«Живой сенсор»: разработка биотест-системы «ЭкоТест» для оценки загрязнения талой воды

Идея проекта

Можно ли оценить загрязнение снега по тому, как на талую воду реагирует живой организм?

Мы предлагаем разработать «ЭкоТест», настольную систему для оценки биологического воздействия талой воды с помощью кресс-салата. Она объединит специальный бокс для выращивания растений и фотофиксацию их роста. Это поможет проводить эксперименты в одинаковых условиях и точнее сравнивать результаты разных проб.

Наша цель не только изучить загрязнение снежного покрова, но и создать инструмент для доступного и более объективного биотестирования.

Какую проблему решает проект

Снег накапливает загрязняющие вещества из воздуха и окружающей среды. Во время таяния они могут попадать в почву и водоёмы. Поэтому важно оценивать состояние снежного покрова, особенно в городской среде.

Для этого используют химический анализ. Он позволяет определить содержание конкретных веществ, но требует оборудования, реактивов и времени. При этом наличие отдельных загрязнителей не всегда отражает их общее биологическое воздействие.

Дополнить химический анализ может биотестирование. Для него мы выбрали кресс-салат. Его семена быстро прорастают, а длину корней и побегов можно измерить и сравнить.

Проблема в том, что такие исследования часто проводят вручную. На рост растений влияют освещение, температура и другие условия. Ручные измерения тоже могут быть неточными. Из-за этого результаты разных экспериментов сложно сопоставлять.

В предыдущем исследовании химические реакции не выявили определяемых ионов тяжёлых металлов в трёх образцах. Различия между участками установить не удалось. Это не означает, что вода была полностью чистой. Результат показал, что выбранных методов недостаточно для комплексной оценки проб.

Что мы предлагаем

Мы разработаем настольный бокс, который позволит выращивать кресс-салат в одинаковых условиях и фиксировать его рост.

В конструкции предусмотрим одинаковое освещение и фиксированное положение камеры. Для всех образцов установим единые условия проведения эксперимента. Это поможет уменьшить влияние внешних факторов и повысить сопоставимость результатов.

Для исследования планируется отобрать снег на нескольких участках Хабаровска. Это могут быть территории вблизи автомобильных дорог, лесопарковые зоны и другие участки с разной предполагаемой антропогенной нагрузкой.

После таяния снега пробы будут использоваться для выращивания кресс-салата. Контролем послужит дистиллированная вода. Количество семян, объём жидкости и продолжительность наблюдения будут одинаковыми.

В установленные сроки мы будем фотографировать растения с фиксированного расстояния. По снимкам измерим длину корней и побегов, оценим всхожесть и другие показатели роста. Затем сравним результаты разных проб.

Дополнительно планируется провести химический анализ по выбранным показателям. Это позволит сопоставить реакцию растений с результатами лабораторных исследований.

Что мы создадим

Главный результат проекта — работающий прототип биотест-системы «ЭкоТест».

Вместе с ним мы подготовим методику проведения эксперимента, правила фотофиксации и измерения растений, а также рекомендации по использованию бокса.

Разработка не предполагает создания специального программного обеспечения. Основной акцент будет сделан на конструкции установки и стандартизации исследования.

В чём особенность разработки

«ЭкоТест» позволит перейти от простого наблюдения за растениями к измерению конкретных показателей. Фотографии сохранят результаты эксперимента и дадут возможность повторно проверить измерения.

Система также объединит биотестирование и химический анализ. Первый метод покажет, как исследуемая вода влияет на рост растений. Второй поможет определить содержание выбранных загрязняющих веществ. Вместе они дадут более полное представление о свойствах проб.

В ходе испытаний мы проверим воспроизводимость измерений, оценим затраты времени и материалов, а также определим ограничения метода.

Кто сможет использовать систему

Разработка предназначена для школьников и студентов, преподавателей биологии, химии и экологии, учебных лабораторий и экологических кружков.

Бокс поможет проводить исследования без сложной экспериментальной установки. Единую методику можно будет использовать в разных проектах и сравнивать полученные результаты.

Планируемые результаты

С 1 февраля по 31 мая команда планирует изготовить прототип, разработать методику исследования и проверить систему на пробах талой воды.

По итогам проекта мы рассчитываем получить:

• работоспособный настольный бокс;
• протокол проведения биотестирования;
• методику фотофиксации и измерения роста кресс-салата;
• результаты экспериментов с пробами талой воды;
• оценку воспроизводимости измерений и ограничений системы.

Дальнейшее развитие

В дальнейшем «ЭкоТест» можно будет усовершенствовать. Например, добавить автоматическую обработку фотографий и расширить набор измеряемых показателей.

Проект объединяет экологическое исследование и создание практического инструмента. Его результатом станет не только информация о состоянии отдельных проб талой воды, но и основа для проведения новых исследований по единой методике.

На страницу проекта