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», kholodkevich@mail.ru 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