмы с экологических позиций можно классифицировать и по местообитанию в водоеме. Бентос – организмы, прикрепленные к дну, живущие в илистых осадках и просто покоящиеся на дне. Перифитон– животные и растения, прикрепленные к листьям и стеблям водных растений или к другим выступам над дном водоема. Планктон–плавающие организмы, которые активно могут перемещаться сами, но в целом они перемещаются с помощью течения. Нектон– свободно перемещающиеся в воде организмы – рыбы и т. д.
     Лимитирующие факторы водной среды – температура, прозрачность, течение, соленость и др. Многие животные, живущие в воде, стенотермны, вследствие чего опасно даже небольшое тепловое загрязнение среды. Для жизни в водоемах очень важна прозрачность воды, мерой для которой служит глубина зоны, в которой возможен фотосинтез при проникновении солнечного света. Прозрачность может быть разная – от нескольких сантиметров в очень мутных водоемах, до 30–40 м в чистых горных озерах. Течение –важный лимитирующий фактор в лотических экосистемах – влияет на распространение организмов и содержание газов и солей(Коробкин, 2007).
     
     Загрязнение водных объектов в условиях городской среды
     1.2.1. Основные антропогенные нагрузки на водные экосистемы
     Основные антропогенные нагрузки на водные экосистемы в городской среде и их экологические последствия(Экология городской среды ..., 2015):
     1. Спрямление естественных русел водотоков, устройство каналов, набережных стен, заключение малых рек в коллекторы, что приводит к нарушению водного режима на территории города, изменению направления грунтовых вод, нарушению естественного дренажа территории, эрозии берегов, исчезновению прибрежной растительности. 
     2. Водопотребление и постоянное изъятие вод на коммунально-бытовые и промышленные нужды города – изменяет водный баланс, гидрологический режим водоемов.
     3. Антропогенное загрязнение, основными источниками которого являются: промышленные (выпуски производственных сточных вод, загрязненные территории предприятий, свалки промышленных отходов), коммунальные (выпуски хозяйственно-бытовых сточных вод, территории населенных пунктов, свалки бытовых отходов), транспортные (транспортные средства, автодороги, трубопроводы). В пригородной зоне существенный вклад в загрязнение водной среды вносят сельскохозяйственные источники загрязнения (пахотные поля, огороды, животноводческие предприятия). Различные виды загрязнения приводят к химическому, физическому и биологическому загрязнению. Химическое загрязнение проявляется через сверхнормативное содержание веществ в поверхностных водах. Для физического загрязнения характерно повышение температуры воды за счет поступления в водный объект подогретых вод (тепловое загрязнение) или наличие радионуклидов (радиоактивное загрязнение). Биологическое воздействие на водный объект сопровождается поступлением в него болезнетворных микробов, яиц гельминтов, мелких водорослей, дрожжевых и плесневых грибов (гидрофлорное загрязнение) (Экология городской среды ..., 2015).
     
     1.2.2. Поверхностный сток с городской территории и территории промышленных предприятий
     В урбанизированных зонах с развитым агропромышленным сектором с поверхностным стоком в водные объекты поступает более 80% загрязняющих веществ.
     Поверхностный сток включает в себя дождевые, снеговые и поливомоечные сточные воды. Он бывает организованным и неорганизованным. Организованный поверхностный сток собирается с территории водосбора посредством специальных лотков и каналов и поступает в сети канализации или прямо в водный объект через выпуски ливневых вод. Неорганизованный поверхностный сток стекает в водный объект по рельефу местности.
     Основными источниками загрязнения поверхностного стока на городских территориях являются: мусор с поверхности покрытий; продукты разрушения дорожных покрытий; продукты эрозии грунтовых поверхностей; выбросы веществ в атмосферу промышленными предприятиями, автотранспортом, отопительными системами; проливы нефтепродуктов на поверхности покрытий; потери сыпучих и жидких продуктов, сырья, полуфабрикатов; площадки для сбора бытового мусора. 
     Наиболее высокий уровень загрязнения поверхностного стока наблюдается на территориях крупных торговых центров, автомагистралях с интенсивным движением транспорта, территориях промышленных и автотранспортных предприятий, неупорядоченных строительных площадках. 
     Формирование поверхностного стока происходит под воздействием комплекса природных (атмосферные осадки, испарение, фильтрация, задержание влаги растениями) и антропогенных (использование водосборной территории, применение искусственных покрытий, технология мойки искусственных покрытий) факторов. Специфические особенности поверхностного стока, связанные с эпизодичностью его поступления, резкими изменениями расхода и уровня загрязнения, изменчивостью состава загрязняющих веществ, значительно затрудняют контроль и регламентацию поступления его в городские системы водоотведения или в водные объекты (Литвенкова,2005).

     Методы анализа поверхностных вод
      Гидробиологические индексы
     Обилие видов живых существ, населяющих водоем, сложность их взаимодействия, как между собой, так и с окружающей средой, послужили причиной создания многочисленных методов оценки состояния природных вод. Большинство методов основано на оценке совокупности показателей: числа видов, численностей и биомасс популяций, населяющих водоём. Показатели можно разделить на:
     •	простые, которые непосредственно характеризуют какой-либо индивидуальный компонент экосистемы (например, число видов в сообществе, численность или биомасса); 
     •	комбинированные, которые отражают компоненты с разных сторон (например, видовое разнообразие учитывает как число видов, так и распределение их обилия); 
     •	комплексные, которые используют сразу несколько компонентов экосистемы (например, продукция, самоочищающая способность, устойчивость). 
     Комбинированные и комплексные показатели принято обобщенно называть «индексами».
     Если используемые индексы адекватно отражают высокую чувствительность некоторых сообществ реагировать на воздействие поступающих в водоем загрязняющих веществ, то они позволяют достаточно надежно выявлять изменения, происходящие в экосистеме водоема. В частности, индексы, основанные на планктонных организмах, из-за короткой продолжительности жизни последних пригодны для оперативной оценки обстановки, поскольку могут быстро реагировать на поступление в водоем токсичных веществ. Индексы, основанные на бентосных организмах, из-за большей продолжительности жизни представителей бентоса могут отражать экологическое состояние за более длительный интервал времени, как бы интегрируя условия существования (Шитиков, 2003).
     
      Гидрохимический анализ
      Основные подходы к оценке качества воды
     Качество воды – это характеристика состава и свойств воды, которая определяет ее пригодность для конкретных видов водопользования. 
     Контроль качества вод – проверка соответствия показателей качества вод установленным нормам и требованиям. 
     Дескрипторы – интегральные характеристики, определяемые по всей совокупности измеряемых параметров (например, индекс загрязнения вод, индекс сапробности, класс качества вод и др.). 
     Критерий качества воды (ККВ) – это признак или комплекс признаков, по которым производится оценка качества воды (ГОСТ 27065-86).
     Различают следующие классы критериев: 
     - экологические – учитывают условия нормального во времени функционирования водной экосистемы;
     - гигиенические (санитарные) – учитывают эпидемиологическую, токсикологическую и радиоактивную безопасность воды и наличие благоприятных свойств для здоровья людей;
     - рыбохозяйственные – учитывают пригодность воды для обитания и развития промысловых рыб и промысловых водных организмов;
     - экономические – учитывают рентабельность использования воды водного объекта.
     В практике исследований водных экосистем используют комплекс оценок качества вод.
     Основные загрязнители водных экосистем:
     – сточные воды;
     – углеводороды (нефтепродукты);
     – полициклические ароматические соединения (бензопирен);
     – консервативные токсиканты (тяжелые металлы, пестициды, синтетические поверхностно-активные вещества, СПАВ, которые входят в состав моющих средств – детергентов).
     По элементному химическому составу вод определяют следующие дескрипторы (Гольд, 2013):
      Предельно допустимая концентрация (ПДК) – концентрация вещества в воде, выше которой вода становится непригодной для одного или нескольких видов водопользования.
     Характеристики уровня загрязненности по величине кратности превышения ПДК представлены в таблице 1.
     Таблица 1
     Характеристики уровня загрязненности по величине кратности превышения ПДК(РД 52.24.643-2002)
Кратность превышения ПДК
Характеристика уровня загрязненности
(1; 2)*
Низкий
[2; 10)
Средний
[10; 50)
Высокий
[50; ?]
Экстремально высокий
     *Интервалы обозначают следующим образом: число слева - начало интервала; число справа - конец интервала; круглая скобка показывает, что стоящее при ней значение в интервал не входит; квадратная скобка - значение входит.
     
      Химическое потребление кислорода (ХПК) – количество кислорода, потребленное при химическом окислении содержащихся в воде органических и неорганических веществ под действием различных окислителей. Величины ХПК в водоемах с различной степенью загрязненности приведены в таблице 2.
Таблица 2
     Величины ХПК в водоемах с различной степенью загрязненности(РД 52.24.643-2002)
Степень загрязнения (классы водоемов)
ХПК, мг О2/дм3
Очень чистые
1
Чистые
2
Умеренно загрязненные
3
Загрязненные
4
Грязные
5-15
Очень грязные
>15

      Биохимическое потребление кислорода (БПК5, полное) – это количество растворенного кислорода, потребляемого микроорганизмами за установленное время и в определенных условиях, при биохимическом окислении содержащихся в воде органических веществ. Различают: БПКполное – минерализация биохимически окисляющихся веществ до стадии нитрификации за 20 суток; БПК5 – окисление О2до стадии аммиака за 5 суток. Величины БПК5 в водоемах с различной степенью загрязненности представлено в таблице 3.
Таблица 3
     Величины БПК5 в водоемах с различной степенью загрязненности(РД 52.24.643-2002)
Степень загрязнения (классы водоемов)
БПК5, мг О2/дм3
Очень чистые
0,5-1,0
Чистые
1,1-1,9
Умеренно загрязненные
2,0-2,9
Загрязненные
3,0-3,9
Грязные
4,0-10,0
Очень грязные
10,0
     
      Оценки по лимитирующим признакам вредности.
     При обнаружении в воде химических веществ 1 и 2 класса опасности с одинаковыми лимитирующими признаками вредности рассчитывается сумма отношений обнаруженных концентраций (С) к их ПДК – ?.
      ?=C_1/?ПДК?_1 +C_2/?ПДК?_2 +…+C_n/?ПДК?_n ,                                            (1)
     ? не должна быть более единицы:
     ? < 1 – вода безвредная;
     ? > 1 – вода вредная (грязная, опасная).
      Критерии высокого уровня загрязненности воды (РД 52.24.643-2002).
     Критерии определения высокого (ВЗ) и экстремально высокого (ЭВЗ) уровней загрязненности воды водных объектов по гидрохимическим показателям представлены в таблице 4.
     Таблица 4
     Критерии определения высокого (ВЗ) и экстремально высокого (ЭВЗ) уровней загрязненности воды водных объектов по гидрохимическим показателям(РД 52.24.643-2002)
Ингредиенты и показатели качества воды
Кратность превышения ПДК для случаев
     
ВЗ
ЭВЗ
1 – 2-го классов опасности
(3; 5)
?5
3 – 4-го классов опасности, кроме нефтепродуктов, фенолов, меди, железа общего
[10; 50)
?50
4-го класса опасности – нефтепродукты, фенолы, медь, железо общее
[30; 50)
?50
     
      Техника расчета показателей комплексной оценки
     Предварительная оценка степени загрязненности воды водных объектов с помощью коэффициента комплексности загрязненности воды?.
     С помощью коэффициента комплексности загрязненности воды оценивается комплексность загрязненности воды в пробе, створе, пункте, водотоке и т.д. Расчет значения коэффициента комплексности загрязненности водыК проводится сначала для каждого результата анализа по формуле
     К_fj=(N_fj^')/N_fj  100%,                                                    (2)
     где K_fj- коэффициент комплексности загрязненности воды в f-м результате анализа для j-го створа;
     N_fj^' - количество нормируемых ингредиентов и показателей качества воды, содержание или значение которых превышает соответствующие им ПДК в f-м результате анализа для j-го створа;
     N_fj- общее количество нормируемых ингредиентов и показателей качества воды, определенных в f-м результате анализа для j-го створа.
     Для учета распространенности случаев высокого и экстремально высокого уровней загрязнения проводятся аналогичные расчеты коэффициентов комплексности загрязненности воды по значениям концентраций, соответствующих высокому и экстремально высокому уровням загрязнения(РД 52.24.643 – 2002).
     Расчет коэффициента комплексности высокого уровня загрязнения воды осуществляется по формуле
     К_ВЗfj=(N_ВЗfj^')/N_fj  100%,                                                (3)
     где K_ВЗfj - коэффициент комплексности высокого уровня загрязнения воды для f-го результата химического анализа в j-м створе;
     N_ВЗfj^'- количество нормируемых ингредиентов и показателей качества воды, содержание или значение которых превышает соответствующие им критерии высокого загрязнения.
     Высокое загрязнение (ВЗ) водоема или водотока – максимальное разовое содержание нормируемых веществ 1 - 2-го классов опасности в концентрациях, превышающих ПДК от 3 до 5 раз, веществ 3 - 4-го классов опасности - от 10 до 50 раз (для нефтепродуктов, фенолов, соединений меди, железа и марганца от 30 до 50 раз); величина биохимического потребления кислорода (БПК) воды от 10 до 40 мг/дм3; снижение концентрации растворенного кислорода до значений от 3 до 2 мг/дм3(Инструкция по формированию …, 2001).
     Расчет коэффициента комплексности экстремально высокого уровня* загрязнения воды осуществляется по формуле
     К_ЭВЗfj=(N_ЭВЗfj^')/N_fj  100%,                                               (4)
     где K_ЭВЗfj - коэффициент комплексности экстремально высокого уровня загрязнения воды для f-го результата химического анализа в j-м створе;
     N_ЭВЗfj^'- количество нормируемых ингредиентов и показателей качества воды, содержание или значение которых превышает соответствующие им критерии экстремально высокого уровня загрязнения.
     Экстремально высокое загрязнение (ЭВЗ) водоема или водотока – максимальное разовое содержание нормируемых веществ 1 - 2-го классов опасности в концентрациях, превышающих ПДК в 5 раз и более, веществ 3 - 4-го классов опасности - в 50 раз и более; снижение содержания растворенного кислорода до значения 2 мг/дм3 и менее; увеличение БПК воды свыше 40 мг/дм3 (Инструкция по формированию …, 2001).
     Коэффициент комплексности загрязненности воды используется непосредственно при интерпретации результатов расчета для характеристики водного объекта. Он является очень простой, но в то же время вполне достоверной характеристикой антропогенного воздействия на качество воды. Чем больше значениеК, тем большая комплексность загрязненности присуща воде, тем хуже ее качество и тем большее влияние на формирование качества воды оказывает антропогенный фактор.
     Увеличение коэффициента комплексности загрязненности свидетельствует о появлении новых загрязняющих веществ в воде анализируемого водного объекта. Рост значений КВЗ и KЭВЗ указывает как на то, что превышение ПДК наблюдается по более широкому перечню ингредиентов, так и на то, что уровень его весьма значителен. Абсолютные значенияК, КВЗ и KЭВЗ могут применяться для анализа современного состояния загрязненности воды водных объектов, выявления тенденции его изменения в многолетнем плане и для сравнения между собой уровней загрязнения воды различных водных объектов (РД 52.24.643 – 2002).
     Категории воды водных объектов по значениям коэффициентов комплексности загрязнения водного объекта представлено в таблице 5.
     Таблица 5
     Категории воды водных объектов по значениям коэффициентов комплексности загрязнения водного объекта(РД 52.24.643-2002)
Комплексность загрязненности воды водных объектов
Категория воды
Kfj, %
Характеристика информации о загрязненности воды
KВЗfj
(KЭВЗfj),
%
Характеристика
высокого (экстремально высокого) уровня загрязненности воды

(0; 10]
По единичным ингредиентам и показателям качества воды
(0; 5]
Высокий (экстремально высокий) уровень загряненности по единичным ингредиентам и показателям качества вод
I
(10; 40]
По некоторым ингредиентам и показателям качества воды
(5;20]
Высокий (экстремально высокий) уровень загрязненности по некоторым ингредиентам и показателям качества воды
II
(40; 100]
По комплексу ингредиентов и показателям качества
(20; 100]
Высокий (экстремально высокий) уровень загрязненности по комплексу ингредиентов и показателям качества воды
III
     
     С помощью комбинаторного индекса загрязненности воды оценивается степень ее загрязненности по комплексу загрязняющих веществ, устанавливается класс качества воды.
     Комбинаторный индекс загрязненности воды может рассчитываться для любого створа, либо пункта наблюдений за состоянием поверхностных вод, для участка, либо акватории водного объекта, для водных объектов в целом, речных бассейнов, гидрографических районов и т.д. По мере укрупнения объекта изучения возрастает относительность расчетных характеристик. Это обстоятельство относится не столько к комбинаторному индексу, сколько к любому из показателей, характеризующих однозначно сложные и крупномасштабные природные системы. Однако, несмотря на это, их информативность и репрезентативность при наличии достаточного объема информации высока.
     До начала расчетов устанавливается период обобщения информации, зависящий от целей оценки и достаточности объема исходных данных. Комбинаторный индекс загрязненности воды может рассчитываться для любого периода времени: суток, декады, месяца, квартала, гидрологического сезона, полугодия, года, любого многолетнего периода при наличии достаточного числа проб.
     Расчет значения комбинаторного индекса загрязненности и относительная оценка качества воды проводится в 2 этапа: сначала по каждому изучаемому ингредиенту и показателю загрязненности воды, затем рассматривается одновременно весь комплекс загрязняющих веществ и выводится результирующая оценка (РД 52.24.643 – 2002).
     

2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
    2.1. Общая характеристика ручья Варничного
     В качестве объекта исследования выбран ручей Варничный.Исток – озеро Ледовое, протекает по территории г. Мурманска, впадает в Кольский залив между мысами Халдеев на юге и Варничный – на севере, на территории Мурманского морского рыбного порта. В нескольких местах протекает в трубах под землей. Длина – около 5 км(Варничный ручей, 1996).
     В 1917 г. давал по водопроводу (длина – 1 км) воду для приспособленного под баню железнодорожного вагона.
     В 20-е годы прошлого века в ручей заходила семга.
     В 1932 – 1938 гг.– на берегах велась добыча глины, стоял кирпичный завод.
     В 30-е годы XX века у истоков Варничного ручья было решено построить больничный городок. Руководствовались при этом несколькими соображениями: чистый воздух окраины, необходимый больным, удобные подъездные пути.
     В 30-е годы в ручье водилась рыба, а вода в нем была настолько чистой, что ее можно было пить.
     В послевоенные годы ручей обмелел и был сильно загрязнен.
     Ручей протекает через центральную часть города Мурманска. В бассейн ручья поступают сточные воды пассажирского и грузового автотранспортных предприятий, ливневые сточные воды с дорог и гаражей, а также сточные воды Мурманской ТЭЦ и других мелких предприятий города(Варничный, 2008; Варничный ручей, 2013).
     Загрязненность воды ручья Варничного остается на экстремально высоком уровне; из года в год качество воды ручья оценивается 5-м классом"экстремально грязная"; критические показатели загрязненности воды – легкоокисляемые органические вещества (по БПК5), аммонийный азот, соединения меди, марганца и нефтепродукты (Качество поверхностных вод …, 2017).
     
      Характеристика станций
     Первоначально был проведен визуальный анализ русла ручья, отмечены особенности, локальные загрязненные участки, типы растительности, сходства и различия биоценозов. 
     Для изучения состава водных беспозвоночных, обитающих в ручье Варничном, были установлены места выхода ручья из труб на поверхность. На трех станциях были взяты пробы зоопланктона и зообентоса.
     Расположение станции №1 представлено на рис. 1.
     
     Рис. 1. Расположение станции №1.
     Характеристика станции №1представлена в таблице 6.
     Таблица 6
     Характеристика станции №1
№ п/п
Показатели
Характеристика
1
Морфометрические характеристики и водный режим ручья
Ширина русла, м
Глубина, м
Поверхностный русловой сток (визуально)


10-12 м
2-5 м
Медленное течение
2
Органолептические показатели воды
Цветность
Мутность
Запах

Слабо-желтоватая
Слабо-мутная
Гнилостный
3
Тип грунта
Каменистый, присутствие заиленных участков
4
Антропогенная нагрузка
Бытовой мусор, аэротехногенное загрязнение
     
     Отбор гидробиологический проб на станции №1 представлен в таблице 7.
     Таблица 7
     Отбор гидробиологических проб на станции №1
№ п/п
Гидробиологическая проба
Расстояние от берега, м
Глубина, м
1
Зоопланктон
3,0
1,0
2
Зообентос
0,5
0,2
     
     Расположение станции №2 представлено на рис. 2.
     
     Рис. 2. Расположение станции №2.
     Характеристика станции №2 представлена в таблице 8.
     Таблица 8
     Характеристика станции №2
№ п/п
Показатели
Характеристика
1
Морфометрические характеристики и водный режим ручья
Ширина русла, м
Глубина, м
Поверхностный русловой сток (визуально)


12-15 м
2-5 м
Быстрое течение
2
Органолептические показатели воды
Цветность
Мутность
Запах

Слабо-желтоватая
Слабо-мутная
Гнилостный
3
Тип грунта
Илисто-песчаный
4
Антропогенная нагрузка
Бытовой и промышленный мусор
     
     Отбор гидробиологический проб на станции №2 представлен в таблице 9.
     Таблица 9
     Отбор гидробиологических проб на станции №2
№ п/п
Гидробиологическая проба
Расстояние от берега, м
Глубина, м
1
Зоопланктон
1,0
1,0
2
Зообентос
0,5
0,2
     
     Расположение станции №3 представлено на рис. 3.
     
     Рис. 3. Расположение станции №3.
     Характеристика станции №3 представлена в таблице 10.
     Таблица 10
     Характеристика станции №3
№ п/п
Показатели
Характеристика
1
Морфометрические характеристики и водный режим ручья
Ширина русла, м
Глубина, м
Поверхностный русловой сток (визуально)



12-15 м
3-6 м
Быстрое течение
2
Органолептические показатели воды
Цветность
Мутность
Запах

Слабо-желтоватая
Слабо-мутная
Гнилостный
3
Тип грунта
Каменистый, заиленный
4
Антропогенная нагрузка
Бытовой мусор и аэротехногенное загрязнение
     
     Отбор гидробиологический проб на станции №3 представлен в таблице 11.
     Таблица 11
     Отбор гидробиологических проб на станции №3
№ п/п
Гидробиологическая проба
Расстояние от берега, м
Глубина, м
1
Зоопланктон
1,0
0,5
2
Зообентос
0,5
0,2

    2.2. Материалы
     Материалом работы послужили гидробиологические пробы зоопланктона и зообентоса ручья Варничного, отобранные в летний и осенний периоды 2017 года.
     Количество исследованных проб в исследуемые периоды представлено в таблице 12.
     Таблица 12
Количество исследованных проб
Летний период
№ п/п
Дата
Объект исследования
№ станции
Количество проб
1
06.06.2017
зообентос
3
2
2
07.06.2017
зоопланктон
3
2
3
08.06.2017
зообентос
3
2
4
13.06.2017
зоопланктон
3
2
5
14.06.2017
зообентос
2
2
6
15.06.2017
зоопланктон
2
2
7
16.06.2017
зообентос
1
2
8
19.06.2017
зоопланктон
1
2
9
20.06.2017
зообентос
1
2
10
21.06.2017
зоопланктон
1
2
11
22.06.2017
зообентос
2
2
12
23.06.2017
зоопланктон
2
2
Итого
24
Осенний период
№ п/п
Дата
Объект исследования
№ станции
Количество проб
1
20.09.2017
зоопланктон
2
2
2
21.09.2017
зообентос
2
2
3
04.10.2017
зоопланктон
3
2
4
04.10.2017
зообентос
3
2
5
12.10.2017
зоопланктон
1
2
6
13.10.2017
зообентос
1
2
Итого
12
     
     В летний период по зоопланктону и по зообентосу было исследовано по 12 проб материала.
     В осенний период по зоопланктонуи по зообентосу было исследовано по 6 проб материала.
     Все пробы отбирались в двукратной повторности.
     В течение двух сезонов исследовано 18 проб зоопланктона (объем одной пробы составил 70 мл) и 18 проб бентоса (площадь одной пробы составила 0,00125 м2).
     
    2.3. Методы
     Качественный лов зоопланктона производился с помощью планктонной сети, сделанной самостоятельно, с целью выявления видового состава. Размеры п.......................