Озерные диатомеи как индикатор закисления вод

Озерные диатомеи
как индикатор закисления вод
Практическая работа
Введение
Сгорание ископаемого топлива с высоким содержанием
серы приводит к выделению в атмосферу диоксида серы
- газа, способного, соединяясь с атмосферной влагой,
образовывать разбавленный раствор серной кислоты.
Эти процессы в последние годы неоднократно
становились предметом обсуждения в связи с
выпадением так называемых кислотных дождей. В ряде
сообщений указывалось на гибель деревьев и
постепенное закисление воды озер, особенно в горных
областях с кислыми скальными породами, где
отсутствует возможность нейтрализации образующейся
кислоты. Однако, довольно трудно с достаточной
убедительностью установить, в какой мере кислотные
дожди действительно служат причиной указанных
изменений окружающей среды, которые могли бы
происходить и под влиянием иных факторов.
Данные и задания
Объект изучения - пресноводное озеро Лох-Инок площадью 50 га,
расположенное в юго-западной Шотландии на высоте 500 м над
уровнем моря. Рассматривали четыре гипотезы, обуславливающие
процесс закисления озера Лох-Инок:
А. Закисление озера обусловлено медленно происходящими
изменениями среды.
В. Оно обусловлено вырубкой леса в конце 19-го - начале 20-го веков.
С. Оно обусловлено увеличением выпадения кислотных дождей,
образующихся преимущественно в результате сжигания в процессах
промышленного производства; т. е. закисление датируется началом
промышленной революции.
Д. Закисление обусловлено снижением интенсивности выпаса из-за
сокращения пастбищного выпастного хозяйства на холмах. Следствием
этого могло бы стать более интенсивное образование кислого гумуса в
почве. При выпасе животных в этих местах практиковали
периодическое сжигание растительности, что интенсифицировало рост
трав, особенно Molinia caerulea (перловник голубой), и обогащало
заросли вереска молодыми вкусными побегами. Однако, надежные
данные о выпасе овец и крупного рогатого скота в данной приозерной
местности практически отсутствуют.
Для выявления причин
закисления проводили
исследования:



концентрации тяжелых металлов в донных
осадках (табл. 1);
процентного содержания двух типов пыльцы в
озерных донных осадках (табл.2);
содержания в донных осадках диатомей,
используемых для определения рН воды
(табл.3).
Таблица 1
Концентрация тяжелых металлов в донных
осадках
Глубина,
см
Концентрация, мкг/г
Pb
Zn
Cu
0
400
355
53
10
370
190
43
20
310
100
26
30
155
120
8
40
85
20
3
50
105
35
30
60
95
25
5
Таблица 2
Содержание двух типов пыльцы в озерных донных осадках
Глубина, см
Содержание пыльцы, %
Вереск
Травы
0
18
17
5
17
15
10
16
14
15
19
13.5
20
17.5
12,5
25
17,5
12,5
30
17,5
11,5
35
20
11,5
40
22
10
45
19,5
9
50
20
9
55
20
9
60
23
9
65
22,5
9
Таблица 3
Содержание в донных осадках диатомей,
используемых для определения рН воды
Глубина, см
Содержание диатомей, %
Алкфи
Цн
Ацфи
Ацби
1
0,5
2
29
17
2,5
0,5
3
30
15
5
0
3
33
12
11
0
6
37
7
17,5
0,5
5
42
4
25
1
12
35
4
35
1
14
31
4
45
0,5
14
33
3,5
55
0,5
15
28
4
65
0,5
13
31
4
Диатомовые - хорошие индикаторы величины рН; Hustedt
классифицировал их следующим образом:
алкалибионты (алкби), живущие при рН>7;
алкалифилы (алкфи), живущие при рН около 7, широко
представлены при рН>7;
циркумнейтралы (цн), широко представлены при рН около 7,;
ацидофилы (ацфи), живущие при рН около 7, широко
представлены при рН<7;
ацидобионты (ацби), живущие при рН<7.
Отмирая, озерные диатомеи падают на дно, и их створки
включаются в донные осадки. В олиготрофных кислых озерах
отложения осадков происходит медленно, и сведения о
недавнем состоянии воды (степени ее закисления) запечатлены
в самом верхнем слое донных осадков. Возраст осадка можно
определить радиоизотопным методом по содержанию 137Сs или
210Рb и таким образом измерить скорость закисления воды в
озере.
Процентное соотношение кислото- и щелочелюбивых видов
используется для вычисления индекса В, который может служить
для определения величины рН.
ІВ =
% цн + (5 * % ацфи) + (40 * % ацби)
-------------------------------------------------------% цн + (3,5 * % алкфи) + (108 * % алкби)
При вычислении этого индекса величины процентного
содержания отдельных групп диатомовых умножают на
соответствующие коэффициенты (коэффициент для ацидобионтов
больше, чем для ацидофилов, который, в свою очередь, больше,
чем для циркумнейтралов; для щелочелюбивых видов также
вводятся коэффициенты).
При изучении зависимости величины рН воды и Lg (ІВ) для 30
скандинавских озер, получено уравнение регрессии
рН=6.4-0,85 Lg (ІВ), позволяющее определить
величину рН воды на основе ранее установленного индекса В
(см. Рис.).
Рис. Зависимость между логарифмом индекса В (ІВ)
озерных диатомей и величиной рН воды в этих озерах.
Задания:
1. Используя данные таблицы 4, постройте график зависимости
возраста донных отложений от глубины их залегания. Можно ли
на основании глубины залегания судить о возрасте осадков?
Таблица 4
Радиоизотопное датирование донных осадков
Глубина, см
Дата по
210Pb
0
1981
5
1960
17,5
1900
25
1850
33,5
1800
50
(1700)
2. Используя данные таблицы 3, формулу вычисления индекса В
(ІВ) уравнение регрессии рН = 6,4-0,85 Lg (ІВ), определите
величину рН воды во время отложения донных осадков,
представленных в каждой из проб. Постройте график
зависимости найденной величины рН от глубины залегания
осадков. Установите, когда начались изменения рН.
3. Основываясь на характере построенных вами графиков и
данных таблиц 1 и 2 оцените, какая из приведенных выше
гипотез представляется наиболее правдоподобной.
Ответ обоснуйте.