Сибирские ученые разработали уникальные методы и аппаратуру для биологического мониторинга загрязнения окружающей среды.
Живые индикаторы
Химическим путем, конечно, можно определить степень загрязненности вод. Но на это требуется время, дорогостоящие реактивы. Да и не все вредные вещества берет химия. А дафнии, они быстро покажут: есть токсикант или нет, какой величины, где его искать.
Микроорганизмы в виде рачков дафний, водорослей хлореллы и сценодесмуса используются в биотестировании с давних пор. Хотя, что и говорить, хозяйство это громоздкое, трудно выдерживать температуру, освещенность, газообмен для проб, поддерживать маточную культуру, считать клетки под микроскопом.
Специализированного оборудования для автоматизированного, тем более оперативного биотестирования у нас не было. Да и в мире аналогов тому, что предложили красноярские ученые аналитикам, тоже не существовало.
— Специалистами Сибирского федерального университета во главе с Ю.С. Григорьевым сделан новый шаг в разработке оборудования для биотестирования и новых методов оценки интегральной токсичности разных сред, — значится в одном из проспектов по экологическому мониторингу, предназначенному для отечественного и зарубежного потребителя, международных научно-технических выставок и конференций.
На таком уровне работают сегодня представители кафедры «Экология и природопользование» СФУ, а также научно-образовательного центра «Экотоксикология и экологическая безопасность», возглавляемого Юрием Григорьевым.
Биология плюс техника
С юности Юрий Григорьев мечтал о радиотехнике, мастерил приемники, любил технику. А стал биологом, и определившийся со студенчества интерес к фотосинтезу, флуоресценции хлорофилла стал стержневым, захватил на всю жизнь. Более сорока лет занимается Юрий Сергеевич фундаментальными исследованиями в данном направлении. Давнее увлечение техникой в этом ему помогает, позволяя Григорьеву грамотно ставить задачи и через их решение, технические устройства и приспособления глубже заглянуть в биологические объекты.
На кафедре экотоксикологии и микробиологии, которую Григорьев возглавлял много лет, сложился актив из студентов и аспирантов, увлеченных не только биологией, но и техникой. Соратником руководителя стал бывший дипломник Александр Андреев, который теперь является заведующим лабораторией на вновь созданной кафедре «Экология и природопользование», а в научно-образовательном центре «Экотоксикология и экологическая безопасность» ведет инженерную группу, выступая в роли главного инженера, активного участника всех разработок, соавтора патентов.
С тем, что наработал коллектив исследователей, можно познакомиться в лаборатории центра. С первого взгляда это обычная лаборатория: белые шкафы, мигающие лампочки, мониторы, в экраны которых внимательно вглядываются молодые аспирантки. Но вот глаз выхватывает знакомое и в то же время необычное — пробирки с зеленоватыми водорослями за стеклом. И не просто пробирки, а вращающиеся в круглых кассетах с пробами вод.
— На первый взгляд, ничего тут сложного нет, — подходит к климастату Юрий Сергеевич. — И в то же время сколько поиска и труда за этой кажущейся простотой!
Изюминкой климастата Р2 для биотеста на дафниях является устройство для экспонирования рачков УЭР-03. Тех самых вращающихся катушек, обеспечивающих равенство условий — температуры, интенсивности света, встряхивания для проб тестируемой воды. Причем, делается все это автоматически и оперативно — 48 часов потребуется для выдачи результата в остром токсикологическом эксперименте.
Свои находки имеют все приборы и комплексы
Вот настоящая малая лаборатория — многокюветный культиватор для прироста хлореллы со специализированным измерителем оптической плотности ИПС-03. Прибор позволяет измерять концентрацию клеток непосредственно во флаконах, сохранять данные и передавать на компьютер. Работает круглосуточно, без постоянного присутствия оператора. А главное — сокращает время токсикологического эксперимента в четыре раза, проводя его за 20 часов.
Оперативность, простота, точность, воспроизводимость результатов характерны для всего «григорьевского» оборудования. Но, пожалуй, наибольший восторг экологов вызывает универсальный флуориметр «Фотон-10». Вот уж поистине результат 40-летнего труда ученого и его соратников! В приборе использован запатентованный метод оперативной оценки фитотоксического действия химических соединений на основе замедленной флуоресценции хлорофилла.
Этот уникальный инструмент позволяет проводить биотестирование всего за один-два часа, на разных растительных тест-объектах — водорослях, хвое и листьях растений, лишайниках. На исследуемом образце можно выделить и «прочитать» до ста градаций физиологического его состояния. «Фотон-10» легко переносим, его можно использовать для экспресс-биотестирования природных и сточных вод, оценки воздействия техногенных выбросов в атмосферу вблизи промышленных центров, экологической опасности новых химических соединений, лекарств.
Новые приборы и оборудование, что имеются в научно-образовательном центре, не опытного, а промышленного образца. Они действуют в 300 географических точках России: системе Ростехнадзора, Роспотребнадзора. Более половины региональных Центров лабораторного анализа и технических измерений (ЦЛАТИ) пользуются разработками ученых СФУ.
Есть это оборудование на Джамбульской, в ЦЛАТИ Ростехнадзора по Красноярскому краю. В числе местных пользователей — Березовская ГРЭС-1, Правобережные и Левобережные очистные сооружения краевого центра.
Дай руку, партнер!
Внедренческий опыт, коммерциализация результатов исследований — отдельная страница в деятельности кафедры и центра.
Когда разработчики попытались выйти на практику, реализовать свои проекты, они поняли, что одним им это вряд ли удастся. Прежде всего, требовалось разработать методики (регламенты), аттестовать их для целей государственного экологического контроля. Сертифицировать оборудование, провести маркетинговые исследования для выхода на рынок и, наконец, всего-ничего — организовать производство продукции.
Ученые стали искать партнеров. Этот момент по сложности сравним разве что с самими исследованиями. Десятки, сотни идей исследователей пылятся на полках, но внедряются из них единицы. Недаром в курсе на модернизацию Президент и Правительство России придают большое значение инновациям, проекту Сколково.
Первыми на призыв красноярцев откликнулись москвичи из ЗАО «Спецкомплектресурс». Заинтересовавшись новинками, они предложили себя в качестве дилеров. Так, в 2005 году был заключен лицензионный договор на использование одного из изобретений сроком на пять лет с условием выплаты процентов от продаж патентообладателям.
Федеральный университет — некоммерческая организация и не может тиражировать свои проекты. К тому же разработка нормативно-технической документации оборудования и его аттестация выполняются предприятием-изготовителем. В городе на Енисее в свое время хорошо поработали на науку экспериментальные научные мастерские, ныне ООО «Омикрон».
Они и стали очередным партнером ученых. Специалисты «Омикрона» составили и утвердили ТУ на приборы, один из них — ИПС-03 был внесен в Госреестр средств измерений. Кроме того, сумели организовать выпуск приборов на промышленных площадях.
Так каждый участник партнерства вышел на свою сферу деятельности: производитель производил, продавец торговал, а разработчик, кроме науки, занялся консультированием и подготовкой кадров. Курсы в Москве и Красноярске ведут сотрудники кафедры.
Срок первого лицензионного договора подходит к концу. Но всем участникам партнерства ясно, что работа будет продолжена.
Инновационная деятельность кафедры, научно-образовательного центра под руководством Юрия Григорьева востребована. Если лет 10-20 назад процесс самоочищения водоемов шел достаточно эффективно, хотя для этого требовались сотни километров реки, то сейчас уровень биологически безопасного разбавления вод на пределе. Техногенное загрязнение среды возрастает. Появляются новые соединения и материалы, влияние которых не изучено, ПДК не определены. В этих условиях первыми разведчиками чистоты идут тест-организмы — дафнии и хлореллы. Без малых живых помощников экологам не обойтись.
Под пристальным вниманием ученых после водной среды находится атмосфера. Они разрабатывают новые приборы по оценке загрязнения атмосферного воздуха. На выходе аппаратура оперативного контроля качества очищенных вод на городских очистных сооружениях. Эту разработку аналитики ждут. Качество стоков проверяется раз в десять дней, а надо бы — каждый час. Такую возможность экспресс-анализа с оперативной обратной связью предоставят практикам ученые СФУ.
Дафния и хлорелла в новой инновационной упряжке еще поработают, послужат на благо чистоты природы, здоровья и благополучия людей.
Надежда КОЗЛОВА. Фото автора
ДУБЫНИН Петр Романович,