Metody badania czystości wód naturalnych

Przy ocenie stopnia zanieczyszczenia wód stosuje się dwie zasadnicze metody: fizyko-chemiczną, polegającą na badaniu zawartości tlenu i określonych związków chemicznych, odczynu wody i takich fizycznych własności wody, jak mętność, barwa, zapach i temperatura, oraz biologiczną. W badaniach można się posługiwać albo metodą opisowo-analityczną, badając skład gatunków, ukształtowanie zbiorowisk i ich zmiany, albo metodami doświadczalnymi, za pomocą których ocenia się możliwości rozwoju i sposoby zachowania się organizmów lub całych populacji pod działaniem pojedynczych czynników środowiskowych (np. różnego typu i stopnia zanieczyszczeń) lub ich kompleksów. Ważnym elementem metody biologicznej są również badania bakteriologiczne, polegające m. in. na przeliczaniu kolonii bakterii na pożywkach i oznaczaniu tzw. miana coli. Biologiczne metody opierają się na założeniu, że warunki życia i jako przejawy pozostają ze sobą w ścisłym związku przyczynowym. Badania biologiczne połączone są zwykle z badaniami chemicznymi, gdyż dopiero połączenie tych punktów widzenia daje pełny obraz zanieczyszczenia środowiska.

Z metod biologicznych najszerzej stosowana jest metoda systemu saprobów, wywodząca się jeszcze z początku naszego stulecia a opracowana przez Kolwitza i Marsona. Za kryterium oceny zanieczyszczania przyjmuje się zmiany występowania organizmów wskaźnikowych w wodach zanieczyszczonych, obserwowane od ujścia ścieków od wody aż do miejsca, w którym następuje ich całkowite zmineralizowanie. Organizmy występujące w wodach zanieczyszczonych nazywa się saprobami od greckiego słowa „sapros” - gnijący, w odróżnieniu od „katarobów” - organizmów wód czystych.

Badania chemiczne i biologiczne wód dają zgodne wyniki w skrajnych przypadkach – w wodach silnie zanieczyszczonych i najczystszych. Zwykle dane biologiczne dają bardziej wyrównany obraz niż chemiczne, dlatego konieczna jest na tym polu współpraca biologa i chemika. Biologiczne badania czystości wód uwzględniają zbiorowiska organizmów, które lepiej odzwierciedlają zmiany zanieczyszczeniowe niż pojedyncze gatunki wskaźnikowe, toteż coraz częściej właśnie zbiorowiska przyjmuje się za podstawę oceny.

Stopień zanieczyszczenia wód określa się za pomocą wskaźników zanieczyszczenia. Są to stężenia zanieczyszczeń (wyrażone w miligramach substancji w 1 dm3 wody) oraz inne parametry, których wartość jest miarą stężenia określonych rodzajów zanieczyszczeń. Jednym z najważniejszych wskaźników zanieczyszczenia wód powierzchniowych jest stężenie rozpuszczonego tlenu, które może przyjmować minimalną wartość 8,9 mg/dm3. Mniejsze stężenie tlenu świadczy o zanieczyszczeniu wód związkami organicznymi, rozkładalnymi biochemicznie. Spadek stężenia tlenu poniżej 4 mg/dm3 powoduje obumieranie wielu organizmów wodnych. Innymi wskaźnikami zanieczyszczenia wód naturalnych są: biochemiczne zapotrzebowanie tlenu, będące miarą zawartości rozkładalnych biochemicznie związków organicznych; ponadto chemiczne zapotrzebowanie tlenu jest miarą zawartości wszystkich związków organicznych; obecność zawiesin mineralnych i organicznych, a także nieorganicznych i organicznych związków azotu, fosforu. Wartości wskaźników zanieczyszczenia rzek zależą w dużym stopniu od przepływu wody. Prócz sposobów oceny zanieczyszczenia wód opartych na wskaźnikach fizycznych i chemicznych (otrzymywanych w wyniku analizy fizycznej i chemicznej wód) stosuje się metody badania stanu biologicznego wody. Najczęściej jest stosowany tzw. system saprobowy, wykorzystujący wyniki analizy hydrobiologicznych wód. W zależności od składu organizmów wodnych, wody dzieli się na: oligosaprobowe czyste, mezosaprobowe średnio zanieczyszczone i polisaprobowe silnie zanieczyszczone. Analiza bakteriologiczna dostarcza informacji o ilości i rodzaju bakterii obecnych w wodzie. Proces usuwania zanieczyszczeń z wody do poziomu umożliwiającego stosowanie jej do określonych celów nosi nazwę uzdatniania wody.

Zasady klasyfikacji wód w Polsce w zależności od stopnia ich zanieczyszczenia określa tzw. prawo wodne, według którego rozróżnia się 3 klasy czystości . Warunkiem zakwalifikowania wody do jednej z nich jest zachowanie fizykochemicznych i biologicznych wskaźników w dopuszczalnych granicach. W 1993 r. z objętych kontrolą odcinków rzek - 6,2 tys. km - jedynie 2,7% spełniało wymogi stawiane wodom o największej czystości, tj. wodom I klasy czystości (według kryterium fizykochemicznym), 15,2% należało do wód II klasy, 28,1% - III klasy czystości, 54% stanowiły wody pozaklasowe; według kryterium biologicznego brak było wód I klasy, 1,8% należało do II, 9,7% do III klasy czystości, 88,5% to wody pozaklasowe.