Strefy wód zanieczyszczonych i ich szczegółowa charakterystyka pod względem fizycznym chemicznym i biologicznym

Spośród wielu metod badania wód powierzchniowych mających na celu wyróżnienie w nich określonych stref zanieczyszczenia najszersza zastosowanie znalazł system saprobów opracowany przez Kolkwitza i Marssona. Wyróżnili oni 4 strefy:

1. Strefa polisaprobowa (największego zanieczyszczenia)

Rozciąga się od miejsca zrzutu ścieków do miejsca, w którym kończy się I etap samooczyszczania tj. hydrolityczny rozpad złożonych substancji org. (węglowodanów, tłuszczy, białek) do prostych zwiazków (cukry proste, aminokwasy, kw.tłuszczowe).

Woda jest tu b.mętna, szara lub brunatno-szara o b.silnym, gnilnym zapachu. Dno często maziste. Jest to strefa najbardziej zanieczyszczona.

• P/R (producenci/destruenci) <<1 (stosunek masy producentów do masy destruentów)

Przemiany biochemiczne tu zachodzące:

- rozpad węglowodanów złożonych do cukrów prostych, a następnie do kw.organicznych

- proteoliza - rozkład białek na krótkie peptydy, a następnie na aminokwasy

- lipoliza - rozkład tłuszczów do glicerolu i wyższych kw.tłuszczowych i częściowy rozpad kw.tłusz

- redukcja wielu zw.org. i nieorg.(siarczanów do siarkowodoru, azotanów do amoniaku i wolnego N)

Wyst. tu deficyt tlenowy, czasem warunki beztlenowe powodując niekompletny rozpad subst.org., a produktem takiego rozpadu są subst.gazowe (siarkowodór, amoniak, CO₂, metan)

BZT₅ > 10 mg O₂/dm³

Organizmy wskaźnikowe strefy polisaprobowej:

Dominują bakterie chemoorganotroficzne z grupy saprofitów(Sphaerotilus natans, Zooglea ramigera) a także Beggiatoa alba, Alcaligenes, E coli, Sarcina, Spiryllum. Grzyby: Leptomitus lacteus (pH<6)

Ważną cechą jest brak wyższych roślin zielonych oraz glonów i sinic. Organizmami zwierzęcymi są głównie pierwotniaki (Bodo, Cecrobodo, Tetramitus). Występują także skąposzczety oraz larwy ochotek.

2. Strefa α-mezosaprobowa

Woda nadal mętna, brudna i śmierdząca. Głównym typem procesów biochem. jest tu utlenianie biologiczne subst.org i niektórych zw.nieorg. BZT₅ 5-10 mg O₂/dm³ Źródłem tlenu jest powietrze atm. i fotosynteza w komórkach glonów i sinic. Do niewielkiego niedoboru tlenu może dojść jedynie w nocy. Procesy beztlenowe w tej strefie zachodzą jedynie przy dnie oraz przy brzegach, gdzie szybkość przepływu jest niższa niż w nurcie.

Zasadniczym typem reakcji biochemicznych zachodzących w tej strefie są reakcje utleniania biologicznego substancji organicznych i niektórych nieorganicznych.

• P/R (producenci/destruenci) < 1

Organizmy wskaźnikowe strefy α-mezosaprobowej:

Nadal dominują bakterie(Spherotilus natans, Thiothrix nivea, E coli) ale pojawiają się sinice ( drgalnice oraz drobnoustr. z rodz.Phormidium) i glony (eugleniny i okrzemki, rzadziej zielenice).

Dość licznie występują grzyby (Leptomitus lecteus oraz z rodz.Mucor).

Fauna tych wód reprezentowana jest przez różnego rodz.pierwotniaki (przeważają orzęski-np.Pantofelek, Trębacz, Wirczyk; mało jest wiciowców).Dość często spotyka się robaki należące do typu wrotków i skąposzczetów, a także larwy muchówek i innych owadów.

3. Strefa β -mezosaprobowa (końcowy rozpad subst.org.)

Woda dość czysta, czasem barwy zielonej(od glonów), bez zapachu bądź o zapachu ziemistym. Zachodzą tu:

- całkowity rozpad aminokwasów i całkowite utlenienie kw.org

- zmniejszenie stężenia amoniaku i jonów amonowych (na skutek intensywnej nitryfikacji)

- zanik siarkowodoru

- ilość tlenu jest zawsze wystarczająca BZT₅ 3-5 mg O₂/dm³

W strefie tej nie mogą zachodzić jakiekolwiek procesy beztlenowe, nawet w warstwie osadu dennego.

• P/R (producenci/destruenci) >1

Organizmy wskaźnikowe strefy α-mezosaprobowej:

Spadek liczby grzybów, chemoorganotroficznych bakterii saprofitycznych oraz chemolitotroficznych bakterii siarkowych oraz nieznaczny wzrost bakterii nitryfikacyjnych. Wzmożony rozwój glonów (okrzemki, złotowiciowce, zielenice) i wyższych roślin wodnych. Dość dużo sinic(Aphanizomenon, Microcystis), orzęsek (Paramaecium bursaria), korzenionóżek i zwierząt wyższych (robaki, skorupiaki, larwy owadów, ślimaki, małże, a także ryby karpiowate).

4. Strefa oligosaprobowa

W strefie tej wody uprzednio zanieczyszczone odzyskują całkowicie cechy wody czystej.

Tu następuje ostateczne zakończenie procesu mineralizacji subst.org. W wodzie pozostają tylko nieliczne związki organiczne, które nie ulegają biodegradacji (związki humusowe) ale ich stężenie jest minimlne. BZT₅ 0-3 mg O₂/dm³

- uboga fauna i flora (bo jest minimalna ilość subst.org.) rozwijać się mogą jedynie rośliny zielone

• P/R (producenci/destruenci) = 1

Organizmy wskaźnikowe strefy oligosaprobowej:

- okrzemki (Synedra, Tabellaria)

- zielenice (Micrasterias, Ulothrix, Cladophora)

- krasnorosty, mszaki i paprotniki

- zwierzęta (skorupiaki, liczne larwy owadów, mszywioły, ryby łososiowate)

Średni wskaźnik saprobowości S:

Oblicza się go na podstawie przynależności poszczególnych, obecnych w próbce organizmów wskaźnikowych do jednego z 4 stopni systemu saprobowego oraz na podstawie częstości względnej występowania danego gatunku wskaźnikowego w danej próbie.

- Strefa polisaprobowa S > 3,5

- Strefa α-mezosaprobowa S = 3,5 - 2,5

- Strefa β -mezosaprobowa S = 2,5 - 1,5

- Strefa oligosaprobowa S = 1,5 - 0,5

- Wody katarobowe S < 0,5

Inne systemy klasyfikacji wód zaniczyszczonych ( w krajach anglosaskich)

• strefa degradacji

• strefa aktywnego rozpadu

• strefa odnowy

• strefa wody czystej

---