Автоматизированная система биомониторинга морских и пресных вод на базе двустворчатых моллюсков

Автоматизированная система биомониторинга морских и пресных вод на базе двустворчатых моллюсков

1. Основное предназначение

  • оперативный интегральный экологический контроль и обнаружение токсичных загрязнений в прибрежных морских или речных водах и водотоках, в том числе на водозаборах.

2. Основные характеристики

Метрологические характеристики

Измеряемый параметр

Диапазон измерения

Случайная погрешность

Погрешность

Изменения расстояния между створками моллюсков, мм

1 ÷ 15

±0,01

±0,1

Температура на каждом участке, 0С

-2 ÷ 35

±0,005

±0,05

Технические характеристики

Параметр

Значение

Количество биодатчиков (моллюсков), шт.

8 / 16

Стандартный период опроса всех каналов

1 с

Максимальная длина кабеля питания и связи между погружным и бортовым модулями (телеметрический режим)

до 300 м

Системы связи сигнализации и ретрансляции данных

GSM / WiFi

Питание (внешнее / внутреннее)

~100-240В 50 Гц / 9-15В 1 А

3. Основные области применения

  • автономный (до года) автоматизированный оперативный контроль (индикация) токсических внезапных и хронических загрязнений на морских и пресноводных объектах, включающих системы водозабора, природные источники воды, пляжные курортные зоны, объекты сброса сточных вод, фермы марикультур и др.

4. Степень готовности

  • экспериментальные и опытный (аттестованный в рамках НИОКР, 2012 г. Украина) образцы, прошедшие долговременные натурные и лабораторные испытания на морских и пресноводных объектах (с пресноводными (перловица) и морскими (мидия) моллюсками).

5. Возможный эффект

  • непрерывный оперативный автоматизированный экологический контроль водных источников и объектов на предмет отравляющих и загрязняющих веществ.

6. Аналоги

  • европейская система “Mosselmonitor”, американские системы по программе NOAA “Mussel Watch”, Российские системы – по принципу кардиоактивности (НИЦ Экологической безопасности, г. Санкт-Петербург). Западные системы отличаются большей стоимостью изготовления и обслуживания, отечественных аттестованных аналогов нет.

7. Патентная защита

  • на электронно-механическую конструкцию датчика контроля створочной активности, на конструктивы и реализацию промышленного образца (2012 г.), на алгоритмически-программное обеспечение биоэлектронной системы имеются авторские патенты и свидетельства.

8. Дополнительная информация

Внедрение биоэлектронных систем, основанных на поведенческих реакциях живых организмов, является перспективным направлением систем контроля параметров окружающей среды и экологии водных ресурсов. Использование в качестве биоиндикаторов двустворчатых моллюсков, которые имеют ряд преимуществ при практическом применении как в лабораторных так и в автономных автоматизированных измерителях. Двустворчатые моллюски присутствуют как аборигенные организмы практически во всех регионах мира и в качестве необслуживаемых датчиков могут самостоятельно функционировать более года. Их поведенческие реакции достаточно удобны для автоматического анализа и индикации как внезапных так и хронических загрязнений.

Авторские лабораторные (аквариумные) и погружные измерительные модули опытных и экспериментальных биоэлектронных систем:

Распределенный датчик температуры. Термопрофилемер
Распределенный датчик температуры. Термопрофилемер
Распределенный датчик температуры. Термопрофилемер
Распределенный датчик температуры. Термопрофилемер

Биоэлектронные измерители обнаружения отравляющих загрязнений морских и пресноводных сред могут быть незаменимой частью оперативных комплексных систем экологического контроля и мониторинга. Высокая автономность, как биодатчиков, двустворчатых моллюсков позволяет использовать их в необслуживаемых измерителях более длительные периоды времени (более года) по сравнению с автоматизированными оптическими и химическими анализаторами (менее месяца) in situ.

Разработаны и программно-реализованы математические алгоритмы оперативного анализа створочной активности морских (черноморская мидия Mytilus galloprovincialis) и пресноводных (перловица Unio pictorum) моллюсков в автоматизированных системах автономного биомониторинга общего экотоксикологического состояния контролируемых водных сред. Алгоритмы разработаны на основе анализа наблюдений и долговременных рядов измерительных данных, полученных в натурных условиях на объектах пресноводного водозабора и прибрежной морской акватории г.Севастополя, и экспериментальных данных лабораторных испытаний по изучению воздействий распространенных водных токсикантов и абиотических факторов. В основе алгоритмов используются показатели групповой активности и синхронности реакций моллюсков-биодатчиков, которые формируют статистические оценки для принятия решения и автоматической выработки сигнала оповещения биоэлектронной системой контроля. Отработаны и запрограммированы поведенческие модели. Предложены граничные численные значения расчетных параметров анализа и статистической обработки, на основе которых может быть обеспечен автоматический токсикологический контроль на водных объектах при использовании разработанных биодатчиков и биоэлектронных комплексов.