Вода имеет огромное значение для всего растительного, животного мира и жизни человека. Вода – основа жизни на земле. При попадании воды в организм происходит не только обогащение клеток питательными веществами, но и очищение от шлаков. Однако, вода должна быть качественной и иметь минимум загрязняющих элементов. К таким элементам относятся железо, органические соединения, соли магния и кальция, марганец, фториды и многие другие вещества. Повышенное содержание железа может привести к проблемам с печенью и аллергиям. Мутагенное влияние могут оказывать соединения марганца, а соли, накапливаясь в организме, становятся причиной заболеваний опорно-двигательного аппарата, образованию камней в почках, мочевом и желчном пузырях. Органические вещества имеют плохое влияние на иммунную, репродуктивную системы организма, приводят к заболеванию почек и печени. Некоторые вещества, иногда содержащиеся в воде, являются ядом для человека. Они меняют вкус, цвет воды, оказывают токсичное воздействие.
За последние пять лет поступление загрязняющих веществ со сточными водами в водоемы увеличилось в среднем на 10–15% (рис. 1).
Качество воды в нашей стране постоянно контролируется различными службами. Биологический мониторинг, наряду с химическим, играет в этом процессе немаловажную роль.
Биомониторинг воды является составной частью экологического мониторинга слежения за состоянием окружающей среды по физическим, химическим и биологическим показателям. В задачи биомониторинга входит регулярно проводимая оценка качества окружающей воды с помощью специально выбранных для этой цели живых объектов [4].
Итальянскими учеными было выявлено, что the moss Sphagnum palustre L задерживает не только металлы, но и пластиковые частицы, с содержанием которых в воде борется весь мир [5]. Также проводится множество исследований по использованию речных микроводорослей для биомониторинга учеными из разных стран [6-8].
Система водоснабжения Санкт-Петербурга – это комплекс взаимосвязанных инженерных сооружений, обеспечивающих бесперебойную подачу потребителям питьевой воды. Комплекс представлен девятью водопроводными станциями, ста девяноста восьмью повысительными насосными станциями, а также сетью трубопроводов с общей протяженностью около семи тысяч километров.
Забор воды производится из Невы с дальнейшей обработкой на пяти крупнейших водопроводных станциях. Весь город поделен на три зоны водоснабжения: Южную, Северную и Центральную. Южная зона обеспечивает водоснабжение Московского, Фрунзенского, Красносельского, Кировского, Колпинского и Пушкинского районов, а также левобережную часть Невского района и часть Петродворцового района. Центральная система обеспечивает водоснабжение Центрального, Адмиралтейского, Василеостровского и Петроградского районов, части Московского и Кировского районов. Северная система отвечает за Выборгский, Калининский, Красногвардейский, Курортный, Приморский районы и правобережную часть Невского района.
Тревожным сигналом служит увеличение цветности воды за последний год на 30%. А также увеличение водородного показателя на 3% и перманганатная окисляемость на 23%. (табл. 1)
Таблица 1
Основные показатели качества воды в Санкт-Петербурге
|
Показатель |
Ед. изм. |
2014 |
2015 |
2016 |
2017 |
2018 |
Показатель |
|
Вкус, привкус |
баллы |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
Вкус, привкус |
|
Цветность |
градусы |
6 |
6 |
6 |
6 |
8 |
Цветность |
|
Мутность |
мг /дм3 |
0.14 |
0.13 |
0.16 |
0.14 |
0.14 |
Мутность |
|
Водородный показатель (pH) |
ед. рН |
6.4 |
6.5 |
6.4 |
6.5 |
6.7 |
Водородный показатель (pH) |
|
Жесткость общая |
ммоль/дм3 |
0.80 |
0.8 |
0.8 |
0.8 |
0.7 |
Жесткость общая |
|
Щелочность общая |
ммоль/дм³ |
0.25 |
0.26 |
0.24 |
0.26 |
0.26 |
Щелочность общая |
Биомониторинг качества воды используется на водопроводных станциях г. Санкт-Петербурга с 2005 г. На каждом водозаборе живут речные раки, которые следят за токсичностью источника воды. Наряду с необходимыми физико-химическими способами мониторинга качества воды, раки выполняют биомониторинг. Использование живых организмов помогает в короткий срок в режиме реального времени получить сигнал о содержании токсичных веществ и ядов в воде, так как раки очень чувствительны к изменениям среды обитания.
В настоящее время это как никогда актуально, ведь при отравлении водопроводов в случае террористического акта погибнут миллионы людей. Так, например, после холокоста евреев, группа людей пыталась отравить водопроводы крупных городов Германии, в результате чего погибло бы 6 млн немцев [9].
Приспособление для биомониторинга довольно простое в использовании. К панцирю рака крепится датчик, который регистрирует его сердцебиение. На монитор диспетчера постоянно приходят результаты в виде цветов: красный, желтый, зеленый. Нормальный сердечный ритм рака отображается зеленым цветом. В случае вброса в воду токсичных веществ, раки реагируют в течение 1,5–2 мин. с учетом обработки данных и вывода на монитор диспетчера. После чего происходит автоматический забор образцов воды и проводится полное химическое исследование, а информация о возможной угрозе передается на все водопроводные станции. Каждую неделю раки проходят тест-исследование на способность реагировать на изменение качества воды. Подбор раков, пригодных для биомониторинга, непростой процесс, ведь не все особи подходят под эту работу. Раки отбираются исключительно мужского пола и по темпераменту сангвиники, так как особи женского пола слишком нервозны и могут неправильно оценивать окружающую среду. У каждой особи есть своя медицинская карта, здоровье рака постоянно находится под наблюдением специалистов.
Таким образом, производимый биомониторинг позволяет жителям Санкт-Петербурга не беспокоиться о качестве воды и чрезвычайных ситуациях, связанных с ее загрязнением.
