Водоканал, раки и рыбки. Биомониторинг. Часть 2
В конце 2010 года на Санкт-Петербургском Водоканале была усовершенствована система биомониторинга с использованием раков (см. предыдущую статью). Если раньше на рабочую смену «выходили» по два рака, то теперь их – шесть. Если одновременно у всех шести раков сердечный ритм резко повысится в 1,5-2 раза, загорится красный сигнал системы «светофор» в диспетчерской. При этом технологи очистных сооружений будут действовать по специальному регламенту – выяснять и устранять причины происшествия.
Однако модернизация системы биомониторинга заключается не только в количественных изменениях. С момента запуска биомониторинга у ученых из появились новые разработки.
И в 2010 г. эти разработки Водоканал Санкт-Петербурга внедрил на водопроводных станциях. Разработка и внедрение биоэлектронных систем контроля качества воды и воздуха как среды обитания, основанных на анализе биомаркеров кардиоактивности и поведения беспозвоночных с жёстким наружным скелетом, является инновационным направлением деятельности НИЦЭБ РАН.
Модернизация системы биомониторинга включает новые алгоритмы обработки сигналов. Все это повышает надежность биомониторинга, дает новые возможности для оперативного управления системой водоподготовки.
Кроме того, введен дополнительный контроль: для получения более точной реакции на изменения качества воды наряду с раками работают рыбки. Видеокамера постоянно фиксирует их движение. Если рыбкам станет плохо, они перестанут двигаться и всплывут вверх брюшком или опустятся на дно. А если в это время забеспокоятся и раки, то специалисты начнут действовать. Такое дублирование только на пользу человеку.
А летом 2011 г. на Юго-Западных очистных сооружениях (ЮЗОС) петербургского Водоканала появились новые «сотрудники». Это шесть австралийских краснопалых раков Red Claw Cherax quadricarinatus (или красноклешневых раков). Они живут в аквариумах, через которые проходит очищенная сточная вода. По самочувствию и сердцебиению животных ученые и технологи следят за качеством очищенной на ЮЗОС воды, перед тем как ее выпустить в Невскую губу.
Биоэлектронная система контроля токсикологической безопасности очищенных сточных вод, сбрасываемых ЮЗОС, – новая разработка петербургских ученых.
Если качество воды ухудшится, чувствительный рак это ощутит сразу – ученые не только заметят изменения в его поведении, но и получат сигнал от специального оптоволоконного датчика, прикрепленного к панцирю. Датчик в режиме реального времени снимает показания сердечной активности животного.
Качество очистки сточных вод ежедневно проверяют специальные приборы и лаборатория. Однако благодаря биоэлектронной системе контроля с помощью реакций животных можно учитывать одновременно воздействие многих факторов, которые влияют на воду – среду обитания раков. Например, один прибор измеряет содержание в сточной воде фосфатов, другой прибор фиксирует количество нитратов. Но только организм животного-биоиндикатора одновременно оценивает совокупность всех качественных характеристик воды, в которой он живет.
Качество невской воды на водопроводных станциях «оценивают» другие раки – узкопалые (см. предыдущую статью). Оптимальная температура воды для этих раков не должна превышать 22-230 С. А температура сточной воды летом может достигать 26-30о С, поэтому для использования биоиндикаторов качества очищенных сточных вод на ЮЗОС необходимо было подобрать более теплолюбивый вид раков. Так, с учетом ряда особенностей был выбран краснопалый рак Red Claw Cherax quadricarinatus (красноклешневый рак). Этот вид устойчив к температурному диапазону от 18 до 31о С. Экстремальные температурные границы выживания достаточно широки: от 10 до 36о С. Краснопалый рак родом из рек северо-запада и севера тропической Австралии. Живёт 4-5 лет, достигая в дикой природе длины 40 см и веса 650 г. Может выживать при низком содержании кислорода и высоком содержании нитратов. Но самым опасным для данного рака является даже ничтожное содержание меди в воде.
Ученые утверждают, что самцы раков более уравновешенны по сравнению с самками, поэтому в проекте задействованы только самцы.
Работа у австралийских раков – сезонная. Когда температура сточной воды понижается, их сменяют аборигенные для средней полосы России узкопалые раки – те, для которых прохладная вода – наиболее привычная среда обитания.