Оперативный биомониторинг на основе биосенсоров - современная технология контроля экологической безопасности |
Технология существующего ныне традиционного биомониторинга основана на пробоотборе и насчитывает более 100 летOn-line biosensor monitoring - environmental safety technology state-of the-art A.V. Gudimov, senior Scientist of MMBI, KSC RAS Оперативный биомониторинг на основе биосенсоров - современная технология контроля экологической безопасности А.В. Гудимов, ведущий научный сотрудник ММБИ, КБН Технология существующего ныне традиционного биомониторинга основана на пробоотборе и насчитывает более 100 лет. Традиционный биомониторинг обладает огромной инертностью: запаздывание измеряемых биологических показателей к времени изменения экологической ситуации достигает от нескольких месяцев до 7-10 лет; кроме того, его достоверность низка, результаты неоднозначны.Это не умаляет значения биомониторинга для фундаментальных исследований, но делает его совершенно непригодным в качестве стандартного экологического биомониторинга: наличие антропогенного влияния обнаруживается post factum, со значительным отставанием от момента его возникновения, т.е. тогда, когда изменения биологических сообществ уже произошли, а они могут быть значительны и необратимы, особенно при действии токсикантов. Поэтому существующая система биомониторинга не способна (и никогда не была способна) обеспечить эффективный экологический контроль и защиту экосистем от антропогенной деградации. В результате доминирования традиционного биомониторинга, какой-либо оперативный контроль экологической безопасности водной среды до сих пор отсутствует. С другой стороны, химический мониторинг (даже всех известных веществ), имеющий наименьшую инертность (но тоже основанный на пробоотборе), не определяет токсичности среды. Токсичность - есть характеристика биологическая, определяемая экспериментально. Единственный выход из сложившейся ситуации заключается в разработке и скорейшем внедрении нового подхода к биомониторингу, - системы непрерывного мониторинга и оперативной биоиндикации. В разработку таких систем вовлечены несколько стран, среди них: Голландия, Германия, Франция, Венгрия, Польша, Норвегия, Россия, США. Ядром системы оперативного экологического биомониторинга, технически основанного на удаленном автоматическом биомониторинге в реальном времени (он-лайн), является технология биосенсорного обнаружения токсичности/опасности загрязнения, которая находится еще в начальной стадии зарубежных разработок.Разрабатываемая в ММБИ КНЦ РАН технология оперативного мониторинга и биоиндикации основана на распознавании биологически опасных изменений среды по функциональным реакциям организмов-биосенсоров, регистрируемых в реальном времени, т.е. непрерывно. В технологии он-лайн биомониторинга водной среды в качестве организмов-биосенсоров сегодня используются, преимущественно, донные беспозвоночные, в первую очередь, двустворчатые моллюски-фильтраторы. В течение 20 лет в ММБИ прошли испытания как биосенсоры и объекты биотестирования разных видов загрязнения такие моллюски-мониторы, как мидия, модиолус, гребешок, кардиум, мия и другие (РИС). Установлено, что некоторые реакции организма, прежде всего, поведенческие, очень чутки к изменениям условий среды и интегрируют суммарное влияние всех факторов. Вычисление параметров активности (поведения и/или сердечных сокращений) моллюсков производится на основе непрерывной регистрации их активности в виде аналоговых и цифровых записей (актограмм/кардиограмм), самописцем и/или компьютером. Сигнал оповещения (тревоги 3х степеней) генерируется в случае возникновения значительных изменений в поведении и работе сердца организмов-биосенсоров. Результирующая оценка состояния среды по полученным сигналам осуществляется автоматически, либо полуавтоматически (оператором-экспертом) в режиме реального времени. Непрерывная регистрация и анализ параметров активности животных позволяет достоверно и с высокой оперативностью (от 15 мин до 3 час) установить степень опасности экологических изменений среды, вызванных природными или антропогенными воздействиями. Разработаны пилотная установка, приборная база и программное обеспечение. Установка испытана в двух вариантах: автономном и стационарном. Автономный вариант предназначен для биомониторинга и контроля качества вод прибрежной зоны морей (РИС..). Для экологического контроля качества воды в определенном месте (например, в месте поступления загрязнения от стоков, работы нефтяной платформы или терминала) установку можно закреплять к носителю или размещать на платформе/терминале, обеспечивая ее стационарность. Разработанные конструкция и технология могут считаться базисными для прототипов других установок или устройств, обеспечивающих непрерывный биомониторинг и оперативную биоиндикацию водной среды. На основе экспериментальной модели будет разработан прототип для серийного образца с компьютерной регистрацией и передачей данных по Интернет, радио- или спутниковой связи, исследуется использование других видов животных морских и пресных вод для биомониторинга и биоиндикации в различных природных условиях. По системе оперативного биосенсорного мониторинга на основе биоиндикации получено 5 патентов на изобретения в 2009-2012 гг. Патенты стали результатом многолетних экспериментальных и полевых исследований (с 1985 г.), найденных оригинальных технических решений и создания первой в мире технологии оперативного экологического биомониторинга и биоиндикации. Все разработки и изобретения испытаны в экспериментах и на практике в течение 20 лет, а технология протестирована в природных условиях Кольского залива в течение двух лет.В 2012 г. исследования в этом направлении получат в ММБИ новый импульс, т.к. вступил в силу договор о проведении совместных российско-норвежско-французских пилотных испытаний технологии и разработанных оригинальных устройств (установок) биосенсорного мониторинга, поддерживаемый французской компанией TOTAL. Комплекс подходов, методов и конструкций установки является принципиально новым, до последнего времени не имевшим аналогов в мировой практике. В отличие от применяемых методов биомониторинга и оценки качества вод, использующих отдельные химические показатели и биологические пробы, данная технология позволяет проводить непрерывный биологический мониторинг и индикацию качества водной среды непосредственно в природных условиях, причем, практически без задержки, немедленно. Таким образом, технология оперативного (он-лайн) биомониторинга и биоиндикации позволяет в режиме реального времени с максимальной оперативностью выявлять уровень фактической (а не относительно-оценочной или экспериментально-теоретической) благоприятности природных условий и, соответственно, безопасности среды для живых организмов в любой момент времени. Технология биосенсорного мониторинга на основе оперативной биоиндикации многократно (на несколько порядков) дешевле и эффективнее традиционного экологического биомониторинга. Она позволяет немедленно обнаруживать опасные изменения среды в любом временном масштабе, обеспечивать автоматическое выполнение экологического контроля в режиме реального времени, чем достигается принципиально иной, максимальный уровень экологической безопасности.Журнал "Север промышленный" № 1 2012 год Еще статьи на тему "Технология":Новая технология демонтажа металлических мостовых пролетов Интегрированная технология для модельных исследований на морских акваториях Технология работы с "трудным клиентом" Технология брикетирования мелкодисперсных отходов Технология улавливания и геологического хранения углекислого газа Технология управления Хаббарда: система, которая работает
Set as favorite
Bookmark
Email This
Hits: 6037 |