Качество воды в водоеме оценивается на основе результатов химического, бактериологического и биологического анализов. Каждый из этих видов анализа имеет свои достоинства и недостатки, они не заменяют друг друга, и наиболее достоверная оценка получается при сочетании всех трех методов.

Химические исследования позволяют оценить величину и характер загрязнения, его влияние на изменение качества воды. Бактериологический анализ дает возможность определить вероятность нахождения в воде патогенных микроорганизмов. Биологический анализ помогает установить степень загрязнения водоема в целом, в ряде случаев позволяя зафиксировать последствия кратковременного загрязнения водоема, которое не может быть зарегистрировано методами физико-химического и бактериологического исследования.

Биологический анализ воды основан на приуроченности некоторых организмов к воде определенного качества.

В 1909 г. Р. Колквитц и М. Марсон разработали классификацию степени загрязненности водоемов по содержащимся в них видам растений и животных. Эта классификация, получившая название системы сапробности, в дальнейшем была усовершенствована. В нашей стране в наиболее полном виде она была разработана Я. Я. Никитинским и Г. И. Долговым (1927). По их определению, «сапробность-это комплекс физиологических свойств данного организма, обусловливающий его способность развиваться в воде с тем или иным содержанием органических веществ, с той или иной степенью загрязнения».

Поступающие в водоем загрязнения в результате самоочистительной способности водоемов постепенно разбавляются и разрушаются. Деструкция загрязнения происходит постепенно и в связи с этим постепенно восстанавливаются в водоеме условия, которые были в нем до поступления сточных вод. Процесс этот весьма длительный, и зона загрязнения в реке может захватывать десятки и сотни километров. Размер зоны зависит от соотношения объема сточных и речных вод, от концентрации и качества загрязняющих веществ, от скорости течения и других причин.

В зависимости от того, насколько сильно загрязнена вода, водоемы и их отдельные участки подразделяются на следующие зоны:

При загрязнении водоема в нем изменяются физико-химические условия. При этом одни формы гидробионтов погибают, другие получают преимущества для своего развития, и в результате на загрязненном участке происходит смена биоценоза. Многие гидробионты способны развиваться только в воде определенного качества и поэтому приспособлены к определенным зонам загрязнения.

Полисапробная зона (р) характеризуется большим содержанием нестойких органических веществ и продуктов их анаэробного распада, В воде в изобилии присутствуют белковые вещества. БПК составляет десятки миллиграммов на литр. Фотосинтез отсутствует. Кислород может поступать в воду только за счет атмосферной реазрации, и так как он полностью потребляется на окисление в поверхностных слоях, то в воде он практически не обнаруживается. Вода содержит метан и сероводород. Для этой зоны характерно большое количество сапрофитной микрофлоры, представленной сотнями тысяч и даже миллионами клеток в 1 мл. В донных отложениях кислород отсутствует, содержится много детрита, идут восстановительные процессы, железо находится в форме FeS, ил имеет черную окраску и запах сероводорода. В этой зоне в массе развиваются растительные организмы с гетеротрофным типом питания: различные бактерии, в том числе нитчатые бактерии (Sphaerotilus), серные бактерии (Beggiatoa, Thiothris), бактериальные зооглеи (Zoogloea ramigera), из простейших-инфузории, бесцветные жгутиковые (рис. 62).

Альфа-мезосапробная зона (?-m). В этой зоне начинается аэробный распад органических веществ с образованием аммиака, содержится много свободной углекислоты, кислород присутствует в малых количествах. Метан и сероводород отсутствуют. Количество загрязнения, определяемого по БПК, все еще очень велико: десятки миллиграммов на литр. Количество сапрофитных бактерий составляет десятки и сотни тысяч в 1 мл.

В воде и донных отложениях протекают окислительно-восстановительные процессы; железо-в закисной и окисной формах, ил сероватой окраски. В?-m зоне развиваются организмы, облагающие большой выносливостью к недостатку кислорода и большому содержанию углекислоты. Преобладают растительные организмы с гетеротрофным и миксотрофным питанием. Отдельные организмы имеют массовое развитие: бактериальные зооглеи, нитчатые бактерии, грибы, из водорослей-осциллятории, стигеоклониум. Из животных организмов обильны сидячие инфузории (Carchesium), встречаются коловратки (Brachionus), много окрашенных и бесцветных жгутиковых (рис. 63). В илах значительное количество тубифицид и личинок хирономид.

Бета-мезосапробная зона (?-m) отмечается в водоемах, почти свободных от нестойких органических веществ, разложившихся до кисленных продуктов (полная минерализация). Количество сапрофитных бактерий составляет тысячи клеток в 1 мл и резко увеличивается в период отмирания водных растений. Концентрация кислорода и углекислоты сильно колеблется в течение суток; в дневные часы содержание кислорода в воде доходит до пресыщения, а углекислота может полностью исчезать, в ночные часы наблюдается дефицит кислорода в воде. В илах много детрита, интенсивно протекают окислительные процессы, ил желтой окраски. В этой зоне отмечается большое разнообразие животных и растительных организмов. В массе развиваются растительные организмы с автотрофным питанием, наблюдается «цветение» воды в результате развития фитопланктона. В обрастаниях обычны зеленые нитчатки и эпифитные диатомеи; в илах-черви, личинки хирономид, моллюски (рис. 64).

Олигосапробная зона (о) характеризует практически чистые водоемы с незначительным содержанием нестойких органических веществ и небольшим количеством продуктов их минерализации. Содержание кислорода и углекислоты не претерпевает заметных колебаний в дневные и ночные часы суток.

«Цветения» воды, как правило, не наблюдается. В донных отложениях содержится мало детрита, автотрофных микроорганизмов и бентосных животных (червей, личинок хирономид и моллюсков). Показателями большой чистоты воды в этой зоне служат некоторые красные водоросли (Thorea, Batrachospermum) и водные мхи (рис. 65).

Отдельные индикаторные организмы, взятые изолированно, не могут достаточно точно охарактеризовать степень загрязнения вод. Например, при разложении белков в хозяйственно-фекальных стоках накапливается сера, вследствие этого в таких водах могут в изобилии встречаться серобактерии из родов Beggiatoa и Thiothrix. Вместе с тем эти бактерии живут и в воде минеральных серных источников, совершенно не содержащих органических загрязнений. Серобактерии являются индикаторами серы в воде независимо от того, какого происхождения эта сера.

Приведенный пример показывает, что судить о степени загрязнения вод можно лишь по ценозам, характерным для той или иной зоны сапробности, а не по отдельным, пусть даже индикаторным организмам.

В настоящее время многие авторы предлагают более дробное деление зон сапробности, выделяя 5, 6 и более подзон. Так, Либманн (1962) предусматривает 4 основных класса чистоты водоема (с. 194) и три промежуточных. Основные классы обозначаются цифрами от I (самый чистый, соответствующий олигосапробной зоне) до IV (соответствующего полисапробной зоне). Промежуточные-двумя цифрами: I-II, II-III, III-IV. А. А. Былинкина, С. М. Драчев и А. И. Ицкова предложили подразделять водоемы по степени загрязненности на 6 групп: очень чистые, чистые, умеренно загрязненные, загрязненные, грязные и очень грязные. Каждой из этих градаций соответствует определенное значение количества загрязнения.

Очень чистые водоемы практически не несут следов воздействия человека. В СССР к таким водоемам могут быть отнесены многие озера и реки Сибири, а на европейской территории-Ладожское и Онежское озера, Рыбинское водохранилище, некоторые северные реки. В этих водоемах насыщение воды кислородом достигает 95 %, ВПК не превышает 1 мг/л, а взвешенные вещества-3 мг/л. Вода в очень чистых водоемах пригодна для всех видов водопользования.

Водоемы, относимые к категории чистых, по химическим показателям почти не отличаются от очень чистых, но следы деятельности человека проявляются прежде всего в увеличении количества сапрофитной микрофлоры в воде. Воды водоемов второй группы также пригодны для всех видов водопользования. Для их обеззараживания достаточно хлорирования.

Умеренно загрязненные воды характеризуются повышенным содержанием органических веществ, ионов хлора и аммония. Они несут в себе признаки загрязнения поверхностным стоком и бытовыми водами. Умеренно загрязненные воды после соответствующей очистки пригодны для хозяйственно-питьевого использования, для разведения некоторых видов рыб и для прочих видов водопользования.

К категории загрязненных отнесены реки и озера, природные свойства которых значительно изменены в результате поступления в них сточных вод. В зимний период при образовании ледяного покрова на загрязненных участках водоема могут создаваться анаэробные условия. Загрязненные воды непригодны для питьевого, хозяйственно-бытового и культурно-бытового назначения, а также для рыбоводства. Они могут быть использованы, да и то с ограничениями, в некоторых производственных процессах, для орошения и судоходства. В странах Западной Европы при остром дефиците воды загрязненные воды используют для хозяйственно-питьевого назначения, применяя при этом сложные способы очистки,

В грязных и очень грязных водоемах природные свойства воды сильно изменены. В летний период пода этих водоемов издает неприятные запахи. Повышенное содержание агрессивной углекислоты и сернистых соединений в воде грязных водоемов оказывает вредное воздействие на обшивку судом и портовые сооружения, вследствие чего эти водоемы ограниченно пригодны для судоходства. Для орошения воды грязных водоемов могут быть использованы с ограничениями, не под все культуры.

В табл. 3 приведены некоторые химические показатели степени загрязненности водоемов.

При оценке степени загрязненности принимаются во внимание также органолептические показатели, такие, как цвет, запах, мутность и т. д. Например, запах может свидетельствовать о присутствии в воде ряда нежелательных примесей прежде, чем они станут доступны химическому анализу. По этой причине многие токсичные вещества ограничиваются для спуска в водоем не по показателю вредности, а по запаху. К таким веществам относятся фенол, дихлорэтан, крезолы и другие химические соединения. Присутствие нефти в воде также лимитируется органолептическими показателями: по запаху и визуально, по образованию на поверхности воды пленок и пятен. В связи с тем, что сточные воды в большой степени несут в себе загрязнения, характерные для производственных сточных вод, и в том числе токсичные вещества, В. И. Жадин (1964) предложил характеризовать загрязненность водоемов не только по степени сапробности, но и по степени токсобности, понимая под этим термином способность гидробионтов существовать в водах, содержащих то или иное количество ядовитых веществ. По аналогии с зонами сапробности он предложил обозначить зоны токсобности, как политоксобную, мезотоксобную и олиготоксобную.

Категории прудов и их отличительные особенности

Головные пруды предназначены для накопления воды с последующей подачей ее в систему производственных прудов. Место расположения головного пруда выбирается с таким расчетом, чтобы горизонт воды в нем был выше горизонта всех производственных прудов. Это позволяет обеспечить самотечное водоснабжение прудов. Размеры головных прудов определяются в зависимости от размеров производственных прудов.

Нерестовые пруды предназначены для размножения рыбы и должны отвечать оптимальным условиям для нереста, развития икры и содержания личинок. Водоснабжение прудов обязательно независимое. Пруды должны быстро спускаться. Нерестовые пруды не следует использовать для других целей, чтобы не привести к вымоканию и исчезновению на дне луговой растительности, а также из соображений профилактики заболеваний.

Мальковые пруды предназначены для подращивания личинок, пересаживаемых из нерестовых прудов или поступающих из инкубационного цеха. Для лучшего развития кормовой базы ложе мальковых прудов рекомендуется распахивать и вносить органические удобрения.

Выростные пруды служат для выращивания сеголетков. Личинки, пересаженные из нерестовых или мальковых прудов, содержатся в выростных прудах до конца вегетационного периода, затем молодь пересаживают в зимовальные пруды. Водоснабжение выростных прудов должно быть независимым, с устройством на водоподающей системе гравийных и песчаных фильтров, а также установкой на водоподаче рыбосороуловителей.

Зимовальные пруды предназначены для зимнего содержания рыбы. Они располагаются вблизи от источника водоснабжения, что позволяет уменьшить возможность охлаждения воды в период поступления ее в пруды и прекращения водоснабжения зимовальных прудов. Для создания оптимальных условий зимовки рыбы необходимо выдерживать оптимальные глубины из расчета не менее 1 м непромерзающего слоя воды, проточность порядка 15 л/с на га. Вода источников водоснабжения должна иметь высокое содержание кислорода, низкую окисляемость, отсутствие загрязнения.

Таблица 3

Характеристика основных категорий прудов рыбоводного хозяйства
(Привезенцев, Власов, 2004)

Показатели	Категории прудов
нерестовые	мальковые	выростные	зимовальные	нагульные	маточные	преднерестовые	пруды-садки	карантинные
1. Размер пруда, га	0,05-0,1	0,5-1,0	10-15	0,5-1,0	50-100	1-2	0,001-0,002	0,05-0,1	0,1-0,5
2. Глубина, м:
у водоспуска	1-1,2	1,2-1,5	1,2-1,5	1-1,2	3-4	1,2-1,5	1-1,2	1,5	1,5
средняя	0,5	0,5-0,8	1,0-1,2	1,5-2,5	1,3-1,5	1,2-1,5	0,9-1	1,3	1,0
3. Сроки наполнения, сут.:
Желательные	0,2		10-15	0,3-0,5	15-20	0,5	0,002	0,2	0,3
Допустимые	0,3						0,003	0,3	0,5
4. Сроки спуска, сут.:
Желательные	0,1	0,3-0,5	3-5	0,5-1,0	5-10	0,3	0,001	0,2	0,2
Допустимые	0,2	0,8				0,5	0,002	0,3	0,3
5. Проточность на 1 га площади, л/с		0,5-1	1-1,5		0,5-1	0,5-1

Нагульные пруды предназначены для выращивания товарной рыбы. Это наиболее крупные в хозяйстве пруды, рыбопродуктивность которых зависит от их размеров. На небольших рыбоводных прудах, где легче осуществить комплекс различных интенсификационных мероприятий, получают более высокий выход рыбной продукции. Большие глубины неблагоприятны для питания и роста карпа, что связано с более низкими температурами воды и меньшим содержанием кислорода в придонных слоях. Для обеспечения лучшей эксплуатации пруды должны быть хорошо спланированы, чтобы при спуске полностью осушаться.

Маточные пруды предназначены для летнего и зимнего содержания производителей и ремонтного молодняка. Размеры и количество прудов зависят от численности производителей.

Карантинные пруды предназначены для временного содержания больной рыбы или производителей, завозимых из других хозяйств. Их делают обязательно проточными, но у вытока воду (если в пруду сидит больная рыба) обеззараживают хлорированием. Располагаются такие пруды в конце хозяйства на удалении от остальных категорий прудов хозяйства.

Пруды-садки используются осенью для хранения живой рыбы, а весной – для временной передержки годовиков до их реализации. Садки используются также весной для содержания производителей до посадки их на нерест и ремонтного материала до посадки в маточные пруды.

Преднерестовые пруды предназначены для содержания производителей до высадки на естественный нерест в нерестовые пруды и для выдерживания после гипофизарных инъекций. Пруды должны находиться в непосредственной близости от инкубационного цеха, иметь хорошую проточность и при необходимости быстро спускаться.

В хозяйстве, ведущемся с трехлетним оборотом, имеется дополнительно еще одна категория прудов – выростные пруды второго порядка , не отличающихся по устройству от нагульных прудов при двухлетнем обороте.

Таблица 4

Примерное соотношение отдельных категорий прудов, (%)

Процентное соотношение площадей прудов отдельных категорий зависит от типа, системы, оборота, мощности хозяйства, принятой технологии разведения и выращивания рыбы, степени интенсификации, рыбоводно-технологических нормативов. Площади маточных и карантинных прудов устанавливаются в зависимости от процентного соотношения прудов основных категорий.

Соотношение прудов основных категорий, приведенное в таблице 4, является примерным и изменяется в зависимости от особенностей технологии, уровня интенсификации отдельного прудового хозяйства.

Вопросы для самоконтроля:

1. В чем отличия полносистемных и неполносистемных прудовых хозяйств?

2. Что такое оборот?

3. Назовите основные категории прудов полносистемных хозяйств с 2-х летним и с 3-х летним оборотами выращивания товарной рыбы.

3. Перечислите основные преимущества и недостатки одно-, двух- и трехлетнего оборота.

4. Обозначьте назначение и отличительные особенности каждой категории прудов в полносистемном и неполносистемном карповом хозяйстве.

Практическое занятие №6
«Требования, предъявляемые к качеству воды, используемой в рыбоводных целях»

Цель работы: Изучить требования, предъявляемые к качеству воды в рыбоводных прудах.

Задание: 1. Ознакомиться с требованиями к качеству воды в рыбоводных прудах.

2. Записать в рабочую тетрадь основные параметры, характеризующие качеств воды.

3. Отметить показатели предельно допустимых концентраций вредных веществ в воде рыбоводных прудов.

Качество воды, используемой в технологическом процессе, должно обеспечивать оптимальный режим выращивания рыбы, не только исключающий возникновение заморных явлений, но способствующий получению максимальной рыбопродуктивности.

Основными показателями, характеризующими качество воды, используемой в рыбоводных целях являются:

Температура;

Прозрачность и цветность;

Водородный показатель (рН);

Органические вещества;

Биогенные элементы;

Солевой состав;

Микробиологические показатели.

Температура воды: вода характеризуется низкой теплопроводностью, из-за которой возникает эффект слоистости (летом у поверхности вода теплая, у дна – холодная, в зимний период – у поверхности вода более холодная, чем у дна). В зависимости от отношения к температуре воды рыбы делятся на тепловодных (так, для карпа оптимальной является температура 23-28ºС) и холодноводных (оптимальная температура воды для форели – 14-18ºС).

Прозрачность и цветность : отмечено, что чем ближе цвет воды к голубому, тем она более прозрачна, чем желтее цвет воды, тем ниже ее прозрачность. Чем менее прозрачна вода, тем лучше развит в ней зоопланктон.

Водородный показатель (рН) : наиболее благоприятно для рыб нейтральное значение рН. При значительных сдвигах рН в кислую или щелочную сторону снижается интенсивность дыхания рыбы. Допустимые значения рН зависят от вида рыбы. Так, щука переносит колебания рН в пределах 4,8-8,0, форель – 4,5-9,5, карп – 4,3-10,8 ед.

Газовый состав : с повышением температуры воды и увеличением ее минерализации растворимость газов ухудшается. При снижении уровня растворенного в воде кислорода ухудшается потребление рыбой кормов. Наибольшее значение для рыбы имеют кислород и углекислый газ. Оптимальное содержание растворенного кислорода для карпа 5 мг/л, для форели – 9-11 мг/л, содержание углекислого газа – 10-20 мг/л.

Органическое вещество : присутствует в воде в растворенном и взвешенном виде, пополняется за счет фотосинтеза фитопланктона, хемосинтеза некоторых видов бактерий. Поступает в водоемы с атмосферными осадками и промышленными стоками.

Биогенные элементы : к ним относятся фосфаты, нитраты, микроэлементы, обеспечивающие развитие фито- и зоопланктона. От уровня их развития зависит продуктивность водоемов.

Соленость : суммарное значение количества растворенных в воде солей. По данному показателю различают 3 группы водоемов: пресные – содержание солей до 1мг/л, солоноватые – 1-15 мг/л, соленые – 15-40 мг/л.

В рыбоводных хозяйствах качество воды оценивают также по показателю общей жесткости . Чем выше жесткость, тем выше осмотическое давление, к которому чувствительна рыба.

Общие требования и нормы качества воды, поступающей в рыбоводные хозяйства, зависят от категории прудов и типа хозяйств. Основные нормы, характеризующие качество воды, показаны в таблицах 5,6 и 7.

Нормирование качества воды и категории водных объектов в соответст­вии с законодательными актами и нормативными документами. Основные нормируемые показатели поверхностных водоемов.

Нормирование качества воды водоемов проводится в соответствии с Санитарными правилами и нормами СанПиН 2.1.5.980-00, «Гигиеническими требованиями к охране поверхностных вод», который устанавливает гигиенические нормативы состава и свойств воды в водных объектах для двух категорий водопользования. 1 категория – это использова­ние водных объектов или их участков в качестве источника питье­вого и хозяйственно-бытового водопользования, а также для водо­снабжения предприятий пищевой промышленности. 2 категория – это использо­вание водных объектов или их участков для рекреационного водопользования.

Основные нормируемые показатели – взвеш-ые в-ва-прирост концентрации(при сбросе сточ. вод концентрация взвеш. в-в в контрольном створе не д/увеличиваться по сравнению с естествен. условиями более чем на:1 катег.= 0,25 мг/дм 3, 2 к.=0,75 мг/дм 3); плавающие примеси (на поверхности воды не д/обнаруживаться пленки нефтепродуктов,масел, жиров и др.); окраска(не д/обнаруживаться в столбике: 1к.=20 см, 2к.=10 см); запахи(вода не д/приобретать запахи интенсивностью более 2х баллов); температура-прирост температуры (летная темпер. воды в результате сброса сточ. вод не д/повышаться более чем на 3 С ▫ по сравнению со среднемесячной температ. воды самого жаркого мес. года за последние 10 лет);водородный показатель (pH=6,5-8,5);минерализация воды-концентрация всех солей минеральных,когда остаётся осадок(не более 1000 мг/дм 3 ,в т.ч. хлоридов 350 мг/дм 3 , сульфатов 500 мг/дм 3); растворенный кислород- для окисления органич. в-в (не д/быть менее 4 мг/дм 3 в любой период года в пробе отобранной до 12 ч. дня); БПК 5 - биохимическое потребление кислорода-это кол-во О 2 в мг/дм 3 , кот-е необ-ое для окисления биохимически окисляемых органич-х в-в с помощ-ю микроорганизмов (белки, жиры, сахара, углеводороды) в течении 5 дней(не д/превышать при темпер. 20 С▫: 1к.=2 мгО 2 /дм 3 , 2к.=4 мгО 2 /дм3);ХПК - химическое потреб-е О 2 -это содержание О 2 в мг/дм 3 воды, необ-ое для окисления всех органич-х в-в, в том числе и окисляемых биохим-им путем органику(не д/превышать: 1к.=15 мгО 2 /дм 3 , 2к.=30 мгО 2 /дм3); хим в-ва(ПДК или ОДУ-ориентировочно допус. уровень); возбудители кишечных инфекций (вода не д/содержать); различные бактерии; суммарная объёмная активность радионуклидов при их совместном присутствии.

ПДК (мг/л) – это макс конц в-ва в воде, в к-ой в-во при ежедневном поступлении в организм чел-ка в теч-е всей жизни не оказывает прямого или косвенного влияния на здо-е насел-я наст и послед поколениях, и не ухудшает гигиен усл-ия водопользования, мг/дм 3 . Ориентировочный допустимый уровень (ОДУ ,мг/л)-временный гигиенический норматив, разрабатываемый на основе расчетных и экспресс-экспериментальных методов прогноза токсичности и применяемый только на стадии предупредительного санитарного надзора за проектируемыми или строящимися пред­приятиями, реконструируемыми очистными сооружениями

Органолитические свойства:-окраска;-запахи;-привкус(он не нормируется).

ПДК уст-ся по 3-ем критериям вредности (ЛПВ): 1-санитарно-токсикологический (с-т) (отражает влияние вещества на здоровье человека);2-органолептический (орг.)(если вредное вещество придает воде за­пах, привкус, окраску); 3- общесанитарный (общ)(влияние данного хим. в-ва на процессы самоочищения воды, т.е. на сообщества микроорганизмов в основ­ном от органических веществ).

ПДК устан-ся по всем критериям вред-ти в кач-ве ПДК выбир-ся наимень-ий из пороговых значений, т.е. лимитирующий признак вредности хар-ся наименьш безвредной конц-й в-ва в воде.

ПДС устанавливаются для каждого источника сброса и каждого загрязняющего вещества. ПДС (г/ч) - это масса вещества или микроорганизмов в сточ­ных водах, максимально допустимая к отведению с установленным режимом в данном пункте водного объекта в единицу

Организация пунктов наблюдения за загрязнением поверхностных вод

Наиболее важным этапом организации работ по наблюдению за загрязнением поверхностных вод является выбор местоположения пункта наблюдений. Под таким пунктом понимают место на водоеме, в котором производится комплекс работ для получения данных о качестве воды. Пункты наблюдений организуются, в первую очередь, на водоемах, которые имеют большое народнохозяйственное значение, а также подверженных загрязнению сточными водами предприятий энергетики и промышленности, хозяйственно-бытовыми стоками, а также стоками с сельхозугодий и животноводческих комплексов.

Перед организацией пунктов проводят предварительные обследования, которые имеют следующие цели:

Определение состояния водного объекта, сбор и анализ сведений о водопользователях, выявление источников загрязнения, количества, состава и режима сбросов сточных вод в водоем или водоток;

Определение расположения пунктов наблюдений, створов наблюдений, вертикалей и горизонтов в них;

Установление характеристик для данного водоема или водотока загрязняющих веществ и биотопов;

Составление программы работ.

Основные программы исследования водных объектов

На основе материалов исследования водных объектов составляют карту-схему водоема, водотока или их частей с нанесением источников загрязнения и местами сброса сточных вод. Затем отмечают местоположение пунктов и створов наблюдений. Затем выполняют обследование водоема или водотока, во время которого исследуются источники загрязнения (место, характер, режим сброса сточных вод, их количество и состав), а также отбираются пробы воды для определения в них гидрохимических и гидробиологических показателей с целью выявления характерных для данного пункта загрязняющих веществ. В табл.1 представлены основные программы исследования водных объектов.

Существуют и другие программы, например, такие как:

1) программа наблюдений по гидробиологическим показателям, по которой изучают сведения:

О фитопланктоне - совокупности растительных организмов, населяющих толщу воды;

Зоопланктоне - совокупности животных, населяющих водную толщу, пассив но переносимых течениями;

Зообентосе - совокупности животных, обитающих на дне морских и пресных водоемов;

Перифитоне - совокупности организмов, поселяющихся на подводных частях речных судов, бакенов, свай и других искусственных сооружений;

2) программы наблюдений качества морских вод (без гидробиологических показателей), сокращенная и полная.

Нормирование и регулирование качества воды в водоемах

Охрана водоемов от загрязнений осуществляется в соответствии с «Санитарными правилами и нормами охраны поверхностных вод от загрязнения» (1988). Правила включают в себя общие требования к водопользователям в части сброса сточных вод в водоемы. Правилами установлены две категории водоемов:

I- водоемы питьевого и культурно-бытового назначения;

II- водоемы рыбохозяйственного назначения.

Состав и свойства воды водных объектов первого типа должны соответствовать нормам в створах, расположенных в водотоках на расстоянии не менее одного километра выше ближайшего по течению пункта водопользования, а в непроточных водоемах - в радиусе не менее одного километра от пункта водопользования. Состав и свойства воды в водоемах II типа должны соответствовать нормам в месте выпуска сточных вод при рассеивающем выпуске (при наличии течений), а при отсутствии рассеивающего выпуска - не далее чем 500 м от места выпуска.

Правилами установлены нормируемые значения для следующих параметров воды водоемов: содержание плавающих примесей и взвешенных частиц, запах, привкус, окраска и температура воды, значение рН, состав и концентрация минеральных примесей и растворенного в воде кислорода, биологическая потребность воды в кислороде, состав и предельно допустимая концентрация (ПДК) ядовитых и вредных веществ и болезнетворных бактерий. Предельно допустимая концентрация - концентрация вредного (ядовитого) вещества в воде водоема, которая при ежедневном воздействии в течение длительного времени на организм человека не вызывает каких-либо патологических изменений и заболеваний, в том числе и у последующих поколений, обнаруживаемых современными методами исследований и диагностики, а также не нарушает биологического оптимума в водоеме.

Вредные и ядовитые вещества разнообразны по своему составу, в связи, с чем их нормируют по принципу лимитирующего показателя вредности (ЛПВ), под которым понимают наиболее вероятное неблагоприятное воздействие данного вещества. Для водоемов первого типа используют три вида ЛПВ: санитарно-токсикологический, обще-санитарный и органолептический, для водоемов второго типа - дополнительно еще два вида: токсикологический и рыбохозяйственный.

Санитарное состояние водоема отвечает требованиям норм при выполнении неравенства

для каждой из трех (для водоемов второго типа - для каждой из пяти) групп вредных веществ, ПДК которых установлены соответственно по санитарно-токсикологическому ЛПВ, общесанитарному ЛПВ, органолептическому ЛПВ, а для рыбохозяйственных водоемов - еще и по токсикологическому ЛПВ и рыбохозяйственному ЛПВ. Здесь п - число вредных веществ в водоеме, относящихся, например, к «санитарно-токсикологической» группе вредных веществ; С, - концентрация z-го вещества из данной группы вредных веществ; т - номер группы вредных веществ, например, т = 1 - для «санитарно-токсикологической» группы вредных веществ, т = 2 - для «общесанитарной» группы вредных веществ и т. д. - всего пять групп. При этом должны учитываться
фоновые концентрации Сф вредных веществ, содержащихся в воде водоема до сброса сточных вод. При преобладании одного вредного вещества с концентрацией С в группе вредных веществ данного ЛПВ должно удовлетворяться требование С + Сф<ПДК.

Установлены ПДК для более 400 вредных основных веществ в водоемах питьевого и культурно-бытового назначения, а также более 100 вредных основных веществ в водоемах рыбохозяйственного назначения. В табл. 2 приведены ПДК некоторых веществ в воде водоемов.

Таблица 2

Предельно допустимые концентрации некоторых вредных веществ в водоемах

Вещество	Водоемы I категории		Водоемы II категории
	ЛПВ	ПДК, г/м 3	ЛПВ	ПДК, г/м 3
Бензол	Санитарно- Т токсикологический	0,5	Токсикологический	0,5
Фенолы	Органолептический	0,001	Рыбохозяйственный	0,001
Бензин, керосин	Тоже	0,1	Тоже	0,05
Сd 2+	Санитарно- токсикологический	0,01	Токсикологический	0,005
Сu 2+	Органолептический	1	То же	0,01
Zn2+	Общесанитарный	1	Тоже	0,01
Цианиды	Санитарно- токсикологический	0,1	Тоже	0,05
Сг6+	Органолептический	од	То же	0

Для самих сточных вод ПДК не нормируются, а определяются предельно допустимые количества сброса вредных примесей (ПДС). Поэтому минимально необходимая степень очистки сточных вод перед сбросом их в водоем определяется состоянием водоема, а именно - фоновыми концентрациями вредных веществ в водоеме, расходом воды водоема и др., т. е. способностью водоема к разбавлению вредных примесей.

Запрещено сбрасывать в водоемы сточные воды, если существует возможность использовать более рациональную технологию, безводные процессы и системы повторного и оборотного водоснабжения - повторное или постоянное (многократное) использование одной и той же воды в технологическом процессе; если стоки содержат ценные отходы, которые возможно утилизировать; если стоки содержат сырье, реагенты и продукцию производства в количествах, превышающих технологические потери; если сточные воды содержат вещества, для которых не установлены ПДК.

Режим сброса может быть единовременным, периодическим, непрерывным, с переменным расходом, случайным. При этом необходимо учитывать, что расход воды в водоеме (дебит реки) изменяется и по сезонам, и по годам. В любом случае должно удовлетворяться требование условия (17а).

Большое значение имеет способ сброса сточных вод. При сосредоточенных выпусках смешение стоков с водой водоема минимально, и загрязненная струя может иметь большое протяжение в водоеме. Наиболее эффективно применение рассеивающих выпусков в глубине (на дне) водоема в виде перфорированных труб.

Одной из задач регулирования качества вод в водоемах является определение допустимого состава сточных вод, т. е. того максимального содержания вредного вещества (веществ) в стоках, которое после сброса не вызывает превышения концентрации вредного вещества в водах водоема над ПДК данного вредного вещества.

Прогнозирование и контроль состояния водоемов

Прогнозирование состояния водоемов или других природных систем основывается на изучении и анализе закономерностей их развития, изменчивости при действии антропогенных и других факторов. Оно базируется на стандартах, определяющих допустимые пределы выбросов вредных веществ, на значении их предельно допустимых концентраций. В нашей стране используются нормы предельно допустимых сбросов (ПДС), устанавливаемые для каждого предприятия с таким расчетом, чтобы суммарное загрязнение воды от всех источников в данной местности находилось в пределах ПДК.

Прогноз загрязнения водоемов в зависимости от поставленных задач, длительности и методов прогнозирования разделяется на две части:

Общая прогнозная оценка изменения гидрохимического режима и степени загрязнения под влиянием всех антропологических факторов на водосборной площади;

Прогноз загрязнения водоемов в связи с воздействием одного или нескольких факторов.

Общие прогнозные оценки загрязнения водных объектов производятся путем анализа и выявления тенденций изменения водного стока и химического состава воды за много лет. Изучение особенностей формирования режима на фоновом участке и в зоне антропогенного воздействия, а также исследование одного и того же водоема в разное время позволяет выявлять антропогенные изменения и прогнозировать возможные преобразования гидрохимического режима.

Для прогноза воздействия на состав воды рек сбросов химических предприятий применяют методы, учитывающие разбавление сточных и речных вод. Средняя концентрация загрязнителя (С, мг/дм 2) определяется по формуле

где СФ - средняя концентрация загрязнителя в фоновом створе реки;

G; - суммарное количество загрязнителей, поступающих в реку со сточными водами 1-го предприятия, г;

Wф - водный сток в фоновом створе реки, м 3 ;

Уi; - коэффициент смещения сточных и речных вод;

к - коэффициент скорости самоочищения речной воды от загрязняющего вещества, сут"1;

T- время добегания воды от 1-гo источника до створа, сут.

Вопросы изменения речных ландшафтов здесь не рассматриваются. Однако следует указать, что в условиях техногенеза их преобразование существенно расширяется за счет поступления в реку стоков с повышенным содержанием органических веществ и несвойственных ей элементов. В частности, в воде снижается концентрация растворенного кислорода, а в осадках возникает восстановительная сероводородная обстановка

Нормальная эксплуатация водопроводно-канализационных сооружений невозможна без контроля качественных параметров природных и сточных вод на разных этапах их очистки, подачи потребителям и выпуска в водоемы. Для этой цели широко применяются аналитическая техника и автоматические приборы в виде сигнализации предельных значений измеряемых величин или путем их регистрации.

Важнейшей составной частью водно-санитарного законодательства являются предельно допустимые концентрации вредных веществ в воде водоемов. При этом различают ПДК для водоемов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового использования и ПДК для рыбохозяйственных целей.

При установлении ПДК того или иного вещества рассматриваются три признака вредности: общесанитарный, органолептический и санитарно-токсилогический. Под общесанитарной вредностью понимается влияние вредных веществ сточных вод на санитарный режим водоемов, то есть процессы их естественного самоочищения от органического загрязнения, прежде всего бытовыми водами. Под воздействием промышленных стоков часто нарушаются процессы самоочищения водоемов вследствие, например, нарушения кислородного режима из-за значительного сброса в воду легкоокисляющихся и сбраживающихся соединений. При существенном снижении содержания в воде кислорода происходит образование пленок и твердых плавающих на поверхности загрязнений, появление грибковых образований и другие признаки развития гнилостных процессов. Такой водоем становится непригодным для купания и других культурно-бытовых целей.

Вредные вещества сточных вод влияют на органолептические свойства и качество воды. Так, наличие на поверхности воды пленки минеральных масел, неприятный запах и привкус, несвойственное окрашивание, повышенная температура и жесткость воды ограничивают использование водоёмов для культурно-бытовых и спортивных целей.

Санитарно-токсикологическая вредность сточных вод связана с I влиянием содержащихся в них вредных веществ на здоровье населения - грез источники питьевого водоснабжения. Установление ПДК здесь основывается на подпороговых концентрациях веществ, то есть концентрациях, при которых не наблюдается заметного изменения функционального состояния организма. При этом учитывается также и возможность отдаленных последствий воздействия загрязнителей на человека - мутагенного (изменение наследственности), гонадотропного (нарушение половой функции), эмбриотропного (нарушение развития года) и бластомагенного (опухолевого) эффектов.

Предельно допустимая концентрация вещества устанавливается обычно по тому признаку вредного воздействия, которому соответствует -(меньший показатель пороговой или предпороговой концентрации. поскольку он определяет характер неблагоприятного действия меньших концентраций вещества, этот признак называется цитирующим признаком вредности. Определение ПДК по пороговой подпороговой концентрации лимитирующего признака создает запас надежности по двум остальным признакам вредности.

Как правило, водоемы одновременно загрязняются несколькими веществами. Эффект действия вредных соединений с одинаковыми лимитирующими признаками суммируется. К настоящему времени в кассии утверждено свыше 600 ПДК вредных веществ в водоемах пличного пользования. Рыбохозяйственные ПДК, установленные для 137 соединений, - это концентрации загрязнителей, при постоянном присутствии которых в водоеме выполняются следующие условия:

Не наблюдаются случаи гибели рыб и организмов, служащих! для них кормом;

Не происходит исчезновение видов, для жизни которых водоем | пригоден, а также замены ценных в кормовом отношении организмов на малоценные;

Не происходит порчи товарных качеств рыбы, появление у не неприятных привкусов и запахов;

Не происходит изменений, способных в будущем привести гибели рыб, замене их ценных видов на малоценные или поте рыбохозяйственной ценности водоема.

Промышленные и бытовые сточные воды обычно содержат большое количество разнообразных по составу органических неорганических загрязнителей, которые, как правило, окисляются, разлагаются с использованием кислорода. Общий уровень загрязнен, характеризуется величиной потребности в кислороде, которая разделяется на биохимическую и химическую.

Под биохимической потребностью в кислороде (БПК) понимается такое количество кислорода (мг/л), которое требуется живым организмам для окисления органических и неорганических веще находящихся в 1 л сточной воды. Биохимическому окислен, подвергаются только те ее компоненты, которые могут быть использованы организмами для их жизнедеятельности.

Величины БПК всегда указываются с индексом, обозначающим (продолжительность окисления в сутках. При этом БПК10 всегда выше ПБК5 вследствие более глубокого окисления. Отсюда величина биологической потребности в кислороде будет стремиться к некоторой сдельной величине, обозначаемой как БПКn (полная). Её величина для еды хозяйственно-питьевых и рыбохозяйственных водоемов в кислороде при 20°С не должна превышать 3 мг О2/л.

Под химической потребностью в кислороде (ХПК) понимают то величество кислорода (мг/л) сточной воды, которое требуется для окисления органических и неорганических соединений, находящихся в 1 воды. При определении ХПК обычно применяют в качестве окислителя горячий раствор бихромата калия. Величина ХПК является важнейшей характеристикой промышленных сточных вод. ХПК всегда больше БПКп из-за более глубокого окисления химическим путем по сравнению с биохимическим. Значение ХПК изменяется от 10-20 мг [- л для сравнительно чистой воды до 1000 мг О2/л и более для сильно загрязненной. Отношение величин БПКП/ХПК называется биохимическим показателем, значение которого всегда меньше единицы. По его величине судят о возможности и степени очистки сточных вод биологическим путем. Так, бытовые сточные воды, 1лболее полно очищающиеся биологическим способом, характеризуются показателем 0,5. Величина биохимического показателя для сточных вод варьирует в пределах 0,05-0,30.

Для контроля качественных параметров воды используются приборы общепромышленного назначения. Таковыми являются различные конструкции плотномеров, солемеров, рН-метровфотоколориметров, концентратомеров, гигрометров, полярографов. Кроме того, применяются приборы, предназначенные специально для анализа показателей водопроводно-канализационных сооружений, таких как ХПК, БПК, растворенный кислород.



• Головной пруд. Служит источником водоснабжения и для запаса воды. Иногда в нем выращивают товарную рыбу или посадочный материал. Используется круглогодично.
• Нерестовые. Используются в мае-июне для нереста производителей и получения личинок рыб.
• Мальковые. Служат для подращивания личинок до стадии малька (маленькой сформировавшейся рыбки) массой 0,1-1,0 г. Период использования - 20-30 дней в мае-июне.
• Выростные. В них выращивают сеголеток, т. е. рыб сего лета, до нормативной массы 25-30 г в период с мая по октябрь.
• Зимовальные пруды. Служат для содержания сеголеток и производителей зимой. Время использования в средней полосе России - с октября по апрель.
• Нагульные. Служат для выращивания товарной рыбы. Зарыбляют их годовиками (перезимовавшими сеголетками) весной, чаще всего в апреле. Товарную рыбу вылавливают в сентябре-ноябре.
• Летнематочные. В них содержат маточное и ремонтное поголовье. Производители - это половозрелые особи, а ремонт - рыбы, отобранные по ряду показателей в качестве будущих производителей, но еще не достигшие половой зрелости. Время использования этой категории прудов с апреля по октябрь.
• Садки. Пруды небольшой площади, в которых передерживают товарную рыбу с осени до весны для удлинения сроков реализации рыбы.
• Изоляторные. Служат для содержания больных рыб. Могут использоваться круглогодично.
• Карантинные. Используются для содержания завезенной из других хозяйств рыбы. Длительность карантина обычно составляет 1 месяц.

  В табл. 7 представлены основные нормативные характеристики всех категорий прудов для специализированных рыбоводных хозяйств.

  Таблица 7. Основные характеристики прудов различных категорий

  Название прудов	Площадь, га	Глубина, м средняя / максимальная	Водообмен, сут	Время, сут		Соотношение сторон
  				заполнения	спуска
  Головные	по рельефу	по рельефу	+	до 30	до 30	по рельефу
  Зимовальные	0,5-1,0	1,8/2,5	15-20	0,5-1,0	1,0-1,5	1:3
  Нерестовые	0,05-0,1	0,6/1,0	-	0,1	0,1	1:3
  Мальковые	0,2-1,0	0,8/1,5	-	0,2-0,5	0,2-0,5	1:3
  Выростные	10-15	1,0-1,2/1,5	-	10-15	3-5	по рельефу
  Нагульные	50-100	1,3-1,5/2-2,5	-	10-20	до 5	по рельефу
  Летнематочные	1-10	1,3-1,5/2-2,5	-	0,5-1,0	0,5	1:3
  Садки	0,001-0,05	1,5/2,0	0,1	0,1	0,1	1:3
  Изоляторные	0,2-0,3	1,8/2,5	15-20	0,5-1,0	1,0-1,5	1:3
  Карантинные	0,2-0,3	1,5/2,0	-	0,5-1,0	1,0-1,5	1:3

  Все пруды в хозяйстве располагают в определенной последовательности. Так, зимовальные располагают вблизи плотины, чтобы путь от водоисточника к прудам был наименьшим во избежание замерзания или переохлаждения воды. Нерестовые - вблизи мальковых и выростных, чтобы сократить внутрихозяйственную транспортировку рыбы. Нагульные пруды строят ниже по течению реки за выростными. Карантинные и изоляторные пруды располагают в самой дальней точке хозяйства, чтобы уменьшить возможный риск распространения болезней. Помимо полносистемных рыбоводных хозяйств существуют рыбопитомники. В них выращивают рыбопосадочный материал - сеголеток и годовиков, которые реализуют в так называемые нагульные хозяйства. В рыбопитомниках есть все категории прудов, перечисленные выше, за исключением нагульных. В нагульных же хозяйствах есть только нагульные пруды. Закупая в рыбопитомниках посадочный материал, в них выращивают товарную рыбу. Кроме того имеются племенные хозяйства, которые занимаются проведением селекционно-племенной работы и реализуют производителей и ремонтное поголовье в рыбопитомники и полносистемные хозяйства.

  Теоретически фермерское рыбоводное хозяйство может быть и полносистемным, племенным, нагульным и рыбопитомником. Однако главной специфической особенностью фермерских хозяйств является ограниченность земельных, водных и людских ресурсов. Поэтому рыбоводная ферма должна быть компактной и помимо, минимальной стоимости строительства, максимально дешевой в эксплуатации, не требующей много рабочей силы. Это может быть достигнуто верным выбором типа хозяйства. Небольшой коллектив фермеров, состоящий часто только из членов одной семьи или родственников просто не в состоянии вести дело в полносистемном или племенном хозяйстве с большим количеством прудов и многообразием технологических операций. Оптимальным в такой ситуации представляется вариант, когда на рыбоводной ферме есть пруды только одной категории, хотя самих прудов может быть не один, а несколько. Это могут быть нагульные, выростные или пруды, используемые в режиме платной рыбалки. В следующих главах мы расскажем о технологиях, наиболее пригодных для товарных рыбоводных ферм, рыбопитомников и практикующих платное любительское рыболовство. Что касается рекомендуемых размеров прудов, то нужно принять во внимание, что рыбоводные нормативы, приведенные в табл. 7, были приняты почти четверть века назад и разрабатывались исключительно для государственных рыбхозов, когда даже не допускалась мысль о каких-то возможных ограничениях и когда многие проекты страдали гигантоманией. Между тем за прошедшее время произошли значительные изменения как вообще в экономике, так и, в частности, в рыбоводстве. С точки зрения потребностей и реалий сегодняшнего дня и развития рыбоводных технологий представляется неоправданным строительство, например, нагульных и выростных прудов такой большой площади. Появились данные о том, что оптимальный размер нагульных прудов должен составлять 8 + 2 га. При меньшей площади увеличивается доля дамб и земля используется менее рационально. При большей - пруды становятся менее управляемые.

  Площадь же выростных прудов традиционно была меньше нагульных. Вообще с ростом интенсификации проявляется тенденция к уменьшению площадей отдельных прудов. Характерен пример Китая - мирового лидера в области аквакультуры, - где 60% всей прудовой рыбы выращивается фермерами в прудах менее 1 га. Аргументом в пользу уменьшения размеров прудов может служить общеизвестный факт, что продуктивность малых водоемов всегда выше, чем больших. Это объясняется большей долей продуктивной меторальной (прибрежной) зоны, где лучше развиваются кормовые организмы, служащие пищей для рыб.

  "Небольшие пруды по даваемой ими прибыли похожи на малые участки земли, которые обыкновенно приносят больший доход, чем равные им пространства большого имения. Вода в таких небольших прудиках почти всегда бывает питательной, и рыба в ней растет очень быстро, почему маленькие пруды всегда дают лучший доход, чем большие. Об этом знает всякий, кто хоть немного занимался рыбным хозяйством", - писал уже упоминавшийся Фердинанд Вилькош. Все сказанное выше должно служить подтверждением тезиса о том, что реально площадь прудов с трудом поддается нормированию, может сильно варьировать и все зависит от конкретных условий. Однако этого нельзя сказать о средних, минимальных и максимальных глубинах. Приведенные нормативы близки к оптимальным для выращивания карпа - основного объекта культивирования в России. Поэтому при строительстве новых прудов их следует придерживаться. Для других объектов выращивания, таких как осетровые, лососевые, нормативные глубины несколько отличаются. Они будут приведены в следующих главах. Итак, подытоживая все сказанное в этой главе, выделим обязательные действия будущего фермера при строительстве прудов и технологические решения, в наибольшей степени подходящие для создания небольшой рыбоводной фермы.

• Плотина, перегораживающая реку, ручей, овраг или балку по возможности должна быть построена из однородного грунта (суглинка).
• Обязательно сооружение донного водоспуска, который может быть упрощенного типа в виде трубы, проложенной в теле плотины на уровне дна головного пруда.
• Если необходимо устройство паводкового водосброса, то его, по возможности, выполняют в виде трубы, проложенной через плотину на уровне нормального подпорного уровня в головном пруду.
• Если предусматривается строительство пойменных прудов, то головной водозабор выполняют трубчатым.
• Магистральный канал устраивают в выемке, а вынутый грунт используют для возведения плотины.
• Водовыпуски из канала в пруды делают трубчатые.
• Если позволяют размеры прудов (площадь до 1 га), то на ложе рыбосборно- осушительные каналы не нарезают, а рыбоуловители не делают.
• Для наиболее эффективного использования построенных прудов необходимо выдержать нормативные глубины.
• Обязательно сооружение донных водоспусков или, по крайней мере, сифонных водосбросов.
• Дамбы прудов, по возможности, насыпают из суглинка.