Моллюски помогут определить уровень загрязнения воды

Нет такого человека, который, отдыхая на берегу моря, не рассматривал бы ракушки. Для многих из нас они являются символом пляжного сезона. Но откуда эти ракушки берутся, задумываются единицы. Это панцири своеобразных «морских улиток», моллюсков. Пробовали мидии и устрицы? Значит, кое-что знаете об обитателях ракушек. Песчаные пляжи, в основном, усыпаны панцирями обычных, самых распространенных двустворчатых моллюсков.

Такие панцири активно используются в производстве сувениров, строительных материалов и украшений. А живые моллюски, которые еще прячутся в своих раковинах, сами того не ведая, помогают ученым. Исследователи Института природно-технических систем, который находится в Севастополе, прибегли к их помощи при создании нового прибора для оценки уровня загрязнения воды в больших водоемах.

Нефтепродукты, удобрения, инсектициды (химические препараты для уничтожения вредных насекомых), гербициды (химические вещества, применяемые для уничтожения растительности), пластик, сточные воды, сливы и сбросы отходов с судов – мировой океан сегодня представляет собой «коктейль» из ядов. Каждый год его пополняют тонны новых загрязняющих веществ, отравляющие свойства которых до сих пор неизвестны.

Согласно данным международных организаций охраны водной среды, в Европе ежегодно более ста тысяч продуктов, которые непосредственно загрязняют воду, производятся только с целью зарабатывания денег. И поведение лишь 1% от общего количества всех этих продуктов можно проанализировать. Даже жесткое законодательство в сфере охраны природы не в силах снизить негативное влияние человека на воду. Многочисленные индексы предельно допустимых концентраций тоже работают неверно, так как не учитывают индивидуальные особенности пользователей воды, следовательно, неправильно отражают количество загрязнителей.

В большинстве стран СНГ единых государственных сетей непрерывного контроля водной среды нет. Контролируют все на отдельных объектах, вроде МЧС, СЭС, водхозов и рыбнадзоров. Измерения там проводятся редко. Существует отдельные химические лаборатории, но их системы исследований очень трудоемкие и дорогостоящие.

Исследователей севастопольского Института природно-технических систем обеспокоил и тот факт, что методов контроля загрязнения вод много, а приборов мало. Ключевую роль в решении проблемы обнаружения опасных загрязнений, по мнению ученых, играют методы биоиндикации и биотестирования, то есть с помощью различных живых организмов, начиная от бактерий и заканчивая высшими животными. Отдельные их представители очень чувствительны к загрязнениям.

На Юго-Западных очистных сооружениях петербургского «Водоканала», к примеру, используют активный ил – простейшие микроорганизмы, которые поедают органическую грязь из стоков. Предприятие славится также своими необычными обитателями – раками и африканскими улитками. У всех своя работа: раки проверяют состояние воды на выходе, а улитки живут на заводе по сжиганию ила и мониторят выбросы в атмосферу. Чувствительные раки любят чистую воду, и в случае если серьезные химические загрязнения прошли мимо очистки, у животных резко изменится сердцебиение. Информация сразу поступит в диспетчерскую, чтобы специалисты смогли оперативно отреагировать на ситуацию. Для контроля сердечных ритмов к панцирям раков крепят оптоволоконные датчики. В осенне-зимний период на ЮЗОС работают местные узкопалые раки, которые любят прохладную воду – до 18 градусов. В апреле усатые сотрудники уходят в «отпуск» на полгода, а на смену заступают их иностранные «коллеги» – австралийские краснопалые раки.

В Карадагском природном заповеднике в 2003 году изучали поведение черноморской мидии. А еще спустя несколько лет был разработан и изготовлен экспериментальный образец прибора для регистрации движений створок моллюсков. Его использование дало возможность впервые провести долговременные регистрации движений створок мидий в естественных морских условиях во все времена года.

Внимание севастопольских ученых из Института природно-технических систем привлекли двустворчатые моллюски. Они обладают высокой чувствительностью к изменению состояния окружающей их среды. Именно особенности поведения моллюсков – схлопывание створок на продолжительное время или изменение периодичности движений в условиях стресса – легли в основу разработки прибора для измерения уровня загрязнения воды. Если створки закрыты или открываются не так часто, как нужно, с водой что-то не так. А открывать створки моллюскам необходимо, ведь спрятавшись навечно в своих раковинах, они не смогут питаться и тем самым фильтровать воду. На реакцию моллюсков, кроме ядовитых веществ, оказывает влияние ряд факторов внешней среды. Наиболее существенные из них – температура воды, содержание растворенного кислорода, активная реакция и оставшиеся после фильтрации вещества.

При благоприятных условиях количество особей с закрытыми створками не превышает 35% от их общего числа. Увеличение числа моллюсков с закрытыми створками до 70% и более является показателем токсичности среды: наличия в воде ионов меди, кадмия, цинка, ртути, свинца, формальдегида, аммиака, активного хлора и других соединений. Полный список веществ, на которые моллюски реагируют закрытием створок, составлен учеными на основе физико-химических анализов.
Исследователи Института природно-технических систем представили прибор, который анализирует состояние воды с помощью моллюсков и активно используется на производствах – «Биостраж». В основу разработки легло понимание того, на какие изменения реагируют моллюски. Следовательно, наблюдать нужно не только за их створками, но и за состоянием окружающей среды – температурой, давлением, уровнем освещенности, скоростью обтекания, pH, уровнем солености и содержания кислорода и др.

По этому принципу и работает прибор: его погружают в воду, датчики чувствительности измеряют температуру, давление и другие показатели состояния окружающей среды, а также ритмику движений створок моллюсков. К каждому моллюску максимально близко от сердца прикрепляется оптосенсор, содержащий светоизлучающий и светочувствительный диоды. Для съемов сердечного ритма моллюсков используют не электрокардиограмму (для моллюсков она нечувствительна), а метод оптической кардиограммы. Ее результаты передаются на монитор компьютера.

Среди преимуществ метода оценки воды с помощью моллюсков – низкая стоимость и легкая заменяемость живых «датчиков». Теперь состояние воды под серьезным наблюдением: моллюски свое дело знают.