Skyrius 4. Ekotoksikologija: bioindikacijos ir ekotoksinių efektų panaudojimas Aplinkos Rizikos vertinime

Transcription

1 1 Skyrius 4. Ekotoksikologija: bioindikacijos ir ekotoksinių efektų panaudojimas Aplinkos Rizikos vertinime A.Četkauskaitė; Z.Vosylienė - skyreliai , ir Turinys: 4.1. Bioindikacija pagrįstas vandens telkinių taršos ir ekosistemų kokybės vertinimas Vandens telkinių suminės taršos cheminėmis medžiagomis vertinimo kategorijomis/ balais sistemos, pagal bioindikatorius: istorija Europoje Trento upės biotiniai indeksai Lietuvos upių taršos vertinimo švarumo klasėmis principai Biotinio Integralumo Indeksai, BTI BII apibrėžimas BII ekologiniai indikatoriai Žuvų BII Lietuvos upių klasifikacija pagal ichtiofaunos kompleksiškumą Integruotas jūros priekrančių sąlygų vertinimas Nuotekų, sedimentų ir vandens telkinių, taršos (kokybės ) vertinimas biotestavimo duomenimis Nuotekų toksiškumo (tinkamumo) biologiniam valymui vertinimas Biotestavimo duomenimis pagrįsti nuotekų, toksinių efektų įvertinimo būdai aplinkos menedžmentui, reguliaciniams sprendimams: PEEZ (PEEP), TV metodologijos Potencialių ekotoksinių efektų zondas, PEEZ Nuotekų toksiškumo testavimas mikrobiotestais: toksiškumo klasifikavimo sistema, metodų įvertinimas ir vandens telkinių- recipientų pažeidimų prognozavimas Kiti nuotekų ir paviršinių vandenų toksiškumo įvertinimo būdai Sedimentų taršos vertinimo strategijos Vakarų Europoje pt-dydžiu pagrįsta sedimentų ekotoksikologinė atranka arba vertinimas Vokietijoje Gėlųjų vandenų sedimentų Ekologinės Rizikos Vertinimas (ERV) Niderlanduose Sedimentų toksinių efektų ir taršos vertinimo bendros strategijos Vakarų Europoje Antrinio apsinuodijimo (biologinio išdidinimo) apspręsti efektai, BSAF, TEEF Biotestavimo duomenimis pagrįstas cheminių medžiagų pavojaus (toksiškumo) aplinkai vertinimas Dabartinės taršos ir cheminių medžiagų toksiškumo pavojaus klasifikacijos sistemos, besiremiančios biotestų duomenimis: Europos Sąjunga Prognozuojamos nesukeliančios efekto koncentracijos, PNEK, išvedimas Neapibrėžtumo faktoriai (NF) aplinkos rizikos vertinime PKA/PNEK apskaičiavimas iš ekspozicijos ir toksiškumo duomentų...35 Literatūra xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx 5.1. Bioindikacija pagrįstas vandens telkinių taršos ir ekosistemų kokybės vertinimas Vandens telkinių suminės taršos cheminėmis medžiagomis vertinimo kategorijomis (balais) sistemų pagal bioindikatorius istorija Europoje Trento upės biotiniai indeksai Biotiniai (saprobiškumo) indeksai bioindikaciniuose metoduose tradiciškai sena, virš 50 metų susiformavusi tyrimų sritis. Bioindikaciniai metodai įvertina tam tikrų atskirų bioindikacinių rūšių ar taksonominių grupių, žinomų, kaip bioindikaciniai, buvimą ar nebuvimą. Šios grupės yra jautrios ir atsako kokiu tai susekamu būdu į taršalų pasirodymą jų aplinkoje. Buvimas-nebuvimas (kokybiniai) ir/arba santykis ar absoliutus paplitimas (kiekybiniai), taip pat, kaip ir fiziologiniai ar morfologiniai pakitimai yra naudojami, vertinant teršalų efektus ir jų pasiskirstymą pavyzdžių ėmimo aplinkoje. Biotiniai indeksai yra vartojami pažymėti skaitmenine reikšme atskirus bioindikatorius. Visų bioindikacinių rūšių skaitmeninių reikšmių suma pavyzdžių ėmimo vietoje išreiškia indekso reikšmę, kuri yra skaitmeninis šios vietos taršos įvertinimo tipas. Anksčiausiai žinomi biotiniai indeksai buvo ištobulinti, siekiant įvertinti taršą vandens sistemose, ir pavadinti Saprobine sistema dar 1900 metais. Ši sistema buvo plačiai vartojama Vakarų Europoje matuoti ir klasifikuoti organinių medžiagų efektus upėse. Šioje sistemoje, skirtoje paviršinių vandenų ir nuotekų taršos vertinimui, išskiriamos 4 kategorijos (zonos), žyminčios taršos, susidarančios pasroviui nuo pagrindinio organinių medžiagų / nuotekų išmetimo taško, laipsnį: 1. Polisaprobinė zona, - kraštutinai stiprios taršos zona. 2. α -mezosaprobinė zona, - stiprios taršos zona

2 2 3. β- mezosaprobinė zona, - vidutinės taršos zona. 4. Oligosaprobinė zona, - labai silpnos taršos ar neužteršto vandens zona. Įvertinant bioindikatoriaus sutikimo dažnį ir jo gyvenamąją vietą (jos pasirinkimą (buvimą) tam tikro užterštumo zonoje) gali būti apskaičiuojami saprobiniai dydžiai (vertės). Suma saprobinių dydžių, apskaičiuotų visiems tiriamos vietos bioindikatoriams, padalinta iš jų dažnių sumos skaičiaus, duoda tiriamos vietos Saprobinį indeksą (Mainly, 1995). Σ (s h) kur: S yra tiriamos vietos Saprobinis indeksas; S = s yra kiekvienos indikatorinės rūšies saprobinė Σ h reikšmė; h yra kiekvienos rūšies buvimo dažnis arba atskirų rūšių %-nis santykis su 4-mis (ar 5-iomis saprobiškumo sistemos pakopomis). Metodų standartizacijos praktika rodo, kad Europos valstybėse (Anglijoje, Prancūzijoje ir t.t.) dažniausiai yra nusistovėję sekančios dydžių koreliacijos ir priimti šie saprobinio indekso reikšmių intervalai: S dydis h dydis Saprobinių indeksų (dydžių) intervalai 1. Oligosaprobinis 1. Pasirodo atsitiktinai Oligosaprobinis (Jokios taršos) 2. β mezosaprobinis 2. Pasirodo dažnai β mezosaprobinis (Silpna organinė tarša) 3. α mezosaprobinis 3. Pasirodo labai paplitęs α mezosaprobinis (Stipri organinė tarša) 4. Polisaprobinis Polisaprobinis (Labai stipri organinė tarša) Pradinė Saprobinė sistema buvo keliolika kartų modifikuota, kiek kitaip skaičiuojant (vertinant) Saprobinį indeksą [Saprobic or Saprobien index - angl.] (S). Paskutiniaisiais dešimtmečiais Saprobinė sistema Europoje buvo atnaujinta, įvertinant ankstesnę darbo šioje srityje patirtį. Vėliausia jos revizija pateikta Vokietijos Standartiniuose metoduose (German Standard Method - DIN T.2) ir ji skirta vandens kokybės įvertinimui šioje šalyje. Žemiau parodysime svarbias biotinių indeksų ir vertinimo sistemas Europoje. TRENT BIOTIC INDEX ANGLIJA INDICE BIOTIQUE (1964) PRANCŪZIJA INDICE BIOLOGIQUE EXTENDED BIOTIC (1968) DE QUALITE GENERALE INDEX PRANCŪZIJA ANGLIJA CHANDLER S (1982) (1978) SCORE ŠKOTIJA BELGIAN BIOTIC (1970) INDEX INDICE BIOLOGIQUE BELGIJA GLOBAL (1983) PRANCŪZIJA (1985) BIOLOGICAL MONITORING WORKING PARTY SCORE ANGLIJA (1978) MODIFIED BMWP SCORE ANGLIJA (1979) Pav Biotinių indeksų ir vandens taršos vertinimo balais sistemų Europoje vystymasis.

3 3 Pagal: Metcalfe J.L. Biological water quality assessment of running waters based on macroinvertebrate communities: history and present status in Europe. Environmental Pollution, 1989, vol. 60, p ir (Mainly, 1995). Indeksų vandens kokybei (Trento Biotinis Indeksas, TBI) nustatyti sudarymo principas trumpai gali būti apibūdintas sekančioje lentelėje esančiu pavyzdžiu.tbi yra pagrįstas bentosinių (dugno nuosėdų) bestuburių grupių buvimo ar nebuvimo duomenimis ir dar įjungia paplitimo rodiklį. Dažniausiai, remiamasi 6 pagrindiniais (jautriausiais) organizmais, randamais pavyzdžių ėmimo vietoje. Lentelė 4.1. Vandens kokybės indekso nustatymo principiniai parametrai (pagal anglišką schemą) (Mainly, 1995). Vandens kokybės klasė Jautrumo grupė Santykinis paplitimas Q1: labai bloga kokybė Grupė A (jautrios formos) Nėra Grupė B (mažiau jautrios formos) Nėra Grupė C (tolerantinės formos) Pasirodančios retai Grupė D (taršos atgaivinamos formos, Dominuojančios t.y. labiausiai tolerantinės formos) Q2: bloga kokybė Grupė A Nėra Grupė B Nėra ar retos Grupė C Paplitę Grupė D Dominuojančios Q3: abejotina kokybė Grupė A Nėra Grupė B Bendros / įprastos Grupė C Dominuojančios Grupė D Paplitę Q4: vidutinė kokybė Grupė A Bendros / įprastos Grupė B Bendros ar paplitę Grupė C Bendros Grupė D Kai kurie dumbliai Q5: gera kokybė Grupė A Dominuojančios Grupė B Paplitę Grupė C Retos Grupė D Nėra Lietuvos upių taršos vertinimo švarumo klasėmis principai Lietuvos paviršinių vandenų užterštumo nustatymo klasifikacinė sistema, pagrįsta taršą toleruojančių (saprobinių) rūšių biologinės įvairovės ir bendraisiais vandens kokybės parametrais (cheminiais ir mikrobiologiniais). Biologiniai paviršinių vandenų užterštumo nustatymo standartiniai metodai, patvirtinti Lietuvoje 1995 m. (Lietuvos Aplinkos apsaugos normatyvinis dokumentas, LAND / M - 01) rekomenduoja vartoti kiek sudėtingesnę Saprobinių indeksų klasifikaciją (Swedish EPA. 1990). Net 7-ios vandens kokybės grupės (6 klasių normų ribose) rekomenduotos sekančiuose standartiniuose metoduose: 6-ios vandens kokybės klasės rekomenduotos sekančiuose standartiniuose metoduose: (perimta iš buvusių ESPT šalių metodikų) 1) paviršiaus vandenų fitoplanktono tyrimų 1) Paviršiaus vandenų makrozoobentoso tyrimų 2) upių ir ežerų zooplanktono tyrimų 2) Bakteriologinio vandens užterštumo tyrimo 3) upių ir ežerų perifitono tyrimų

4 4 Pavyzdžiui zooplanktono tyrimuose tai būtų 7-nių balų Saprobiškumo sistema (LAND / M - 01): Lentelė 4.2. Septynių balų vandens Saprobiškumo sistema, naudojama Lietuvos standartiniuose metoduose Upių, ežerų zooplanktono tyrimo metodikos esmė Vandens Vanduo Saprobiškumo Zooplanktono mėginiams paimti naudoja kokybės indeksas pagal Apšteino tinklelį (Nr ), per kurį perklasė Sladečeko modi- filtruoja 50 l vandens iš m gylio, fikaciją ir iš tinklelio išplauna į 100 ml tūrio indelį. Fiksuoja formalinu (2-3 ml), atžymi da- I Labai švarus <1 tą,. Laboratorijoje tiriama binokuliariniu mi- II Švarus kroskopu - skaičiuojama Bogorovo kamero- IIIA Pusiau vidutin. užterštas je. Jei reikia skiedžiama 10 k. ar 100 k. (1ml+9 IIIB Vidutiniškai užterštas ml ir t.t.), kol įmanoma suskaičiuoti plank- IV Užterštas terius. Atskirai skaičiuoja kiekvienos rūšies V Smarkiai užterštas ir nustato jų procentą bandinyje. Zooplank- VI Labai smarkiai užterštas >4 terio pasitaikymo dažnumas nustatomas: Vienos rūšies egzemp- Dažnumo reikšmė (h) Organizmų gausumas 1 m 3 apskaičiuojamas pagal liorių skč. %-ais nuo formulę: n 100 bendro egzempliorių skč. X =, kur: < 1 % 1 v 1-3 % 2 X - organizmų skaičius 1 m 3 vandens (vnt./ m 3 ); 3-10 % 3 n - organizmų skaičius mėginyje (vnt.); % 5 v - perfiltruoto vandens kiekis (50 l) % % 9 Pavyzdžiui, makrozoobentoso tyrimuose tai būtų 6-ių balų Saprobiškumo sistema. Priekrantės dugno nuosėdų užterštumo nustatymo,pagal zoobentosą, metodas yra pasiūlytas Vudiviso ir pritaikytas Anglijoje, Trento upėje 1964 m. (žiūr. pav.3). Biotinis indeksas pagal Vudiviso sistemą nustatomas, naudojantis įvairaus jautrumo rūšių ar taksonų grupių santykinio paplitimo dėsningumais [Mainly, 1995). Praktiškai tai yra lentelė, atspindinti labiausiai paplitusių organizmų išnykimo tendenciją, didėjant užterštumui. Faunos įvairovės skaičiavimui pasiūlyta sąvoka grupė, vieniems organizmams reiškia rūšį, o kitiems, sunkiai apibūdinamiems, stambesnius taksonus (LAND / M - 01). Biotiniam indeksui nustatyti makrozoobentoso tyrimuose pagal grupes Lietuvos standarte naudojamos (LAND / M - 01): 1) visos žinomos plokščiųjų kirmėlių (tipas Plathelminthes) rūšys; 2) mažašerių kirmėlių (klasė Oligochaeta) rūšys, išskyrus giminę Nais; 3) visos žinomos dėlių rūšys (klasė Hirudinea); 4) moliuskai (tipas Mollusca); 5) vėžiagyviai (klasė Crustaceae); 6) vandens erkės (būrys Acarina); 7) lašalų lervos (būrys Ephemeroptera) išskyrus Baetis rhodani; 8) ankstyvių (būrys Plecoptera); 9) apsiuvų lervos (būrys Trichoptera); 10) didžiasparnių lervos (būrys Megaloptera); 11) vabalų ( būrys Coleoptera); 12) blakių lervos ir suaugę individai (būrys Hemiptera); 13) mašalų šeima (šeima Simulidae); 14) uodų-trūklių lervų šeima (šeima Chironomidae), išskyrus Chironomus thummi. Vandens kokybei ir konkrečiai Trento Biotiniam Indeksui, TBI, nustatyti paimtas sekantis sudarymo principas: TBI įjungia rūšių (grupių) paplitimo faktorių, taigi yra pagrįstas bentosinių (dugno nuosėdų) bestuburių grupių buvimo ar nebuvimo duomenimis. Dažniausiai, pagal anglišką schemą remiamasi 6 pagrindiniais (jautriausiais) organizmais, randamais pavyzdžių ėmimo vietos faunoje.

5 5 Lentelė 4.3. Biotinis indeksas nustatomas remiantis sekančia schema Atstovaujantys Rūšinė įvairovė Biotinis indeksas pagal bendrą atstovaujančių organizmai grupių kiekį ir > Ankstyvių Daugiau kaip 1 rūšis lervos Tik 1 rūšis Lašalų Daugiau kaip 1 rūšis lervos Tik 1 rūšis Apsiuvų Daugiau kaip 1 rūšis lervos Tik 1 rūšis Gamaridai Ankščiau išvardintų rūšių nėra Vandens Ankščiau išvardintų asiliukas rūšių nėra Tubificidai Ankščiau išvardintų ar Chironomi- rūšių nėra dų lervos Visų ankščiau Gali atstovauti kai išvardintų rūšių kurios rūšys, nereinėra klios deguoniui Žinant biotinį indeksą, papildomai nustatomas santykinis oligochetų kiekis mėginyje. Pagal šiuos 2 parametrus: biotinį indeksą ir santykinį oligochetų kiekį, išreikštą procentais, nustatoma tiriamų vandenų užterštumo klasė (pagal dugno nuosėdų zoobentosą), remiantis šešių balų sistema (LAND / M 01). Lentelė 4.4. Biotinio indekso reikšmės ir oligochetų kiekis skirtingų vandens kokybės klasių baseinų dugno nuosėdose Vandens Vanduo Santykinis oligochetų Biotinis kokybės kiekis % nuo bendro indeksas klasė dugno organizmų kiekio I Labai švarus II Švarus III Vidutiniškai užterštas IV Užterštas V Smarkiai užterštas VI Labai smarkiai užterštas arba makro- 0-1 zoobentoso nerasta Toliau pateikiame grafikus ir lentelę, iliustruojančius Lietuvos upių užterštumo klasifikaciją pasiūlytą 1974 metais pagal saprobines zonas, charakterizuojamas ne tik biologiniais (rūšių įvairovės), bet ir kiekybiniais fiziniais cheminiais bei mikrobiologiniais rodikliais (Ambrazienė, 1974; Četkauskaitė et al., 2000)

6 Lentelė 4.5. Upių vandenų užterštumo klasifikacija Lietuvoje m.m. pagal fizinius cheminius ir mikrobiologinius vandens užterštumo rodiklius (Ambrazienė Ž., 1974) Rodikliai Matavimo vienetai Vandens užterštumo (saprobiškumo) klasės arba zonos Polisaprobinė (Labai stipriai užteršta) IV užterštumo klasė α-mezosaprobinė (Stipriai užteršta) III užterštumo klasė β-mezosaprobinė (Silpnai užteršta) II užterštumo klasė Oligosaprobinė (Švari) I užterštumo klasė Fiziniai cheminiai vandens užterštumo rodikliai 1. Biocheminis deguonies mg O 2 /l > sunaudojimas, BDS 5 2. Ištirpęs deguonis mg/l < Permanganatinė oksi- mg O 2 /l > dacija 4. Bichromatinė oksidacija (Cheminis deguonies sunaudojimas), ChDS mg O 2 /l > Ištirpę naftos produktai mg/l > Mikrobiologiniai užterštumo organinėmis medžiagomis kriterijai 6. Mikrobinis planktonas N ląst./ml > (N/l) > Heterotrofinė psichrofilinė mikroflora (žemų temp.) N ląst./ml (N/l) > > Naftą oksiduojančios bakterijos N ląst./ml (N/l) > > Sulfatą redukuojančios bakterijos N ląst./ml (N/l) > > Mikrobiologinio užterštumo alochtonine mikroflora kriterijai (sanitariniai-epidemiologiniai rodikliai) 10. Žarnyno lazdelės (Escherichia coli grupė) N ląst./l ar Titras (ml) > < * Enterokokai N ląst./ml (N/l) > > Heterotrofinė mezofilinė mikroflora (37 o C temp.) N ląst./ml (N/l) > > *Geriamo vandens standartas 3 E. coli lazdelės litre arba E.coli leistinas Titras = 333 ml 6

7 Biotinio Integralumo Indeksas, BII BII apibrėžimas. Biologinio Integralumo Indeksas, IBI, (Index of Biological Integrity- angliškai) yra multimetrinis indeksas, žymintis gyvenamosios buveinės gebą palaikyti subalansuotą, integruotą, prisitaikančią biologinę sistemą, pasižyminčią visa skale elementų, tikėtinų to regiono natūralioje (gamtinėje, nepažeistoje) gyvenamojoje buveinėje (IBI = sumai santykinių matavimo (vertinimo) balų (converted metric scores angliškai). Kaip kad gydytojas naudoja daugelį duomenų žmogaus ligai (sveikatos būklei) nustatyti ir apibūdinti (kraujo mėginių, temperatūros, svorio, kraujospūdžio ir t.t.), taip ir upių bei upelių biologinių sąlygų ar gerbūviui įvertinti naudojami daugiamačiai indeksai, apimantys visą parametrų ir matavimų įvairovę. Vertinant upių ekosistemų kokybę pagal bentosinius bestuburius, daugiamačiai biologiniai indeksai apima sekančią informaciją apie bentoso makrobestuburius: 1) taršą toleruojančius ir/ar netoleruojančius taksonus; 2) taksonominę sudėtį (taksonų skaičių ir gausumą ar paplitimą); ir 3) populiacijos papildomus rodiklius (pavyzdžiui, grobuonių skaičių). Ryškus praktinis pavyzdys būtų lašišinių žuvų išteklių mažėjimas, nykstant nerštavietėms, suprastėjus upių vandens kokybei, kurias atspindi bentoso (sedimentuose gyvenančių) makrobestuburių populiacijos. Jų būklė gali rodyti, kad tokioje upėje negali išsilaikyti kokybiškos nerštavietės ir lašišinių žuvų populiacijos. Bentoso makrobestuburių būklės (paplitimo, rūšių įvairovės) parametrai yra ilgalaikio toksiškumo rodikliai, nes makrobestuburiai yra upių ir upelių gyventojai, santykiškai nejudrūs, lengvi surinkti ir atstovauja sistemą - ansamblį, kuris nuspėjamai atsako į neigiamą žmonių veiklą ir sukeltą stresą. Kitais žodžiais, makrobestuburiai yra aukštupio įtakos (pažaidų) istoriniai žymenys (markeriai). Biologinis Integralumas kas yra svarbu, ir kaip jį keičia žmogaus (ūkinė) veikla? Biologinio integralumo monitoringo metodologija susideda iš penkių pakopų: 1) biologinių sąlygų apibrėžties minimaliai pažeistoje (sutrikdytoje) ekosistemoje (teritorijoje) kokios gamtinės sąlygos joje turėtų būti, 2) atrankos biologinių savybių, kurios kinta išilgai žmogaus įtakos gradiento, 3) šių pokyčių susiejimas su specifine pažeidžiančia žmogaus veiklos įtaka, 4) praktinių valdymo etapų nustatymui biologiniam integralumui įtvirtinti ir 5) tyrimų rezultatų sklaidos gyventojų ir politikų tarpe. Vertėtų neužmiršti, kad, nepaisant esminio Biologinio Integralumo parametro, jo reikšmės vertinamos antropogeninių pažaidų kontekste, o tai reiškia, kad tiek pateikiama grafinė forma, tiek ir metodologijos trečia susiejimo pakopa turi turėti pagrindą t.y. išanalizuotus (įvertintus) antropogeninius pažeidimus t.y. jų indeksą. Antropogeninių pažeidimų indeksas (Human Disturbance Index, HDI - angliškai) vienas iš būtinų BII skaičiavimo parametrų (ar komponentų), kaip žmogaus veiklos įtakos matas yra įvertinamas pirmiausiai. Jo reikšmės yra nuo 1 iki 50 vienetų. Vienas iš metodų, leidžiančių išmatuoti antropogeninės įtakos gradientą ir stiprumą yra įvertinimas procentais neprieinamo (biologinių rūšių įvairovei) paviršiaus tiriamoje teritorijoje (t.y. kelių, automobilių stovėjimo aikštelių, šaligatvių, namų ir kt.). Kai žmonės grindžia kelius, ir keičia kaimo vietoves į priemiesčius ir miestus, žala upėms išauga. HDI identifikavimo lygmenys. Pirmasis tikslas surinkti žemės naudojimo ir gamtinių buveinių informaciją, t.y. duomenis, kurių pagrindu gali būti pastatytas žmogaus įtakos arba antropogeninių pažeidimų gradientas HDI. Jei nagrinėjamos pelkėtas kraštas, tai pirma nustatomos sekantys pažeidimų lygmenys išorėje pelkių: 1) procentas upės baseino patenkantis į jį pažeidžiančius žemės naudmenų plotus (grūdinių kultūrų laukai, miesto žemė, kita), 2) buvimas, sąlygos ir platumas pelkių buferio, 3) artumas pelkių kitoms gamtinėms gyvenamosioms buveinėms (habitats angliškai), 4) kiekis gamtinių gyvenamųjų buveinių artimame atstume nuo pelkės. Vietiniai pažeidimai (viduje pelkių) būtų sekantys: 1) pokyčiai vandens tekėjime, cirkuliacijoje arba pasiekiamume, 2) vegetacijos pašalinimas (miško ruoša, ganyklų žolės išėdimas, žolės šienavimas), 3) netekimas pelkių mikrotopografijos, 4) patvarūs pažeidimai (ariama žemė, žems sutrypimas), 5) netekimas kranto linijos vingiuotumo. BII turi tinkamai suderinti ir tinkamai pasverti individualius komponentus, tokius, kaip:1) procentas upės baseino žemdirbytės laukuose, ganyklose, miesto teritorijoje ir pan., 2) procentas pelkės, apsaugotos nors 20 pėdų vegetacijos juosta, 3) kranto linijos kreivumo laipsnis, 4) hidrologinės įvairovės laipsnis, 5) genetinės izoliacijos laipsnis. Taigi, visi šie parametrai kartu įeina į antropogeninių pažeidimų indeksą (vertinamą iki 50 balų). BII palyginamosios (arba gamtinio fono) sąlygos: tai sąlygos tokioje gamtos vietoje, kur biota (biologinių organizmų visuma yra evoliucinių ir biogeografinių procesų produktas, santykiškai neturintis šiuolaikinio žmonių aktyvumo (antropogeninių) efektų. IBI matuoja biologinę gerovę vietų, lygindama tai su regioninėmis sąlygomis. Paprastai Biologinio Integralumo Indeksai yra išvystyti specifinėms geografinėms teritorijoms (plotams) ir specifinėms mėginių ėmimo (atrankos) metodologijoms. BII palyginamasis standartas: skalė dydžių, pamatuotų kiekvienam parametrui tose vietose, kuriose žmogaus aktyvumas mažiausias (t.y., palyginamosios sąlygos) BII ekologiniai indikatoriai - tai diagnostiniai matavimai, kuriais gali būti įvertinamas biologinis integralumas (vientisumas). Idealiai šie indikatoriai turi būti jautrūs visai skalei stresų, turi gebėti skirti streso sukeltus pakitimus nuo gamtinių pakitimų, turi atitikti visuomenės susirūpinimą, ir būti lengvai išmatuojami ir interpretuojami. 7

8 8 Bentoso Biologinio Integralumo Indeksas (Benthic Index of Biological Integrity, B-IBI, - angliškai) yra vienas iš sedimentų makro-bestuburių daugiamačių indeksų, sukurtų ir kalibruotų apibūdinti pagal specialius protokolus tam tikrom pažeistom ekosistemom (Puget Sound, JAV žemapelkėm panaudota pirmą kartą). Parametrai protokolams išvardinti žemiau lentelėje, pateikiant prognozuojamą paviršinio gėlo vandens ekosistemos biotos atsaką žmogaus daromai žalai. Lentelė 4.6. Pagrindiniai matuojami dydžiai antropogeninei žalai vertinti pagal upių sedimentų biotos taksonų efektus. Matas (parametras) Prognozuojamas atsakas į žmogaus žalojančią veiklą Bendras taksonų skaičius; Sumažėjimas Skaičius Ephemeroptera (Mayfly) taksonų; Sumažėjimas Skaičius Plecoptera (Stonefly) taksonų; Sumažėjimas Skaičius Trichoptera (Caddisfly) taksonų; Sumažėjimas Skaičius ilgai gyvenančių taksonų; Sumažėjimas Skaičius netoleruojančių taršos taksonų Sumažėjimas % toleruojančių taršą individų Padidėjimas % grobuoniškų individų Sumažėjimas Skaičius išliekančių (clinger) taksonų Sumažėjimas % dominuojančių (3 taksonai) Padidėjimas Šis poveikis sukuria pastebimus ir išmatuojamus biotinės bendruomenės pokyčius. IBI monitoringo metodologija užtikrina sekančius keturis tipus upelių deskriptorių (charakteristikų) aprašančių upelių būklę, atspindimą biotos 1) kiekybinės charakteristikos (deskriptoriai) monitoringo duomenų seka, 2) žodinės charakteristikos (deskriptoriai), (esamų ar nesamų rūšių skaičius ir tipai), 3) grafinės ar geografinės (GIS) charakteristikos (deskriptoriai), (atidėjimas IBI monitoringo rezultatų grafike ar ant žemėlapių), 4) kokybinės charakteristikos (deskriptoriai), aprašantys santykinį integralumą. Payzdžiui, pelkių biotos taksonų identifikavime Pelkių taksonų identifikacija: daugelyje valstybių pelkių ekosistemų BII yra vertinamas, remiantis upėms paruoštu BII. Čia pateikiame pagal Huges ir Oberdorff (1999) numatomus aplinkos degradacijos (irimo) efektus, įvertintus pagal upių biologines grupes: Gamtinių rūšių ar specializuotų taksonų skaičius mažėja Skaičius jautrių rūšių mažėja Procentas mitybinei grandinei ir gyvenamąjai buveinei specializuotų rūšių mažėja Bendras individų skaičius mažėja Procentas didelių individų skaičius jų dydžio klasių sumažėja Procentas svetimšalių ar nenatūralių rūšių ar individų išauga Procentas tolerantiškų individų išauga Procentas mitybinei grandinei ir gyvenamąjai buveinei bendrų (nespecializuotų) rūšių išauga Procentas individų su anomalijomis išauga. Specifiškesnis genties ar rūšies identifikavimas užbaigiamas profesionalių biologų, naudojant dichotominį apibūdinimą. Dichotominis apibūdinimas iki rūšies lygmens nebuvo sukurtas visiems vandens ekosistemų organizmams, nes dar vis mokomasi, kaip atskirti tuos, kurie yra labai panašūs. Frazė "žemiausias praktiškas taksonominis lygmuo" yra tipiškai vartojamas pažymėti, kad organizmai buvo apibūdinti taip specifiškai, kaip tik galima pagal dabartines žinias. Beveik visi vabzdžiai gali būti apibūdinami iki mažiausiai giminės lygmens, dauguma iki rūšies. Tačiau, kai kurie ne vabzdžių makrobestuburiai, tokie, kaip apvaliosios kirmėlės, dėlės ir gėlavandenės pintys yra tipiškai apibūdinami tik iki tipo (phylum), eilės, klasės, ar poklasio lygmens. 1) Kada pavyzdžiai yra identifikuojami iki genties ar žemiausio taksonominio lygmens, naudojama dešimties balų vertinimo sistema. 2) Kada pavyzdžiai yra identifikuojami iki šeimos lygmens, naudojama penkių balų vertinimo sistema. Bentoso Biotinio integriškumo indekso, B-BII. vertinimas, apskaičiuotas iš žemiausio taksonominio lygmens duomenų yra labiau statistiškai tikslus, negu than B-BII vertinimai, paslaičiuoti iš genties lygmens informacijos. Chironomidės yra viena iš vandens vabzdžių grupių, kurias yra ypač sunku identifikuoti, kai jų (šeimų) daug. Norint apskaičiuoti upių B-BII vertes, trijų taksonominių lygmenų (rūšies, rūšies/šeimos, genties) metodai visi naudoja tuos pačius dešimt parametrų. Galima naudoti pažymėtų rūšių sąrašą (žiūrėti Northwest Taxa Database), skirtą nustatyti matavimų (parametrų) vertinimui (t.y., kuris taksonas yra ilgai gyvenantis, kuris tvirtai laikosi, kuris taršai tolerantiškas ir t.t.).

9 9 Sekantys biologinių (rūšių lygmens) matavimų deskriptoriai, naudojami kaip rūšių, rūšių/šeimų, genčių ir šeimų taksonominės identifikacijos metodai, vertinant bentoso BII. Rūšių/šeimų lygmenyje pagal 10-balų bentoso BII vertinimą apibūdinama: bendras taksonų turtingumas (1), Ephemeroptera turtingumas taksono lygmenyje (2), Plecoptera turtingumas taksono lygmenyje (3), Trichoptera turtingumas taksono lygmenyje (4), ilgai gyvenančių taksonų skaičius (5), netoleruojančių (taršos) taksonų skaičius (6), tvirtų (stabilių) taksonų skaičius (7), procentas tolerantinių individų (8), procentas grobuoniškų individų (9), ir procentas dominuojančių taksonų (10) (šiame skaičiavime naudojamas bendras skaičius kiekvieno iš trijų tolerantiškų, grobuoniškų ir dominuojančių indivdų, atitinkamai) viename labiausiai paplitusiame taksone, randamame kiekviename kartotiniame mėginyje, yra dalijamas iš bendro individų skaičiaus šiame pavyzdyje, ir dauginamas iš 100). Trys reikšmės iš trijų pakartojimų yra imamos vidurkiu šiai metrikai (įvertinimui). Taikomi rūšių lygmens vertinimo kriterijai, tuo tarpu chironomidai yra identifiuojami labiu šeimų, nei genčių lygmenyje. Kriterijai reikalauja daugumos vabzdžių identifikaciją atlikti rūšių lygmenyje. Tie patys 10 parametrų yra įvertinami pagal 10-balų bentoso BII vertinimą genties lygmenyje. Pagal dabartinius Genties ir Genties (iki 1999) taksonominio identifikavimo metodus, vandenyje gyvenančios rūšys yra identifikuojamos genties lygmenyje, išskyrus chironomidus, kurie identifikuojami šeimos lygmenyje. Kitos ne vabzdžių rūšys identifikuojami eilės ar šeimos lygmenyje. Bendras taksonų turtingumas (1), Ephemeroptera turtingumą taksono lygmenyje (2), Plecoptera turtingumą taksono lygmenyje (3), Trichoptera turtingumą taksono lygmenyje (4), ilgai gyvenančių taksonų skaičius (5), netoleruojančių (taršos) taksonų skaičius (6), tvirtų (stabilių) taksonų skaičius (7), procentą tolerantinių individų (8), procentą grobuoniškų individų (9), ir procentas dominuojančių taksonų (10) yra įvertinami B-BII analizėje genties lygmenyje. Šeimos-lygmens identifikacijai, kuri naudoja 5 parametrų metodą, vertinimo kriterijai būtų sekantys. Bentoso-BII vertinimai, paskaičiuoti iš pavyzdžių, identifikuotų iki genties ar žemiausio praktinio taksonominio lygmens, atspindės ekologines vietovės sąlygas su didesniu statistiniu tikslumu, nei pavyzdžiai, identifikuoti tik iki šeimos lygmens. Kitais žodžiais tariant, mažesni skirtumai vietovės sąlygose bus susekti su genties ar rūšies lygmens vertinimu, negus su šeimos lygmens vertinimu. Šeimų (5-parametrų) lygmenyje Bentoso BII (B-BII) neduoda tiek kokybinės informacijos, kaip 10 parametrų B-BII, tačiau suteikia santykinį integriškumo vertinimą. B-BII (5 parametrų) efektyvumo vertinimas dar tęsiamas. Šeimų (5-parametrų) lygmenyje B-BII yra identifikuojami kiekviename pakartojime: 1) bendras taksonų turtingumas, 2) Ephemeroptera taksono turtingumas, 3), Plecoptera taksono turtingumas, 4), Trichoptera taksono turtingumas 5), ir procentinis dominaavimas (kaip individų viename, labiausiai paplitusiame taksone, gauta kiekviename pakartojme suma, padalinta iš bendro individų skaičiaus tame kartojamame pavyzdyje ir padauginta iš 100). Šio parametro vidurkio gavimui pateikiamas 3 pakartojimų skaičius. Detalius kriterijus ir šio taksonominio lygmens identifikavimo ir vertinimo B-BII šeimų (5-parametrų) lygmenyje kriterijus žiūrėti: Žuvų BII (pagal Mabene et al., 2003) Žuvų BII principai buvo sukurti Karr o (1981). Šis indeksas rėmėsi faktu, kad žuvų bendrijos atsakas į žmogaus vykdomus vandens ekosistemos pokyčius yra prognozuojamas ir kiekybiškai įvertinamas. Originalus IBI (Karr, 1981) naudojo kai kurias žuvų bendrijų komponentes: taksonominę sudėtį, trofinį lygmenį, gausumą ir žuvų gerbūvį (sveikatą). Žuvų patobulintas BII (pagal Mabene et al., 2003) remiasi gausa ir geba (tinkamumu) galimų biologinio integralumo indekso (BII) parametrų (parametrų kandidatų), padedančių atskirti minimaliai pažeistas kontrolines palyginamąsias vietas (n 5 29) ir antropogeniškai pažeistas vietas (n 5 40). * Žuvų parametrai, įtraukti į BII: 1. Gamtines šaltavandenės rūšys (0.01* Taip), 2. Gamtiniai šaltavandeniai individai, procentas (0.01* Ne (perteklius su 1 ir 3 parametrais)),. 3. Šaltavandeniai individai, procentas (0.01* Taip), 4. Svetimšalių (invazinių) rūšių skaičius (0.01* Taip), 5. Svetimšalių (invazinių) rūšių procentas (0.30* Ne (nepatikima, neišskiriama)), 6. Jautrių gamtinių individų procentas, (0.01* Taip), 7. Tolerantinių individų procentas, (0.01* Taip), 8. Paprasto karpio Cyprinus carpio individų procentas, (0.01* Taip), 9. Kujagalvių amžiaus klasių (grupių) skaičius (0.01* Taip) 10. Kujagalvių individų procentas (0.01* Taip (jei įvertinisime, kad 9 atvejams trūksta duomenų)) 11. Lašišinių amžiaus klasių (grupių) skaičius (0.02* Ne (perteklius su 12 parametrų ir mažiau jautru), 12. Lašišinių amžiaus klasių skaičius minus kalnų baltos žuvies, Prosopium williamsoni, skaičių (0.01* Taip) 13. Pagaunamų lašišinių žuvų (upėtakių) procentas (0.31* Ne (nepatikima, neišskiriama)) 14. Individų su anomalijomis procentas (0.21* Ne (nepatikima, neišskiriama)) 15. Individų su DELT a anomalijomis, procentas (0.01* Taip) 16. Sugavimų per vieną žūklės atvejį b (0.01* Taip) a - Deformacijos, pažeistos galūnės ir dalys, augliai.

10 10 b - Skaičius šaltų vandenų individų, sugautų per minutę elektrožūklės. * - Tikimybių dydžiai iš Mann Whitney testo. Rezultatų pristatymas ir interpretacija. Vienas iš rezultatų pristatymo būdų yra individualių BII parametrų pokyčių pateikimas antropogeninių pažeidimų indekso reikšmių gradiente (balai iki 50). Jis gali būti pristatytas paprastu Excel grafiku, kur x ašyje atidėtas HDI (Antropogeninių pažeidimų indeksas,o y ašyje individualių Biologinio integralumo parametrų reikšmės (IBI component). BII interpretacija. Duomenys gali būti pristatyti lentelės pavidalu ar grafiku, kuriuose pagal galutinį parametrą IBI (jo skaitines reikšmes) ar pagal visus parametrus būtų pateikiamas tirtų vietų gamtinės kokybės vertinimas balais. Bendras BII vertinimas balais (gautais, sumavus 12 integralumo parametrų vertinimų): klasių (kategorijų) interpretacija (pagal Karr et al., 1981, 1986). 1) balų - puiki kokybė. Palyginama su geriausiomis situacijomis regioniniuose poklasiuose, kuriuose nebuvo antropogeninės žalos; turi visas rūšis numatomas regione, taip pat ir labiausiai tolerantines formas; rodo subalansuotą trofinę struktūrą ir sėkmingą reprodukciją. 2) balų - geras rūšių turtingumas, kiek mažesnis už laukiamą, ypač dėl labiausiai netoleruojančių rūšių netekties; kai kurios rūšys yra randamos mažesniu, nei optimaliu paplitimu; trofinė struktūra ir reprodukcija rodo kai kurios streso ženklus. Pastebimos kai kurios invazinės ar ne-gamtinės rūšys. 3) balų - vidutiniška kokybė; papildomo blogėjimo ženklai apima: netekimą netolerantiškų formų, negausias (kelias) rūšis, labai iškreiptą trofinę struktūrą (pvz., padidėjusį tolerantiškų, visaėdančių rūšių dažnį); senesnio amžiaus aukštesnio lygio grobuonys gali būti reti. 4) balų - bloga kokybė. Dominuojantys visaėdžiai, tolerantinės formos, ir gyvenamųjų buveinių subendrėjimas; tik keletas aukščiausios grandies mėsėdžius; reprodukciniai ir gyvenimo sąlygų faktoriai bendrai supresuoti; hibridiniai ar sergantys individai dažnai pasitaiko. Paplitę invazinės ir ne-gamtinės rūšys. 5) balų - labai prasta kokybė. Dominuoja stipriai tolerantinės formos ar invazinės rūšys hibridai bendrai pasitaiko, ligos, pažeistos kūno dalys, parazitai ir kiti nenormalumai gali būti pastovūs. Pilnas nebuvimas mažiau tolerantiškų formų. Kiekvienas komponentas yra kiekybiškai vertinamas metrikomis (t.y. netoleruojančių rūšių procentu) Lietuvos upių klasifikacija pagal ichtiofaunos kompleksiškumą. Remiantis EB Vandenų valdymo direktyva (2000), kurią priėmė 25 EB valstybės, visuose paviršiaus vandenyse turi būti geros ekologinės sąlygos, tačiau jų įvertinimui nebuvo standartizuoto žuvimis paremto įvertinimo metodo. Šis metodas buvo rengiamas EB projekte FAME ( ) (5-ta Programa), kuriame dalyvavo 12 Europos šalių. Projekto tikslas buvo sukurti, išanalizuoti ir įdiegti žuvų duomenų bazėmis pagrįsto upių ekologinio statuso vertinimo metodą, kuris užtikrintų nuoseklų ir standartizuotą monitoringą visose Europos šalyse. Buvo sukurta galinga centrinė duomenų bazė, apimanti 16 Europos ekoregionų (12 šalių), 2700 upių, 8000 ištyrinėtų upių atkarpų, žvejybų duomenis. Kiekvienai vietai buvo surinkta informacija apie žuvų populiacijų ir bendrijų rodiklius, abiotines kintamąsias ir žmonių veiklos įtaką. Duomenų bazėje yra sąrašas Europos gėlavandenių žuvų rūšių, suklasifikuotų į grupes pagal ekologines charakteristikas. Buvo parengta kompiuterinė programa bei metodinis vadovas, apimantis standartizuotą mėginių rinkimo procedūrą, upių priskyrimo skirtingiems tipams principus, upių būklės vertinimo rodiklių apskaičiavimą ir galutinį upių būklės įvertinimą (multimetrinį indeksą) - EŽI (Europos žuvų indeksas) (EFI, European Fish Index), nusakantį bendrą ekosistemos būklę. Lietuvos mokslininkai taip pat dalyvavo šiame projekte (dr. V. Kesminas ir dr. T. Virbickas VU Ekologijos institutas), jų darbais Lietuvoje buvo ištirta 100 upių, 253 stotys, atliktos 355 žvejybos. Pagrindinės priemonės ir principai. Upių tipologija.upės buvo suskirstytos į tipus, remiantis žuvų bendrijų struktūros skirtumais. Tuomet buvo nustatyti pagrindiniai aplinkos veiksniai, sąlygojantys žuvų bendrijų struktūros skirtumus (ekoregiono ir baseino mastu). Etaloninių sąlygų ir pažeistos būklės nustatymas. Etaloninių sąlygų nustatymui buvo apibrėžti svarbiausi hidromorfologiniai ir fiziniai cheminiai kriterijai. Įvairaus pobūdžio žmogaus veiklos sukeltų pokyčių įvertinimui buvo surinkta informacija apie 23 skirtingo pobūdžio bei masto žmogaus veiklos rodiklius upės baseino, atkarpos ir tyrimo vietos erdviniuose lygiuose (5 poveikio klasės: nuo 1 nėra poveikio, iki 5 labai stiprus poveikis ). Rūšių klasifikacija. FAME projekte dalyvavusiose šalyse iš viso užregistruota 330 žuvų ir negių rūšių. 178 ioms rūšims nustatytas zoogeografinis statusas (vietinė/invazinė) 41-ame didžiųjų upių baseine (Dunojus, Reinas, Nemunas). 49-ios aplinkos pokyčiams jautrios rūšys buvo pasirinktos specialiai gausumo, biomasės ir amžinės-matmeninės struktūros analizei. 199-os rūšys buvo suskirstytos į 13-os ekologinių grupių 42 kategorijas (pvz., pagal buveinės preferendumą, neršto substrato specifiką, mitybos pobūdį, migracijas). Potencialūs rodikliai. Buvo išanalizuoti visi potencialūs rodikliai, nusakantys žuvų rūšinę sudėtį, populiacijų struktūrą, gausumą ir jautrumą ekologinės būklės pokyčiams. Iš viso analizuoti 12 žuvų bendrijų struktūros ir gausumo rodikliai,

11 11 98 ekologinių grupių sudėties rodikliai, 18 rodiklių nusakančių istorinį žuvų paplitimą ir gausumą, ir 10 rodiklių, apibūdinančių itin jautrių aplinkos pokyčiams žuvų rūšių populiacijų būklę. Projekto eigoje Lietuvoje identifikuoti 8 upių tipai, besiskiriantys žuvų rūšių skaičiumi, vyraujančiomis rūšimis, baseino plotu ir upės nuolydžiu. Lentelė 4.7. Pagrindiniai Lietuvos upių ekologiniai tipai, skirstomi pagal ichtiofaunos komplekso savybes. Vidutinis ir Tipas didžiausias Vyraujantis ichtiofaunos kompleksas rūšių skaičius L1 3/6 Lašišinės žuvys ir palydovinės rūšys L2 6/14 Lašišinės žuvys ir palydovinės rūšys L3 11/25 Lašišinės žuvys ir palydovinės rūšys LC1 14/28 Lašišinės-karpinės ir palydovinės rūšys LC2 17/34 Lašišinės-karpinės ir palydovinės rūšys LC3 20/36 Lašišinės karpinės ir palydovinės rūšys C1 11/22 Karpinės žuvys ir palydovinės rūšys C2 23/40 Karpinės žuvys ir palydovinės rūšys Vyraujančios ir Baseino plotas, Upės nuolydis indikatorinės rūšys km 2 Vidurkis Kaita Upėtakis ir kūjagalvis < 50 3,93 1,30-5,44 Upėtakis, kūjagalvis, rainė, šlyžys Upėtakis, kūjagalvis, šlakys, rainė, šlyžys, strepetys Upėtakis, kūjagalvis, kiršlys, šlakys, rainė, strepetys, kuoja Srovinė aukšlė, kiršlys, šlakys, lašiša, kuoja, šapalas, gružlys, lydeka Srovinė aukšlė, ūsorius, salatis, lašiša, šlakys, kuoja, šapalas, gružlys, lydeka, karšis Srovinė aukšlė, kuoja, lydeka, ešerys Stinta, salatis, žiobrys, srovinė aukšlė, perpelė, kuoja, šapalas, lydeka, karšis, ešerys, starkis, šamas ,34 1,15-4, ,59 1,1-5, ,84 0,05-1, ,76 0,36-1, ,41 0,28-0, ,37 0,13-0,65 > ,12 0,10-0,15 Šių rodiklių pagrindu sukurtas upių ekologinės būklės vertinimo metodas - multimetrinis indeksas, tiksliai įvertinantis upės ekologinę būklę ir priskiriantis ją vienai iš 5 ekologinės būklės klasių, nurodytų Vandens valdymo direktyvoje (labai gera, gera, vidutinė, bloga, labai bloga). Septyniems upių tipams buvo nustatyti pagrindiniai žuvų bendrijų ir populiacijų rodikliai, kurie jautriai reaguoja į stiprėjantį antropogeninį poveikį. Lentelė 4.8. Pagrindiniai žuvų bendrijų ir populiacijų rodikliai, jautriai reaguojantys į stiprėjantį antropogeninį poveikį Mato vienetas RODIKLIS Teigiama reakcija į ekologinės būklės blogėjimą (rodiklis didėja) Neigiama reakcija į ekologinės būklės blogėjimą (rodiklis mažėja) Ekologinės grupės Ekologinės grupės Jautrios rūšys Atsparios rūšys (Tolerant) Nespecializuotos buveinei rūšys (Eurytopic) Visaėdės Rūšys (Omnivorous) Ant žvyro grunto neršiančios žuvys (Lithophilic) Bestuburiais mi ntančios žuvys (Insect/Invert) Lašišinės žuvys Kūjagalvis Gausumas (N, % Biomasė (B, %) Rūšių skaičius (Sp, %) Srovinė aukšlė

12 Integruotas jūros priekrančių sąlygų vertinimas JAV EPA 2004 metais paskelbė Nacionalinę Pakrančių sąlygų ataskaitą, NCCR, (National Coastal Condition Report II, EPA-620/R-03/002). Šioje ataskaitoje pirmą kartą pabandyta pateikti jūros priekrančių ekosistemų pakenkimų įvertinimą vieningoje indeksų skalėje. Ekologinė kranto zonos būklė įvertinta pagal 5 pagrindinius indeksus: 1) kranto buveinių indeksą, 2) vandens kokybės indeksą, 3) sedimentų kokybės indeksą, 4) bentoso gyvūnijos indeksą, 5) žuvų audinių (taršos) indeksą. Pavyzdžiai, kurių viso buvo analizuota 2 073, buvo surinkti 48 valstijose nuo 1997 iki 2000 metų, iš kurių 90 % surinkta ir išanalizuota ) kranto buveinių indeksas yra vidutinio, ilgalaikio, dešimtmečiais trunkančio kranto pelkių netekimo greičio vidurkis ( ) ir dabartinio ( ) pelkių netekimo greičio, išreikštų balais (taip pat ir procentais) Konstatuota, kad vien Didžiųjų ežerų rajone metinis pelkių netekimo greitis dabartinį dešimtmetį yra apie 0,2 %, kas sudaro 2,3 % per dešimtmetį, t.y. pačią blogiausią būklę visose JAV. Šiaurės Rytų, Pietrytinėje,Vakarinėje ir Golfo srovės pakrantėse dabartiniai ( ) pelkių netekimo greičiai įvertinti 0,14 %, 0,20 %, 0,21 % ir 0,53 % arba 1,0, 1,06, 1,3 ir 1,9 balais, atitinkamai, lyginant su ( ) periodo pelkių netekimo greičiu. Kadangi Golfo srovės pakrantėje sukoncentruota 2/3 visų pelkių plotų visose 48 įvertintose valstijose, tai bendras kranto buveinių vertinimo balas yra 1,26, kas atitinka būklę iš vidutinės į blogą pusę. 2) vandens kokybės indeksas apima eilę parametrų, kaip vandens skaidrumas, chlorofilo a kiekis, ištirpusio neorganinio azoto, DIN, (junginių) kiekis (koncentracija), ištirpusio neorganinio fosforo,dip, (junginių) kiekis (koncentracija), ištirpusio deguonies koncentracija Šis indeksas parodė, kad 12 % estuarijų ploto yra blogose, ir 50 % - yra vidutinėse vandens kokybės sąlygose, taigi 62 % patiria vidutinę ir didelę vandens kokybės degradaciją. Blogos, tokią vandens kokybės degradaciją atspindinčios sąlygos, yra padidėjusi chlorofilo a koncentracija ir sumažėjusi deguonies koncentracija estuarijų vandenyse. Vidutinės estuarijų vandens kokybės sąlygos, matomai, yra charakterizuojamos degradacija, susijusia su aplinkos streso faktoriais: padidėjusia maistmedžiagių (biogenų arba bendro azoto ir fosforo) koncentracija ir sumažėjusiu vandens skaidrumu. Pažymėta, kad apie 5 % estuarijų turi aukštą gamtinį suspenduotų dalelių vandenyje foną. Šiaurės Rytų estuarijų vandens kokybė buvo blogiausia, - čia 19 % buvo blogose sąlygose, o 42 % vidutinėse. 3) sedimentų kokybės indeksas pagrįstas sedimentų toksiškumo, sedimentų teršalų koncentracijomis ir TOC (bendros organinės anglies) koncentracijomis sedimentuose. Maždaug 13 % visų tirtų estuarijų sedimentų gavo blogą vertinimą. Pagal plotą ir įnašą į šias blogiausias sedimentų kokybės sąlygas užėmė Puerto Rico estuarija (61 %), Šiaurės Rytų kranto (16 %), ir Vakarų kranto (14 %) estuarijos bei Didieji ežerai. Sedimentų užteršimo būklei apibūdinti įvertintos cheminių teršalų koncentracijos daugiau, nei pagal 100 junginių standartus (25 PAA, 22 PCB, 25 pesticidų, 15 metalų). Klasifikacijos pagrindu pasirinkta Long ir kitų 1995 metais pasiūlyta sistema, cheminių ir ekotoksikologinių duomenų bazių pagrindu vertinanti Vidutinių efektų intervalą (Effects Range Median, ERM, - angliškai), nusakantį kiekvienam cheminiam junginiui medianinę neigiamų biologinių efektų koncentraciją (L(E)C 50 ) ir Mažų efektų intervalą (Effects Range Low, ERL, - angliškai), nusakantį kiekvienam cheminiam junginiui 10 persentilių (procentinių dalių??????ar ppm??? o %???) neigiamų biologinių efektų koncentraciją (L(E)C 10 ). Sedimentų taršos būklė įvertinta kaip pereinanti iš vidutinės į blogą, remiantis estuarijų sedimentų tarša viršijančia bet kuriems cheminiams junginiams Mažų ir Vidutinių efektų intervalą (ERL ir ERM), atitinkamai. Blogomis apibrėžtos tos sedimentų taršos sąlygos, kuriomis viršijama viena ar daugiau ERM (junginiui ar suminiam junginių klasės kiekiui, kaip pavyzdžiui bendriems PCB), ir tai sudarė 7 % estuarijų sedimentų. Vidutinėmis apibrėžtos tos sedimentų taršos sąlygos, kuriomis viršijama penkios ar daugiau ERL (junginiui ar suminiam junginių klasės kiekiui), ir tai sudarė 8 % estuarijų sedimentų. Regioniniu mastu, blogos estuarijų sedimentų sąlygos pagal plotą sudarė 32 % (Puerto Rico), 11 % (Golfo srovės krantas), 8 % (Šiaurės krantas). Sedimentų Bendrosios organinės anglies, TOC, kiekis, egzistuojantis estuarijų sedimentuose dėl autochtoninių ir alochtoninių organinių medžiagų (fitoplanktono, lapų, šakelių, mirusių organizmų) natūralaus skaidymo yra papildomas antropogeninės kilmės TOC kiekiu iš organinių pramonės teršalų bei valytų ar nevalytų nuotekų, ir gali būti nepaprastai stipriai išdidintas. Tam tikromis sąlygom, kaip temperatūros padidėjimas ir deguonies deficitas, sedimentuose TOC surišti teršalai (PAA, PCB, pesticidai) gali būti išskirti į vandenį. Taigi, TOC > 2 % turėjo 77 % sedimentų, 2 5 % TOC turėjo 20 % sedimentų ir > 5 % TOC turėjo 3 % sedimentų. Moliuskų audinių taršos tyrimai. Nuo 1986 metų vykdomas cheminių medžiagų liekanų moliuskų audiniuose tyrimo ( Mussel Watch ) projektas. Cheminių medžiagų koncentracijos JAV priekrančių austrėse ir moliuskuose tirtos virš 200 vietų. Vidutiniškai stipri koreliacija (sąryšis) rasta tarp skaičiaus žmonių, gyvenančių iki 20 km atstumu nuo moliuskų pavyzdžių ėmimo vietos ir cheminių medžiagų (bendro PCB, bendro DDT, bendro butilšvino, švino ir bendro didelio molekulinio svorio PAA) koncentracijos (kiekių) moliuskuose ir austrėse. Nors tokio tipo Ag, Hg, Zn elementų koncentracijų koreliacijos priekrančių zonų moliuskuose yra palyginti mažos visos šalies mastu, tačiau > 40 % didelių koncentracijų randamos 15 % vietų, kuriose gyvena 800,000 ir daugiau žmonių 20 km ir mažesniu atstumu. 12

13 13 4) bentoso gyvūnijos indeksas skaičiuotas, remiantis bentoso bendrijų įvairove (1), taršą toleruojančių rūšių populiacijų skaitlingumu (2), ar jautrių taršai rūšių populiacijų kiekiu (3), matuotais daugiametriniais (multimetriniais bentoso indeksais. Apie 18 % bentoso bendrijų JAV estuarijose yra blogose sąlygose, 13 % vidutinėse ir 69 % gerose sąlygose, taigi pagal griežtą (maksimalaus blogumo) JAV EPA įvertinimo laipsnį, bentoso bendrijų egzistavimo sąlygos yra tarp vidutinių ir blogų. 5) žuvų audinių (teršalų) duomenys (indeksai) iš estuarijų rodo, kad žuvų audiniai apie 22 % yra blogos kokybės, 15 % vidutinės ir 63 % geros. Šiems indeksų duomenims gauti nustatytos viso kūno teršalų koncentracijos sugautose žuvyse ar krabuose palygintos su JAV EPA nustatytomis (rekomenduojamomis) normomis (guidelines angliškai). Bent vienas iš analizuotų teršalų viršijo maksimaliai leistinas audinių koncentracijas 22 % tirtų estuarijų, o bent vienam teršalui žuvų audinių koncentracijos turėjo reikšmes viduje nekancerogeninio (ilgalaikio toksiškumo) intervalo 15 % tirtų estuarijų. Akvatorijos su blogomis ir vidutinėmis salygomis buvo užterštos labiausiai bendru PCB kiekiu, bendru DDT kiekiu ir gyvsidabriu. Tenka prisiminti, kad pesticidų, Cd, PAA žuvų viso kūno koncentracijos yra didesnės, negu raumenyse. Skaitiniu požiūriu, pavyzdžiui, gyvsidabriui, nekancerogeninių koncentracijų viršijimas (bloga situacija) yra > 0,23 ppm (viso kūno koncentracija), ir ji sudaro nuo 24 % (Vakarų pakrantėje) iki 3 % (Pietryčių pakrantėje) bei 18 % visų JAV pakrančių ploto požiūriu. Tuo tarpu vidutinės sąlygos Hg taršos žuvų audiniuose požiūriu yra tada, kai jo koncentracija žuvų audiniuose yra 0,12-0,23 ppm intervale; apie 24 % estuarijų JAV yra randama vidutinėse sąlygose gyvsidabrio taršos požiūriu. NCCR (JAV EPA) duomenų apibendrinimas. Pagal Nacionalinės Pakrančių sąlygų ataskaitos išvadas, estuarijų (priekrančių akvatorijų ekosistemų) egzistavimo bendros sąlygos JAV yra laikomos vidutinėmis. Vienintelis iš penkių aukščiau pateiktų indikatorių (indeksų) yra gavęs vertinimą blogai yra kranto buveinių indeksas. Vandens kokybės ir žuvų audinių indeksai gavo patenkinamą vertinimą, ir bentoso indeksas bei sedimentų kokybės indeksas buvo įvertinti būkle nuo vidutinės į blogą. Atskirai imant, iš visų penkių indeksų žuvų audinių teršalų indeksas rodė geriausią vertinimą beveik visiems JAV priekrančių rajonams Nuotekų, sedimentų ir vandens telkinių, taršos (kokybės ) vertinimas bendraisiais biotechnologiniais vandens kokybės parametrais ir biotestavimo duomenimis Nuotekų toksiškumo (tinkamumo) biologiniam valymui vertinimas Nuotekų tinkamumas biologiniam valymui klasifikuojamas pagal biocheminį rodiklį, BR atspindi bitechnologinės svarbos nuotekų kokybės vertinimą klasikiniais bendraisiais vandens kokybės cheminiais parametrais. Biocheminiam rodikliui gauti panaudojami klasikiniai bendrieji (ir kartu technologiniai-inžineriniai) vandens kokybės rodikliai ChDS (Cheminis deguonies sunaudojimas) ir BDS (Biocheminis deguonis sunaudojimas). Priminsime, kad ChDS teorinis tai yra deguonies (O 2 ) arba oksidatoriaus, perskaičiuoto į deguonį, kiekis mg/litre, būtinas pilnai mėginyje esančių organinių medžiagų oksidacijai, kurios metu C, H, P, S ir kiti elementai (be N), jei jie yra organinėje medžiagoje, oksiduojami iki CO 2, H 2 O, P 2 O 5, SO 3, o N virsta amonio druska: Esmė: Organinės medžiagos (esančios vandenyje) oksiduojamos kalio bichromatu 18 N sieros rūgštyje. Taigi, ChDS - tai organinės medžiagos kiekio vandenyje išraiška deguonies (ar oksidatoriaus), reikalingo jai pilnai suoksiduoti, kiekio pavidalu. Bichromatas reakcijos metu redukuojasi pagal sekančią lygtį: 6+ Ag+ 3 {CH 2 O} + 16 H Cr 2 O Cr CO H 2 0 minimum50 % H 2 SO 4 (H 2 SO 4, koncentruota: 1,84 g/ml, t.y. 36 N arba 18 M sieros rūgštis). Organinių medžiagų oksidacija yra pagreitinama ir oksiduojamos praktiškai visos organinės medžiagos, jeigu į reakcijos mišinį įnešamas katalizatorius - sidabro sulfatas. Mišinys pagal standartinę metodiką yra virinamas (užstačius grįžtamą šaldytuvą) 2 val. Bichromato likutį titruoja Moro druska [ (NH 4 ) 2 Fe(SO 4 ) 2 6 H 2 O], taigi nustatomas ChDS - kompleksometriškai. Gautas ChDS rezultatas gali skirtis nuo paskaičiuoto teorinio ChDS 2-5 %, kadangi galimas susidarymas lakių, atsparių oksidacijai skilimo produktų (CO, CH 4 ). BDS tai O 2 kiekis mg/l nutekamojo vandens, reikalingas oksiduoti organines medžiagas b i o l o g i n i ų p r o-c e s ų metu aerobinėmis sąlygomis. Biocheminio deguonies sunaudojimo galimi keli variantai: 1) BDS 7 - deguonies kiekis, mikroorganizmų iškvėpuojamas per 7 paras (ankstesniais dešimtmečiais naudotas 5 parų, BDS 5 ); 2) BDS pilnas - deguonies kiekis, mikroorganizmų iškvėpuojamas per 30 parų. BDS 5 ir BDS 7 neįjungia O 2 sunaudojamo nitrifikacijai, taip pat reikia žiūrėti koks BDS pilnas naudojamas, nes karbonatiniam BDS pilnam įvertinti taip pat neįskaičiuojama nitrifikacija. Todėl nustatant dažnai naudojami