Малые водоемы городских ландшафтов испытывают наибольшую антропогенную нагрузку. С аэровыпадениями и с поверхностным стоком в них в больших количествах поступают тяжелые металлы, нефтепродукты, синтетические поверхностно-активные вещества, соли аммония, хлориды, сульфаты и прочие загрязняющие вещества (ЗВ).

В связи с этим актуальной является проблема оценки их устойчивости к действию указанных загрязняющих веществ.

Устойчивость экосистем к антропогенным воздействиям зависит от их самоочищающей способности. Под самоочищающей способностью водного объекта понимают совокупность физических, биологических и химических внутриводоемных процессов, направленных на снижение содержания ЗВ. Вклад отдельных процессов в самоочищение воды зависит от природы ЗВ, температуры, видового состава микробиоценоза и гидрохимических показателей водоема.

Для эколого-биохимической оценки состояния прудов и озер, расположенных на территории г. Владимира и его пригородах, нами определены их сапробность, самоочищающая и нитрифицирующая способности, а также изучено влияние меди (II) на нитрифицирующую и самоочищающую способность одного из озер города.

Сапробность оценивали методом биоиндикации с использованием макрофитов. В настоящее время большинство водоемов города являются полисапробными или мезосапробными. Для количественной оценки самоочищающей способности водных объектов использовали метод, основанный на определении величины изменения полного биохимического потребления кислорода (БПК_П) после внесения в исследуемую пробу воды определенного количества загрязняющего вещества (БПК_ЗВ). При этом в пробу исследуемой воды вносили такое количество загрязняющего вещества, чтобы его концентрация в исследуемой пробе была равна 0,04 ммоль/л. Параллельно определяли величину полного биохимического потребления кислорода в той же пробе воды, но без внесения в нее загрязняющего вещества (БПК_К). По полученным данным рассчитывали коэффициент самоочищающей способности (К_САМ) водного объекта по соотношению

К_САМ = (БПК_ЗВ – БПК_К )/ БПК_П, где

БПК_Т – теоретическое значение полного биохимического потребления кислорода, необходимого для полного окисления загрязняющего вещества при его концентрации в пробе 0,04 ммоль/л. Как следует из соотношения, если загрязняющее вещество не подвергается биохимическому окислению вследствие утраты самоочищающей способности водным объектом, то БПК_ЗВ = БПК_К и К_САМ = 0. Если же загрязняющее вещество почти полностью окисляется за 20 дней, то К_САМ →1.

Биохимическое потребление кислорода в пробах определяли стандартным методом. Полноту протекания процессов нитрификации оценивали по концентрации нитрат-ионов через 30 дней после введения в анализируемые пробы различных доз сульфата аммония и соединений Сu (II). Концентрацию нитрат-ионов в пробах воды определяли потенциометрическим методом с использованием нитрат-селективного электрода.

Было установлено, что в 2002 - 2003 годах в изученных водных объектах г. Владимира коэффициент самоочищающей способности колебался в пределах от 0,35 до 0,66, к 2005 году произошло некоторое снижение этих коэффициентов, что связано с возросшей нагрузкой на экосистемы города от автотранспорта (табл. 1).

Таблица 1

Самоочищающая способность водоемов

Некоторое увеличение самоочищающей способности Глазовского пруда связано с комплексом природоохранных мероприятий, проведенных в 2003-2004 гг. учащимися 28-ой школы города.

Как свидетельствуют данные таблицы 1, степень деградации изученных водоемов достаточно высока. Причем, чем меньше водный объект, тем меньше его самоочищающая способность (№ 3-6). Менее деградированы более крупные водоемы, расположенные в загородной зоне (№ 1 и 2). Наибольшая скорость деградации выявлена у водоемов с меньшей самоочищающей способностью (К_САМ < 0,5).

Выявлена количественная зависимость процессов нитрификации, биохимического потребления кислорода и самоочищающей способности воды от концентрации соединений меди (II) (табл. 2 и 3).

Таблица 2

Влияние меди (II) на процессы нитрификации

Как видно из таблиц 2 и 3, загрязнение водоемов соединениями меди приводит к снижению их устойчивости к антропогенным воздействиям.

Таблица 3

Влияние меди на самоочищающую способность

Допустимой можно считать такую антропогенную нагрузку, при которой самоочищающая способность водоема снижается менее чем на 50%.

Таким образом, самоочищающая способность водных объектов может быть использована для интегральной оценки антропогенной нагрузки на экосистемы водоемов и прогнозирования скорости их деградации.