biomonitoring
DESCRIPTION
Hidrobiologija, Biomonitoring vodaTRANSCRIPT
HIDROBIOLOŠKA HIDROBIOLOŠKA ISTRAŽIVANJAISTRAŽIVANJA
Hidrobiološka istraživanja danas imaju veliki praktični značaj u cilju:
• kontrole kvaliteta vode za piće• istraživanja kvalitativno-kvantitativnog sastava živih
zajednica• istraživanja ishrane organizama• monitoringa kvaliteta voda u vodotocima• ispitivanja produkcije u vodnim ekosistemima• ispitivanja produkcije u ribnjacima• istraživanja uticaja zagađenja na hidrobionte• zaštite vodnih ekosistema i dr.
• danas, hidrobiološka istraživanja obuhvataju: eksperiment, analizu, komparaciju, sintezu te induktivne i deduktivne načine rada;
• na ovaj način se dolazi do tačnih naučnih podataka koji se, zatim, statistički obrađuju;
• Metod mjerenja i brojanja se koristi za utvrđivanje kvantitativnog sastava, tj. gustine populacije na jednom lokalitetu.
• Fauna dna se prikuplja Eckmanovom (225 cm2) ili Surberovom mrežom (939 cm2) što se preračuna na 1m2, tzv. metod kvadrata; biomasa se računa tako što se svjež materijal važe na tehničkoj vagi i preračuna po 1m2. Plankton se obrađuje brojanjem jedinki ili računanjem njegove težine po 1 l ili 1m3 vode; uzorkuje se Rutnerovom bocom, uzorak se filtrira i broji pod mikroskopom pomoću komorice zapremine 0,1 ml ili 1 ml, a mogu se koristiti i tablice sa prosječnom masom za pojedine organizme: Cyclops – 0,016 mg, Bosmina – 0,016 mg, Daphnia – 0,026 mg, larva Nauplius – 0,004 mg itd.
• Relativna brojnost (abundanca) se označava pomoću vrijednosti skale od 1 do 5, 1-3 ili 1-7:
– slučajna vrsta– vrlo rijetka vrsta– rijetka vrsta– česta vrsta– vrlo brojna vrsta
-Uzorkovanje zoobentosa (makroinvertebrata):-- Surber-ovom mrežom – kvantitativna metoda-- “kick sampling” semikvantitativna metoda – transekto uzorkovanje-- AQUEM – multihabitat uzorkovanje
Indeks koji je najviše korišten je IPS (Coste in Cemagref, 1982) „Specific Pollution Sensitivity Index – Specifičniindeks osjetljiv na zagađenje―, koji je razvijen u Francuskoj kao nacionalni indeks u sistemu ocjene statusa (Prygiel et al., 2002) za procjenu ukupnog zagađenja vode. Indikatorski taksoni podijeljeni su u pet klasa, premaosjetljivosti na zagaĎenje i u tri klase, prema indikatorskoj teţini.
Akvatične makrofite predstavljaju vodene biljke koje se lako uočavaju ―golim okom‖, uključujući sve vaskularne vodene biljke, mahovine, hare (Characeae) i obraštaj makroalgi. Makrofite vodenih ekosistema javljaju se u tri životne forme:helofite (obično ukorijenjene pod vodom, sa plutajućim ili submerznim - potopljenim lišćem, ili potpunoslobodno-plutajući oblici na površini vode hidrofite (biljke obično ukorijenjene pod vodom, sa emerznim lišćem, koje tipično rastu u obodnim dijelovima ili u močvarama amfifite (biljke koje se razvijaju i u oblastima koje zauzimaju helofite, ali i u vodi, kao hidrofite –
MAKROFITE
Bentosni makrobeskičmenjaci široko se upotrebljavaju u biomonitoringuPrednosti upotrebe:•načelno dobro poznata grupa;•grupa obuhvata organizme koji su statični u odnosu na stanište;•mnogo je vrsti sa širokim rasprostranjenjem;•raznovrsna komponenta vodenog ekosistema;•jednostavno uzorkovanje, dobro definirano za plitke vode.•Problemi u upotrebi:•identifikacija pojedinih grupa je dugotrajna (Chironomidae, Oligochaeta, Amphipoda);•razvoj procedura uzorkovanja u velikim rekama je proces koji još uvek traje.
TROFIČNOST VODNIH EKOSISTEMATROFIČNOST VODNIH EKOSISTEMA
• Trofičnost ovisi o intenzitetu prometa materije i energije, odnosno od stupnja organske produkcije.
• Određuje se na osnovu analize kvalitativno-kvantitativnog sastava planktona, fitobentosa i faune dna, odnosno na osnovu planktonske produkcije i produkcije bentosa.
Biološke metode ocjene kvaliteta vode u Biološke metode ocjene kvaliteta vode u vodotocima se rade prema autorima:vodotocima se rade prema autorima:
– KOLWITZ, MARSON (1908,1909)– LIEBMAN, H. (1951)– PANTLE, BUCK (1955)– KNOEPP, H. (1954/55)– ZELENIKA, MARVAN (1961) (uveli
indikatorsku vrijednost za organizme)– SLADAČEK (1973)– WEGL (1983)– MOOG (1995)
Ocjena kvaliteta vodeOcjena kvaliteta vode
• Ocjena kvaliteta vode u tekućicama je zasnovana na makroinvertebratama i fitobentosu.
• Saprobni indeks
• Biotički indeksi
• Indeksi diverziteta
Ocjena kvaliteta vode i stupnja Ocjena kvaliteta vode i stupnja trofije u jezerimatrofije u jezerima
• Fizičko/hemijski parametri
• Hlorofil a
• Fitoplanktonska zajednica
• Zooplankton
• makrofite
• nekton
Saprobna i indikatorska vrijednostSaprobna i indikatorska vrijednost
• Saprobnu vrijednost u biomonitoring su prvi primjenili Pantle i Buck (1955) kada su uključili i saprobni indeks za ocjenu kvaliteta vode. Definiše se kao optimum vrste i njenu zavisnost od saprobnosti vodnog toka.
• Zelenika i suradnici (1959), kao i Zelenika i Marvan (1961) su frekvenciju jedinki prikazali u različitim saprobnim kategorijama. 10 jedinica su raspodijelili u saprobne stupnjeve, saprobnobnu vrijednost za vrstu su dobili kada su brojnu vrijednost u svakoj kategoriji pomnožili sa brojem kategorije, sve vrijednosti sabrali i sumu podijelili sa 10.
• Sladaček 1973 uvodi saprobne vrijednosti od 1,5 do 8,5 koje su u upotrebi u nekim državama. Najzastupljenije su saprobne vrijednosti u intervalu od 1-4. Neke od bioloških tablica uvažavaju ksenosaprobni stupanj kvaliteta vode (Moog, 1995), te su vrijednosti u intervalu od 0-4.
Indikatorska vrijednostIndikatorska vrijednost
• Indikatorska vrijednost (G) ukazuje na značajnost indikacije (ukazivanja) ekološkog stanja taksona, a ovu vrijednost su uveli Zelenika i Marvan (1961). Stenosaprobnim vrstama data je veća indikatorska nego eurisaprobnim. Indikatorske vrijednosti su u intervalu od 1-5.
Metodologija istraživanja Metodologija istraživanja površinskih vodapovršinskih voda
• Terenska istraživanja
• Laboratorijska obrada uzoraka
• Uzorkovanje: mreža za duboke vode, za plitke vode i dredža
• Na velikim dubinama bager (Peterson ili Ekman)
• Plankton: sa gustim platnom
• Planktonske alge planktonski račići ukljeva pastrmka kormoran
detritus larva mušica (Chironomidae) crvenperka štuka
LANAC ISHRANE
Piramida biomase
ZAGAĐENJE I PREČIŠĆAVANJE OTPADNIH ZAGAĐENJE I PREČIŠĆAVANJE OTPADNIH VODAVODA
• Zgađenje vode uzrokuju:1. Veliki predmeti2. Pijesak i šljunak3. Ulja i masnoće4. Suspendirane materije5. Organske materije6. Hranjive materije (N, P)7. Patogeni organizmi8. Otrovne materije9. Otpadne vode: sanitarni uređaji, pranje i kupanje i kuhinje10. Industrijske otpadne vode11. Poljoprivredne površine
Karakteristike otpadne vodeKarakteristike otpadne vode
• Krute materije• Sastav organske materije• N, P• Mikroorganizmi i patogeni organizmi• Temperatura• pH • Alkalitet• ostalo
• Prethodno prečišćavanje (mehaničko)- Rešetke (različitih razmjera)- Pjeskolovka: za izdvajanje pijeska i drugih lahko
rastvorljivih materija- Mastolovka: izdvajanje masti, ulja i drugih
topljivih materija lakših od vode2. Prvi stepen prečišćavanja- Taloženje3. drugi stepen-biološki4. treći stepen prečišćavanja: kontrola hranjivih soli
(azota i fosfora)
Biološko prečišćavanjeBiološko prečišćavanje
• Aktivni mulj
• Aerisane lagune
• Stabilizacijske bare
• Prokapnici: bakterije vezane za opnu gdje se odvija biološka reakcija
• Prirodno prečišćavanje o.v.: čišćenje u tlu, sanitarne močvare, biljni uređaji sa plutajućim biljkama
Apsorpcija u tluApsorpcija u tlu• Za čišćenje sirove otpadne vode• Uloga: osigurava površinu za bakterije, osigurava kisik,
kontrolni rast algi• Tipovi biljaka u sanitarnim močvarama: 1. vodeni zumbul 2. rogoz 3. trska 4. šaš
Sanitarna močvara
Manje količine otpadnih voda:
-Spori ili sistemi malog kapaciteta
-Tečenje po površini
-Brzo procjeđivanje
• Nastalo akumuliranjem otpadne vode na farmama
• Prva u San Antoniu 1901• 1950 – razrađene studije o radu laguna• Danas u SAD preko 7.000 • Koristi se i za velike gradove• Lagune: vještačke tvorevine gdje se odvijaju
prirodni procesi autopurifikacije• Tipovi laguna: prema dominantnim biološkim
reakcijama: anaerobne, fakultativne i aerobne
laguniranjelaguniranje
Mikrobiologija lagunaMikrobiologija laguna
-bakterije: mineralizacija organske materije: hemoautotrofne bakterije
-U anaerobnim l.: Pseudomonas, Acromobacteria, Flavobacteria
-Koliformne bakterija: jone amonijaka u nitrate (Nitrozomonas i Nitrobacterie)
-FITOPLANKTON: fotosintezom opskrba kisikom (Euglena, Scenedesmus, Chlorella, Chlamidomonas, Anabaena, Oscillatoria)
-Zooplankton: Ciliata; Rotatoria,
-Zoobentos: Chironomidae
VJEŠTAČKE MOČVARE: CONSTRUCTED WETLANDS
-Upotreba rasta biljaka koje prečišćavaju otpadne vodu i koje reproduciraju uvijete koje vladaju u prirodnim močvarama
-Akvatične biljke: šaš, trska, rogoz idr. Vodene biljke rastu iz vode, a korijenje je u podtlu
1. Mehanizam prečišćavanja: biljke eliminiraju suspendirane materije,
- eliminacija organske materije (bakterije u korijenju biljki)
- eliminacija azota (direktnom apsorpcijom biljaka, procesima nitrifikacije – denitrifikacije)
-Eliminacija fosfora: direktna apsorpcija biljaka, apsorpcija u komponentama tla
-Eliminacija patogena (adsorpcija u čestice supstrata i predatori bakteriofagi i Protozoa)
Tipovi Wetlanda-močvaraTipovi Wetlanda-močvara
• Močvare sa slobodnim vodnim licem: površinski tok sa plutajućim biljkama makrofitama i površinski tok sa potopljenim biljkama
• Vještačke močvare sa sistemom podzemnog dotoka: podpovršinski sistem horizontalnog dotoka i podpovršinski sistem vertikalnog dotoka