بیومانیتورینگ به معنی استفاده از ارگانیسمهای زنده برای پایش کیفیت آب از نکته نظر وجود مواد سمی در آن میباشد. با توجه به اینکه در دنیا حدود نیم میلیون ترکیب سمی شناخته شده است امکان طراحی سنسور مشخصی برای تشخیص این مواد سمی وجود نداشته و با سنسورهای متداول میتوان ۵ درصد مواد سمی را بصورت آنلاین تشخیص داد. تنها روش پایش آنلاین مواد سمی در آب یا فاضصلاب، استفاده از متد بیومانیتورینگ است. ارگانیسمهای مورد استفاده در این روش میتواند ماهی، دافنیا و یا ریزجلبکها باشند.

کاربرد بیومانیتورینگ: بیومانیتورینگ میتواند برای اطلاع از حوادث و اتفاقات زیر استفاده میشود:

۱) نشت مواد نفتی، محصولات صنعتی و شیمیایی از مخازن و لوله ها

۲) زهاب آلوده آفت کشها و سموم مختلف استفاده شده در کشاورزی و مزارع

۳) پاتوژنها (ارگانیسمهایی که باعث بیماری انسان میشوند)

۴) نوروتاکسینها، هپاتاکسینها ناشی از رشد جلبکها و آلگاهای سمی در پیکره های آبی و لوله ها

۵) حملات تروریستی و خرابکارانه

سیستمهای آنلاین اعلام خطر انتشار مواد سمی میتواند در کاربریهای زیر در نقاط مختلف دنیا در حال حاضر  استفاده میگردد:

۱)  تاسیسات آب  آشامیدنی شهری و روستایی

۲) رودخانه، مخازن سد و دریاچه

۳)  تصفیه خانه آب و فاضلاب

۴) صنایع غذایی (ورودی آب مورد استفاده و نیز پسآب)

۵) صنایع شیمیایی (ورودی آب مورد استفاده و بخصوص پسآب)

۶) مانیتورینگ زیست محیطی

۷) مصارف تحقیقاتی

به روزترین تجهیزات پایش آنلاین مواد سمی در آب طراحی و تولید کمپانی آلمانی bbe-Moldaenke با بیش از ۳ دهه تجربه در این زمینه است. تجهیزات پایش آنلاین مواد سمی این کمپانی در مدلهای مختلف و با استفاده از ارگانیسمهای متفاوت طراحی و تولید میشود، در اینجا سه مدل از تجهیزات این کمپانی بصورت خلاصه تشریح شده است.

ویدئوی زیر توضیحاتی در رابطه با مدلهای مختلف پایش آنلاین مواد سمی ارائه میکند:

https://www.aparat.com/v/fwjk6

در صورت نیاز به توضیحات تکمیلی لطفا با شرکت مهندسین بدرآذین بنا بعنوان نماینده این کمپانی در ایران، تماس حاصل فرمایید:

۱)     دستگاه DaphTox II

در این دستگاه تعدادی دافنیا (گونه ای زئوپلانکتون موسوم به water flea) در محفظه ای مخصوص قرار داده میشود. رفتار بیولوژیکی این موجود زنده مانند سرعت شنا، ارتفاع حرکت، میزان جمع شدن آنها کنار هم، تعداد آنها، به طور آنلاین توسط دوربینی ویژه، رصد میگردد. سری زمانی این رفتار بیولوژیکی توسط دستگاه ثبت و مورد بررسی قرار میگیرد. الگوریتمهای منحصر بفردی برای تشخیص آنلاین هر گونه تغییر ناگهانی معنی دار در نرم افزار دستگاه اجرا شده است که هسته اصلی طراحی این تجهیز میباشد. در صورتیکه این رفتار این موجودات زنده، بدلیل وجود ماده سمی در داخل آب، دچار تغییرات ناگهانی شود، سیستم اعلام خطر، فعال شده و دستگاه به بررسی مجدد این رفتار و اندیکسهای سمیت می پردازد.

شایان ذکر است که دمای آب ورودی به سیستم، بصورت اتوماتیک کنترل میشود. در ضمن دستگاه دارای سیستم تغذیه اتوماتیک دافنیا میباشد. این دستگاه نیز دارای خروجیهای موردنیاز برای انتقال اطلاعات و اعلام خطر، نرم افزار برای انجام تنظیمات و ثبت داده ها،  صفحه LCD  برای نمایش ‌تمامی تنظیمات و داده ها وا علام خطرها میباشد. آب ورودی به محفظه قبل از ورود توسط سیستمهای التراسونیک میتواند فیلتر گردد.

یکی از مزیتهای این دستگاه عدم نیاز به تامین مواد مصرفی از خارج از کشور میباشد. دافنیا اولیه در داخل فضای اتاق معمولی قابل تکثیر بوده و در دوره های زمانی موردنظر میتوان از ذخیره دافنیای موجود در سایت کاربر استفاده کرد.

مزیت منحصر بفرد این دستگاه حساسیت بسیار بالای آن نسبت به کوچکترین تغییر کیفیت آب میباشد. در حال حاضر در بیشتر کشورهای اروپایی از این دستگاه برای پایش آنلاین انتشار مواد سمی در آب استفاده میشود. یکی از کاربردهای این دستگاه پایش آنلاین حضور مواد سمی در خروجی تصفیه خانه های فاضلاب میباشد.

دستگاه DaphToxII

۲)    دستگاه Algae Toximeter II

در این دستگاه از ریزجلبکی از رمره کلاس جلبکهای سبز به نام Chlorella Vulgaris  استفاده میشود. این دستگاه برای مواردیکه احتمال وجود سموم کشاورزی در داخل آب میرود، با توجه به اینکه سموم کشاورزی تاثیر مستقیمی روی فعالیت فتوسنتزی جلبکها میگذارد، بسیار مناسب میباشد. البته این گونه جلبک به کار رفته، مطابق تحقیقات عملی صورت گرفته در دنیا، به ۷۰ درصد سموم شناخته شده در دنیا حساسیت دارد. اما سریعترین واکنش را با توجه به ویژگیهای خود به سموم کشاورزی نشان میدهد.

سنسور بکار رفته در داخل این تجهیز، یک نوع اسپکتروفلوئورمتر منحصر بفرد است که در کنار تشخیص کلاسهای مختلف جلبک داخل آب، قادر به اندازه گیری فعالیت فتوسنتزی نمونه جلبک تزریق شده به نمونه آب میباشد. تجهیز دارای سیستم تغذیه و تمیز کننده اتوماتیک میباشد. خروجیهای موردنیاز، نرم افزار و نیز صفحه نمایش داده ها طراحی و تامین شده است.

۳)    دستگاه ToxProtect II

ارگانیسم مورد استفاده در این دستگاه ماهی میباشد. همانطور که میدانید، ماهی در چرخه تکامل موجودات زنده، جزو مهره داران و در مقایسه با باکتری، دافنیا و جلبکها،  نزدیکترین و شبیه ترین موجود زنده به انسان است و بالتبع سمومی که برای انسان خطرناکتر باشند، برای ماهی نیز خطرناک میتواند باشد.

این مهم را باید در اینجا اشاره کرده ارگانیسم باکتری لومنیسنت که مناسب آبهای شور است در مقایسه با ماهی فاصله زیادی با ویژگیهای انسان دارد و مناسب بیومانیتورینگ آب شرب نمیباشد.

بعنوان مثال، باکتری دارای شبکه عصبی نیست و بنابراین به سمومی که اعصاب را تحت الشعاع خود قرار میدهند حساسیت نشان نخواهد داد. ارگانیسم ماهی از نکته نظر بیولوژیکی و هم از نظر هزینه های پایین نگهداری و قابل دسترس بودن آن، مناسبترین گزینه برای مانیتورینگ آنلاین مواد سمی در آب در کشورما ایران است.

در دستگاه تاکس پروتکت II، تعدادی مسیر نوری در دو طرف محفظه اندازه گیری تعبیه شده است. ماهی در حالت عادی این مسیرهای نوری را قطع میکنند. میانگین این قطعی ها در دقیقه، نمایانگر وضعیت رفتار ماهی و در واقع سلامت آب میباشد.

در صورتیکه این تعداد قطعی ها کم و یا زیاد بشود سیستم اعلام خطر  به طور اتوماتیک شروع به کار میکند. در هنگام تایید اعلام خطر تمامی مسیرهای نوری قطع و یا نور آنها کم یا زیاد میگردد. در صورتیکه در آب مواد سمی وجود داشته باشد ماهیها به این تغییرات ، عکس العمل چندانی نشان نمی دهند.

این دستگاه دارای چراغ (سبز، قرمز و زرد) سیستم آژیر، سیستمهای انتقال اطلاعات و … میباشد.

خلاصه مشخصات فنی سیستمهای اعلام خطر وجود مواد سمی در آب