В воде грязь найдет: купающихся обезопасит плавучий анализатор
В России впервые разработали установку для непрерывного мониторинга качества речной воды. При превышении допустимого уровня загрязнения прибор автоматически передаст данные надзорной организации. Система может одновременно следить за 20 разными параметрами. В «Мосводоканале» отметили, что новая платформа может заинтересовать различные предприятия и службы, однако ее вряд ли получится установить на неохраняемых природных территориях. К тому же она пока не умеет определять болезнетворные вирусы и бактерии, отмечают эксперты.
На острове «Буяне»
Сейчас мониторинг экологического состояния водоемов и рек проводится вручную. Специалист, приезжающий обычно раз в неделю, берет пробу воды и отвозит в лабораторию для анализа.
Российские разработчики предложили альтернативный метод — постоянный мониторинг уровня загрязнения воды с помощью первой установки отечественного производства «Буян». Дело в том, что лабораторный анализ единичных проб в реках позволяет определить лишь последствия негативного воздействия на водный объект, но не дает возможности своевременно отреагировать на экологически опасную ситуацию и найти источник загрязнения. Во-первых, течение отнесет загрязняющие вещества на какое-то расстояние от непосредственного места выброса, и их концентрация уменьшится. Во-вторых, даже если выброс произойдет непосредственно в момент отбора и поблизости от него, лаборатория завершит свои исследования только через несколько часов или даже на следующий день.
Установка «Буян» сможет отследить уровень загрязнения водоемов в режиме реального времени
Решение проблемы — непрерывное проведение измерений в режиме реального времени, что и предлагают создатели «Буяна». Если расставить несколько таких приборов на реке, специалисты получат возможность наблюдать изменения уровня загрязнения в разных местах. Видя эти данные, а также зная скорость и направление течения, ученые смогут найти место и рассчитать время, когда произошел выброс. Поэтому устанавливать аналитический буй рационально в том месте, где есть активное движение воды — на середине реки, у плотин или притоков.
Аналитический «айсберг»
Установка «Буян» состоит из двух частей: одна находится на поверхности, другая скрыта под водой.
В первой расположены аккумуляторы, преобразователи сигналов, система накопления и передачи данных. Устройство передает информацию по Wi-Fi при наличии береговой станции, а если ее нет — с помощью сетей мобильных операторов. На самой верхней части буя расположена солнечная батарея, она дополнительно подпитывает аккумуляторы и увеличивает время их работы.
Подводная часть установки предназначена для размещения датчиков, которые фиксируются на определенной глубине. Дело в том, что содержание некоторых веществ на поверхности воды будет отличаться от их распределения на глубине. Например, в слое воды, граничащем с воздухом, кислорода всегда много. Но стоит опуститься на несколько десятков сантиметров, и его содержание значительно снижается. А это — важный показатель качества воды. В частности, именно из-за нехватки кислорода гибнет рыба и другие речные обитатели.
При подборе датчиков разработчики ограничились теми параметрами, которые можно измерить мгновенно, на месте. Одни сенсоры отслеживают биологическую активность — концентрацию водорослей, бактерий и различных органических веществ. Наблюдение за этими данными позволяет предупредить зарастание водоема или заметить токсичное воздействие. Другие датчики, измеряющие насыщенность воды нефтепродуктами, азотными и другими химическими соединениями, позволяют контролировать загрязнения, вызванные сельскохозяйственной деятельностью, сбросами коммунальных или промышленных отходов. Также система осуществляет мониторинг основных гидрохимических параметров воды: содержания солей, кислорода, мутности, кислотности и температуры. Всего на приборе можно установить одновременно до пяти датчиков, которые смогут измерять 20 различных параметров.
Установка «Буян» состоит из двух частей: одна находится на поверхности, другая скрыта под водой
— Конечно, зимой или ранней весной буй функционировать не сможет из-за наличия льда и низкой температуры, — пояснил руководитель отдела промышленного оборудования компании-разработчика «ЭкоИнструмент» Максим Платонов. — К тому же по льду к нему могут подойти излишне любопытные граждане и что-нибудь сломать. Такая система нужна в весенне-летний период — ведь с началом паводка в реки и водоемы попадает наибольшее количество загрязнений, а затем, с повышением температуры, увеличивается скорость обменных процессов, в которые вовлечены речная флора и фауна. Любое негативное воздействие может нарушить этот хрупкий природный баланс. И, наконец, купальный сезон требует особенно тщательного контроля химических и биологических показателей воды. Ведь отходы сельского хозяйства и продукты переработки представляют немалую опасность для здоровья купающихся.
Всем на берег
Если прибор не обнаружит превышений по уровню загрязнения, графики изменения параметров сохранятся в памяти, встроенной в устройство, и передадутся оператору по запросу. Но если уровень загрязнения превысит установленные нормативы, «Буян» должен мгновенно передать новые значения ответственной за состояние водоема структуре. Это может быть местная администрация или федеральные природоохранные структуры.
Получив информацию об опасном загрязнении, надзорные ведомства смогут проинформировать население о временном запрете на купание, провести развернутый анализ воды и принять соответствующие меры по поиску и устранению источника загрязнения.
— Описанное устройство не позволяет проводить анализ содержания в водоеме болезнетворных вирусов и бактерий, которые также могут угрожать здоровью купающихся, — сообщил заместитель заведующего кафедрой гидробиологии биологического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова профессор Владимир Ильинский. — Впрочем, косвенно на появление большого количества бактерий может указать рост уровня биологического потребления кислорода в водоеме — этот параметр «Буян» измеряет. Однако, мне кажется, можно было бы доработать прибор, оснастив его еще датчиком фосфатов.
По словам эксперта, присутствие повышенной концентрации фосфатов в водоеме указывает на возможность цветения в результате массового развития цианобактерий. Образуемые цианотоксины в случае попадания их внутрь организма человека могут нанести непоправимый вред здоровью.
Как пояснили «Известиям» в АО «Мосводоканал», оснащенность «Буяна» позволяет проводить мониторинг множества параметров, интересных для широкого спектра предприятий и служб. Однако его установка должна осуществляться только на охраняемой территории — иначе прибор может заинтересовать злоумышленников.
Кроме того, «Буян» не подходит для мониторинга на объектах, используемых в качестве источников питьевой воды. Дело в том, что у буя пределы обнаружения загрязняющих веществ превышают разрешенные для питьевой воды концентрации.
— Разработчики не решили вопрос безопасности для установки, — отмечает завкафедрой экологии, безопасности жизнедеятельности и химии Братского государственного университета Марина Ерофеева. — К сожалению, у нас довольно много безответственных граждан на моторных лодках и водных мотоциклах, которые умышленно или случайно могут повредить буй. Еще одна проблема заключается в том, что трубы для сброса сточных вод, как правило, располагаются на глубине, а «Буян» отслеживает показатели около поверхности. Поэтому пока неизвестно, как прибор зарекомендует себя на практике.
Разработчики уже провели испытания «Буяна» на подмосковном озере Малаховское. Полученный опыт позволил оптимизировать конструкцию буя и подготовить его серийное производство. Срок изготовления образца составит примерно два месяца.
По последним данным Минприроды, в 2017 году было зарегистрировано более 2,7 тыс. случаев высокого и экстремально высокого загрязнения поверхностных пресных вод. Наибольшее количество случаев (около 75%) отмечено в бассейнах рек Волга, Обь и Амур.
