Biologická kvalita vody
2. Biologické hodnotenie povrchových vôd
2.2. Biologické prvky hodnotenia vôd
2.3. Odber materiálu v teréne a determinácia druhov
3. Hodnotenie kvality vody
3.2. Bližšia charakteristika vybraných metrík
Benthic quality index (BQI)
Na stanovenie organického zaťaženia nádrže (eutrofizácie), resp. trofického statusu nádrže sa používa „benthic quality index“ (BQI) (Wiederholm, 1980):
\( BQI = \frac{ \sum{k_i \cdot n_i}}{N} \)
kde ki je hodnota i-teho indikátorového druhu, ni je počet jedincov i-teho indikátorového druhu a N je celkový počet jedincov všetkých indikátorových druhov.
Hodnota výsledného indexu sa pohybuje od 5 (oligotrofia) do 1 (eutrofia) a ostatné hodnoty vyjadrujú prechody medzi nimi (hodnota 3 zodpovedá mezotrofii).
Ako pomocné hodnotenia profundálnych spoločenstiev, zvlášť pri porovnávaní jednotlivých nádrží medzi sebou, sa použije Shannonov index diverzity (H):
kde pi je hodnota početnosti každého druhu a N je súčet hodnôt početností všetkých druhov.
Ďalej sa používa aj index vyrovnanosti (equitability; EH):
\( E_H = \frac{H}{ln N} \)
kde N je počet druhov, H je Shannonov index (BEGON et al., 1997).
BMWP
Score - Biomonitoring Working Party
biotický index
Predstavuje súčet bodov pridelených jednotlivým čeľadiam podľa ich citlivosti na organické znečistenie. BMWP index priraďuje jednotlivým čeľadiam skóre od 1 do 10 podľa ich vzťahu k organickému znečisteniu. Najvyššiu hodnotu 10 majú čeľade, ktoré sú citlivé na znečistenie a náročné na obsah kyslíka vo vode, napr. všetky pošvatky (Plecoptera), z podeniek čeľ. Heptageniidae a iné. Najnižšie skóre majú taxóny tolerantné k znečisteniu, napr. pakomáre ( Diptera, Chironomidae), ktorých skóre je 2. Pre hodnotenie sú organizmy makrozoobentosu zadelené do skupín (Tab. 1).
Tab. 1 Hodnoty skóre jednotlivých čeľadí pre výpočet BMWP indexu
Čeľaď |
Skóre |
Podenky (Ephemeridae, Heptageniidae); pošvatky (všetky čeľade) |
10 |
Vážky (všetky čeľade); raky ( Astacidae) |
8 |
Podenky (Caenidae); potočníky so schránkami (všetky čeľade); bezschránkaté potočníky (Rhyacophilidae, Polycentropodidae) |
7 |
Rôznonožce (Gammaridae); ulitníky (Ancylidae) |
6 |
Bzdochy (všetky čeľade); vodné chrobáky (všetky čeľade); bezschránkaté potočníky (len Hydropsychidae); dvojkrídlovce (Tipulidae, Limoniidae, Pediciidae, Simuliidae); ploskulice (všetky čeľade) |
5 |
Podenky (len Baetidae); strechatky (Sialidae) |
4 |
Ulitníky (Lymnaeidae, Planorbidae, Physidae); lastúrniky (Sphaeriidae); pijavice (všetky čeľade); rovnakonožce (Asellidae); vodné roztoče (všetky čeľade) |
3 |
Dvojkrídlovce – pakomáre ( Chironomidae) |
2 |
Máloštetinavce (všetky čeľade) |
1 |
Na základe výskytu jednotlivých čeľadí hmyzu sa urobí ich vyznačenie a pre každú prítomnú čeľaď sa započítajú jej indikačné body. Následne sa všetky prítomné čeľade a ich body sčítajú. Na základe výsledku môžeme priradiť triedu čistoty a slovne interpretovať kvalitu vody (Tab. 2).
Tab. 2 Hodnoty BMWP skóre a odpovedajúca kvalita vody
Trieda čistoty |
BMWP |
ASPT |
Interpretácia – kvalita vody |
5 4 3 2 1 |
0 - 25 25 - 50 50 - 100 100 - 150 > 150 |
1,0 - 2,5 2,5 - 4,0 4,0 - 5,5 5,5 - 7,0 > 7,0 |
veľmi silne znečistená voda silne znečistená voda znečistená voda čistá voda veľmi čistá voda |
Konkrétnym príkladom výpočtu BMWP indexu je biologické hodnotenie na potoku (Tab. 3).
Tab. 3 Ukážka identifikovaných druhov s priradeným skóre
Čeľaď | Skóre |
Kmeň: Ploskavce (Platyhelmintes) | |
Ploskulice (všetky čeľade) | 3 |
Kmeň: Mäkkýše (Mollusca) | |
Ulitníky (Ancylidae) | 6 |
Ulitníky (Lymnaeidae, Planorbidae, Physidae) | 3 |
Lastúrniky (Sphaeriidae) | 3 |
Kmeň: Obrúčkavce (Annelida) | |
Máloštetinavce (Oligochaeta) všetky čeľade | 1 |
Pijavice (Hirudinea) (všetky čeľade) | 1 |
Kmeň: Článkonožce (Arthropoda) | |
podkmeň: Klepietkavce (Chelicerata) | |
Vodné roztoče (Hydracarina) | 3 |
podkmeň: Kôrovce (Branchiata) | |
Raky (Astacidae) | 8 |
Rovnakonôžky (Asellidae) | 3 |
Rôznonôžky (Gammaridae) | 6 |
podkmeň Vzdušnicovce (Tracheata) | |
Podenky (Ephemeroptera): Ephemeridae, Heptageniidae | 10 |
Podenky (Caenidae) | 7 |
Podenky (Ephemeroptera): Baetidae | 4 |
Vážky (všetky čeľade) | 8 |
Pošvatky (Plecoptera) (všetky čeľade) | 10 |
Bzdochy (Heteroptera) (všetky čeľade) | 5 |
Vodnárky (Megaloptera) (Sialidae) | 4 |
Potočníky (Trichoptera) so schránkami (všetky čeľade); bezschránkaté potočníky (Rhyacophilidae, Polycentropodidae) | 7 |
Potočníky (Trichoptera) (len Hydropsychidae) | 5 |
Vodné chrobáky (Coleoptera) (všetky čeľade) | 5 |
Dvojkrídlovce (Diptera) (Tipulidae, Limoniidae, Pediciidae, Simuliidae) | 5 |
Dvojkrídlovce (Diptera) – Pakomáre ( Chironomidae) | 2 |
Suma | 47 |
Výsledok: Biologické hodnotenie vykazuje hodnotu v rozsahu 70 – 41, čo indikuje priemerný stav kvality - znečistená voda.
Family-level biotic index (FBI) - rodinný biotický index
Ide určovanie nájdených jedincov do úrovne čeľadí. Použitie tohto prístupu je ďaleko rýchlejšie je určovanie do rodu a druhu. Porovnaním oboch indexov bolo zistené (Hilsenhoff, 1988), že pri použití FBI sa stráca určitá presnosť. FBI zvyčajne indikuje väčšie znečistenie v neznečistených alebo nepatrne znečistených tokoch a menšie znečistenie v znečistených vodách.
Po vynásobení počtu jedincov s číslom zodpovedajúcim skóre tolerancie pre tento taxón a vydelením celkovým počtom jedincov získame výslednú hodnotu. Výpočet rodinného biotického indexu (Hilsenhoff, 1988), je vlastne vážený priemer:
\( FBI = \frac{ \sum{n_i \cdot t_i}}{N} \)
kde ni je počet jednotlivcov i-tej rodiny, ti je tolerancia i-tej rodiny a N je počet rodín zahrnutých do analýzy.
Cieľom FBI je poskytnúť pre biológov rapídne rýchle, ale menej kritické zhodnotenie tokov priamo v teréne. Nie je považovaný za náhradu za Biotický index. Výsledná hodnota FBI sa môže pohybovať v rozmedzí od 0 do 10, zodpovedajúca stupňu kvality vody. Hodnoty pre sledované čeľade sú uvedené v tab. 4.
Tab. 4 Hodnoty tolerancie pre čeľade bezstavocov vodných tokov (Hilsenhoff, 1988)
ISOPODA |
Aselidae 8 |
AMPHIPODA |
Gammaridae 4, Talitridae 8 |
EPHEMEROPTERA |
Baetidae 4, Baetiscidae 3, Caenidae 7, Ephemerrelidae 1, Ephemeridae 4, Heptageniidae 4, Leptophlebiidae 2, Metretopodidae 2, Oligoneuriidae 2, Polymitarcyidae 2, Potamanthidae 4, Siphlonuridae 7, Tricorythidae 4 |
ODONATA |
Aeshnidae 3, Calopterygidae 5, Coenagrionidae 9, Cordulegastridae 3, Corduliidae 5, Gomphidae 1, Lestidae 9, Libellulidae 9, Macromiidae 3 |
PLECOPTERA |
Capnidae 1, Chloroperlidae 1, Leuctridae 0, Nemouridae 2, Perlidae 1, Perlodidae 2, Pteronarcyidae 0, Taeniopterygidae 2 |
MEGALOPTERA |
Corydalidae 0, Sialidae 4 |
TRICHOPTERA |
Brachycentridae 1, Glossosomatidae 0, Helicopsychidae 3, Hydropsychidae 4, Hydroptilidae 4, Lepidostomatidae 1, Leptoceridae 4, Limnephilidae 4, Molannidae 6, Odontoceridae 0, Philopotamidae 3, Phryganeidae 4, Polycentropidae 6, Psychomyidae 2, rhyacophilidae 0, Sericostomatidae 3 |
LEPIDOPTERA |
Pyralidae 5 |
DIPTERA |
Athericidae 2, Blepharicidae 0, Ceratopogonidae 6, Chironomini 8, ost. Chironomidae 6, Dolichopodidae 4, Empididae 6, Ephydridae 6, Psychodidae 10, Simuliidae 6, Muscidae 6, Syrphidae 10, Tabanidae 6, Tipulidae 3 |
COLEOPTERA |
Dryopidae 5, Elmidae 4, Psephenidae 4 |
Vyšší výsledok znamená väčšie znečistenie vody a naopak. Výsledky interpretujeme podľa údajov v Tab. 5.
Tab. 5 Hodnotenie kvality vody pomocou biotického indexu (Hilsenhof, 1988)
Biotický index |
Kvalita vody |
Stupeň organického znečistenia |
0,00 - 3,50 |
Vynikajúca |
Bez zjavného organického znečistenia |
3,51 - 4,50 |
Veľmi dobrá |
Možné ľahké organické znečistenie |
4,51 - 5,50 |
Dobrá |
Čiastočné organické znečistenie |
5,50 - 6,50 |
Priemerná |
Značné organické znečistenie |
6,51 - 7,50 |
Zhoršená |
Výrazné organické znečistenie |
7,51 - 8,50 |
Zlá |
Veľmi výrazné organické znečistenie |
8,51 - 10,00 |
Veľmi zlá |
Ťažké organické znečistenie |