Экотоксилогический мониторинг качества природных сточных

Холодкевич:Шаблон_l_3.qxd
25.02.2009
14:19
Страница 22
22
ОБОРУДОВАНИЕ
С.В. Холодкевич, д.т.н., проф., Генеральный директор ООО НИЦ «ЭКОКОНТУР», [email protected]
В.М. Соколов, ведущий специалист ООО НИЦ «ЭКОКОНТУР»
ЭКОТОКСИКОЛОГИЧЕСКИЙ
МОНИТОРИНГ КАЧЕСТВА
ПРИРОДНЫХ И СТОЧНЫХ ВОД
В РЕАЛЬНОМ ВРЕМЕНИ
Отечественный и зарубежный опыт показывает, что мониторинг природных и очищенных сточных вод на основе автоматических станций непрерывного действия
является самым надежным способом
получения объективной и достаточной
информации для подготовки и принятия
обоснованных управленческих решений,
направленных на минимизацию экологических рисков в случае природных и техногенных чрезвычайных ситуаций, в том
числе террористических актов. С этой
целью в Санкт-Петербургском научноисследовательском центре экологической
безопасности РАН (НИЦЭБ РАН) была разработана станция АСНЭМ-1. Первая такая
станция была введена в опытную эксплуатацию в истоке реки Невы в 2002 году в
рамках российско-американской программы ROLL. В 2003-2005 гг. на трансграничных реках Ленобласти введены в опытную эксплуатацию еще 4 такие станции
АСНЭМ-1. В настоящее время на основе
этой разработки производятся станции
АСНЭМ-2 и АСНЭМ-3. Базовый вариант
станции позволяет осуществлять в реальном времени и передавать по мобильной
связи в Ситуационный центр следующие
интегральные физико-химические характеристики качества воды: мутность, цветность (показатель РОВ), температура, рН,
удельная электропроводность, а также
содержание хлоридов, нитратов и аммонийного азота, с возможностью расширения измеряемых показателей до 32.
В 2006 году станция АСНЭМ-2 прошла
государственные испытания и зарегистрирована в Государственном реестре
средств измерений Российской Федерации под № 33605-06 (Сертификат об
утверждении типа средств измерений №
26400 от 15.01.2007 г.). Станция АНЭСМ-3
устанавливается в передвижной лаборатории (на базе шасси Газель, Ford,
Рис. 1. Речной рак Astacus leptodactylus с прикрепленным датчиком (1) и волоконнооптическим зондом (2)
Volkswagen, Iveco, Mersedes и др.), которая
может комплектоваться также оборудованием для отбора и экспресс-анализа
почвы, либо атмосферного воздуха.
Однако внедрение в практику даже таких
высокоинформативных автоматических
станций не гарантирует возможности
своевременного обнаружения опасных
уровней загрязнения водоемов и водотоков, имеющих значение для рыбоводства
и аквакультуры, централизованного питьевого водоснабжения, обусловленных случайным (аварии, природные катаклизмы)
или намеренным (экологическая преступность, терроризм) химическим загрязнением воды. Сложность ранней диагностики таких загрязнений заключается в том,
что заранее неизвестно какие вещества,
особенно в актах преднамеренного химического воздействия, могут явиться их
причиной. Современные системы на основе датчиков измерения гидрохимических
характеристик поверхностных вод в принципе не позволяют следить одновременно за всеми химическими веществами,
вредное воздействие которых может
неожиданно оказаться на опасном уровне.
Кроме того, они не дают возможности
объективно и оперативно определять степень опасности изменений химического
состава воды для живых организмов.
Именно поэтому объективная оценка
уровня токсикологической опасности
воды невозможна без использования биологических методов мониторинга в реальном времени. Однако по отношению к конкретизации вредных воздействий (ВВ)
такие биологические системы могут
выполнять только роль оперативных «сигнализаторов» для последующих решений
Холодкевич:Шаблон_l_3.qxd
25.02.2009
14:19
Страница 23
23
МАРТ 2009
о виде (типе) ВВ с помощью аналитических возможностей физико-химического
методов анализа воды. С учетом вышеизложенного в 1999 году в лаборатории экспериментальной экологии водных систем
НИЦЭБ РАН впервые был разработан
инструментальный волоконно-оптический
метод исследования кардиоактивности
бентосных беспозвоночных (ББ), имеющих жесткий панцирь — речных раков,
крабов, моллюсков, который позволяет
непрерывно проводить дистанционный
(до сотен метров) неинвазивный контроль
функционального состояния животных.
Диагностика функционального состояния
животных-"мишеней" проводится методом вариационной пульсометрии (ВП),
который позволяет исследовать общую
вариабельность сердечного ритма. Этот
метод был разработан и довольно успешно применяется в космической медицине
для оценок «степени здоровья» космонавтов и динамики изменения состояния их
кардиосистемы в периоды отбора, предполетной подготовки и работы на орбите.
К настоящему времени этот метод прошел
опытную проверку возможности обеспечения долговременной, неинвазивной
регистрации активности сердца широкого
спектра видов морских и пресноводных
бентосных беспозвоночных: Crustacea
(Decapoda) и Mollusca, не только в лабораторных, но и в полевых условиях. Информация о состоянии организма выводится
к расположенному на поверхности воды
или на берегу регистрирующему устройству с помощью тонкого оптического
волокна, которое практически не мешает
жизнедеятельности наблюдаемого животного — смотрите рисунок. Поэтому данный
физиологический метод представляет
большой интерес для практической реализации непрерывного длительного биомониторинга качества поверхностных вод в
реальном времени путем включения живого организма в качестве биосенсора в
состав станций типа АСНЭМ. С декабря
2005 года и по настоящее время все 11
водозаборных сооружений водопроводных
станций Санкт-Петербурга оборудованы
автоматическими системами производственного биологического мониторинга
качества воды (СПБМКВ) реки Невы —
источника централизованного питьевого
водоснабжения населения. В СПБМКВ в
качестве биосенсоров используются речные раки и рыбы. Системы СПБМКВ введены в производственную эксплуатацию в
целях обеспечения химической и экологической безопасности питьевого водоснабжения населения в качестве системы раннего (в пределах 10 мин) биологического
оповещения о недопустимом уровне
токсичности воды, поступающей на водозаборы ВС, в результате аварийных и/или
террористических ЧС в зоне водозабора
Рис. 2. Сеть с друзой мидий, подсоединенных к многоканальному
волоконно-оптическому фотоплетизмографу для регистрации кардиоактивности
моллюсков в естественных условиях
источника централизованного питьевого
водоснабжения. С 2002 года по 2005 год на
одной из крупнейших городских станций
биологической очистки сточных вод ГУП
“Водоканал Санкт-Петербурга”, прошла
успешную апробацию основанная на этом
методе пилотная система раннего биологического оповещения о динамике изменения качества биологически очищенной
сточной воды, сбрасываемой в Невскую
губу — акваторию рыбохозяйственного
назначения 1-й категории.
В настоящее время ООО «Научно-инновационный центр «ЭКОКОНТУР» является эксклюзивным производителем автоматических станций контроля качества
природных и очищенных сточных вод
АСНЭМ-3 и СПБМКВ.
Рис. 3. Друза мидий с прикрепленными к раковинам волоконно-оптическими датчиками