Водятся ли в Татарстане фламинго?
Как устроено научно-исследовательское судно экологов республики — самое усовершенствованное в России
В распоряжении экологов Татарстана есть уникальный корабль — научно-исследовательское судно «Фламинго». С виду обычный катер, не самый новый (1991 года постройки), он, тем не менее, на сегодняшний день остается самой мощной речной плавучей лабораторией в России, как утверждают разработчики его «начинки». На днях он вышел в первый рейс после новой тотальной модернизации программно-аппаратного и лабораторного комплекса. Корреспондент «Реального времени» побывала на борту «Фламинго» и расспросила экологов о том, как он устроен.
На что охотится «Фламинго»
Научно-исследовательское патрульное судно «Фламинго», построенное в 1991 году, было передано в распоряжение Министерства экологии и природных ресурсов Татарстана в 1996-м. Как рассказывает Ольга Манидичева, заместитель министра экологии и природных ресурсов РТ, это был один из первых кораблей в России, способный проводить масштабное гидрофизикохимическое исследование крупных водных объектов. С самого начала его задачами было исследование и мониторинг Куйбышевского и Нижнекамского водохранилищ.
Суть работы «Фламинго» — курсировать по водной глади, отбирать пробы в непрерывном режиме, прямо на месте их анализировать (для этого на корабле оборудована автоматизированная химическая лаборатория), выстраивать графики и строить карты (все эти возможности есть в программно-аппаратном комплексе корабля). Таким образом, прямо на месте в режиме реального времени вырисовывается динамическая, полная картина состояния водной среды. Это бывает особенно важно, чтобы контролировать качество воды в местах сброса с очистных сооружений; там, где происходит трансграничный перенос водных масс; на местах впадения крупных рек друг в друга; во время инцидентов на воде; для пресечения незаконной добычи природных ресурсов на водных объектах. Словом, везде, где нужен непрерывный контроль состояния воды и быстрый, но максимально полный анализ ситуации.
Ольга Манидичева, заместитель министра экологии и природных ресурсов Татарстана, объясняет:
— Мониторинг качества водных объектов особенно важен в свете тех проектов, которые сегодня выполняются в рамках нацпроекта «Экология»: масштабная модернизация очистных сооружений, проект «Оздоровление Волги» и другие крупные начинания, связанные с контролем водной среды. «Фламинго» позволяет и находить глубоководные сбросы сточных вод, и исследовать их качество. Видеокамеры могут фиксировать нарушения прямо на ходу. Гидрохимические и гидрофизические показатели снимаются в режиме реального времени с построением карт и дальнейшим их анализом в вычислительном центре. Все это позволяет оперативно принимать управленческие решения для улучшения качества водных объектов нашей республики.
28 миллионов на апгрейд
Корабль претерпел уже две глубокие модернизации — в 2007 и в 2022 годах. Новый апгрейд (за счет целевых средств из бюджета республики) обошелся в 28 миллионов рублей: 10 миллионов ушло на реконструкцию самого судна, 18 — на обновление оборудования.
Научно-исследовательский «организм» «Фламинго» разрабатывала группа компаний NAEKO (Санкт-Петербург), которая с 1967 года создает судовые природоохранные комплексы и системы для контроля качества окружающей среды. Представитель компании Алексей Булыгин утверждает, что все элементы системы — и программное обеспечение, и измерительные системы, и система забора проб — разработаны и производятся в России. Все средства измерения и приборы внесены в государственный реестр и имеют все необходимые свидетельства.
Алексей Булыгин рассказывает, что это судно — единственное в России, которое оснащено аппаратно-измерительным комплексом подобного уровня:
— Татарстан — один из лидеров, он одним из первых заказал подобную систему еще в девяностых годах прошлого века. Но технологии не стоят на месте, поэтому мало такой аппаратно-измерительный комплекс заказать — его нужно обновлять. И сегодня мы можем говорить о том, что Татарстан обладает самой современной, уникальной и единственной в России передвижной водной лабораторией. «Фламинго» с его комплексом, модернизированным в 2022 году, — самое передовое, можно сказать, образцово-показательное судно.
Разработчики рассказывают, что с 1990 года было введено в эксплуатацию несколько десятков подобных комплексов. Сейчас эксплуатировать их остались Калининград, Москва, Казань и Иркутск. Есть еще комплекс в Севастополе, разработанный под нужды Минобороны. Остальные вовремя не проходили модернизацию, и постепенно эти корабли ушли в утиль. А снятое с них устаревшее оборудование в разных регионах используют по-разному. Например, в Астрахани программно-аппаратный комплекс переместили в стационарную лабораторию и проводят там анализы взятых на воде проб. Таким образом, всего в России сегодня осталось работать только пять таких передвижных лабораторий — и татарстанский «Фламинго» эволюционировал дальше всех.
Комплекс делится на три основных сектора: спуско-подъемное устройство, химическая лаборатория и «мозг» судна — вычислительный центр.
Механическая «рука» со множеством пальцев
Спуско-подъемное устройство смонтировано на носу «Фламинго». Оно похоже на механическую руку — правда, и суставов, и пальцев в ней побольше, чем в человеческой. Перед тем как корабль отправляется в путь, оператор снимает защитные колпаки с датчиков, нажимает на рычаг — и «рука» разворачивается, разгибается, опуская «кисть» в воду на глубину до 130 см от поверхности воды.
На устройстве смонтированы датчики, которые снимают гидрофизические показатели воды и передают информацию в «командный пункт» — в вычислительный центр. Изменение водной среды контролируют шесть датчиков: температуры, электропроводности, еН, рН, растворенного кислорода, гидростатического давления и солености. Здесь же находится мутномер: он контролирует прозрачность воды.
Дальше на «руке» установлены ультразвуковые зонды для исследования толщи воды. Они определяют аномалии водной среды, ее возмущение: выпускают лучи по направлению судна вперед и по бортам. Есть еще один канал в днище судна. Таким образом, ультразвуковая «картина мира» отображается вокруг «Фламинго», за исключением кормового направления.
Один из главных «пальцев» механической «руки» — система непрерывного пробоотбора. Она постоянно забирает воду и подает ее в химическую лабораторию: для этого вдоль судна прямо в лабораторный отсек протянута магистраль из трубок, сделанных из химически инертных материалов. Инертность — одно из важнейших условий, ведь нужно, чтобы проба дошла до анализатора, не изменив своего химического состава.
Лабораторные датчики одновременно могут вести непрерывный анализ по восьми показателям. А всего в лаборатории можно анализировать воду по 15 параметрам. Набор из восьми веществ определяет оператор, исходя из задач и известного антропогенного воздействия на водные экосистемы Татарстана. В зависимости от изменения задач, параметры можно перекомпоновать, убрав те из них, которые не интересуют экологов здесь и сейчас, и добавив те, к которым нужно присмотреться.
— Но если происходит что-то особенное — например, аппаратура показывает подозрительную замутненность, судно можно остановить, отобрать зондом пробы и передать их на более детальный, развернутый анализ в лабораторию, — рассказывает Ольга Манидичева.
А еще в составе спуско-подъемного устройства есть регистратор нефтяной пленки. Если на поверхности воды появляется нефтяная пленка, берется ее проба, измеряется толщина и рассчитывается площадь покрытия воды, происходит картирование. На основании этих данных потом будет рассчитана величина нанесенного ущерба.
Химическое «сердце» корабля
Вода по системе пробоотборной магистрали подается в химическую лабораторию, оборудованную на судне. Здесь сначала проводится подготовка проб: вода фильтруется и смешивается с химическими реагентами для анализа. После этого в поточно-инжекционном анализаторе автоматически идет определение количества химических элементов в воде. В стойку собраны одновременно восемь анализаторов. Работают они автоматически: проводят измерение, отдают данные онлайн в вычислительный центр в непрерывном режиме прямо на ходу. Данные подаются каждые три минуты, таким образом строится непрерывный график с достаточно высокой детализацией.
В лаборатории организовано комфортное рабочее место химика: он контролирует работу приборов, следит за результатами и обеспечивает наличие необходимых реагентов в анализаторе. Гордость экологов в том, что лаборатория обновлена целиком и полностью, начиная от напольного покрытия и заканчивая специализированной мебелью. Не говоря уже о технике: новые анализаторы работают и быстрее, и точнее, и обращаться с ними химику становится все проще и удобнее.
Данные передаются в вычислительный центр: там они анализируются, обсчитываются, картируются.
— Смысл всего комплекса в том, чтобы обнаружить аномалию, зафиксировать ее, проанализировать, сделать пространственную картинку по накоплению элементов на карте и передать информацию в береговые службы. К примеру, если на участке прохождения «Фламинго» зафиксирован сброс загрязняющих веществ в воду, судно встанет и проведет анализ вокруг этого места. Аналитик на своем экране по гидролокатору увидит возмущенную водную среду. Будут сняты показатели, чтобы определить причину аномалии. Ведь не всегда это антропогенное воздействие — изменение параметров воды может быть связано и с природными процессами. Все это внимательно анализируется и изучается. На шести экранах в вычислительном центре отображается, что происходит. Таким образом, составляется полная картина состояния воды, — рассказывает Ольга Манидичева.
И еще один важный момент: после того как пробы исследованы, вода должна быть сброшена назад в реку. И чтобы она уходила чистой, в лаборатории установлена специальная система ее очистки от реагентов после проведения анализа.
Как устроен «мозг» «Фламинго»
Вычислительный центр — это идеологическое и аналитическое ядро судна. Разработчики комплекса сразу отмечают: «Фламинго» не чужд кибербезопасности. Вся информация, которая собирается комплексом, имеет соответствующий гриф секретности, поэтому установлена специальная система защиты, чтобы ее никто не мог получить и скачать.
Здесь стоят три компьютера, к каждому подсоединены два монитора. Один компьютер отвечает за видеокамеры, которые обеспечивают обзор в 360 градусов вокруг судна, и за передачу данных по интернету в береговой центр.
Другой компьютер отображает ультразвуковые сигналы. В отличие от предыдущей итерации комплекса, здесь появились датчики по левому и правому борту. Сигнал стал более детализированный, обзор заметно улучшился. А еще на этом компьютере отображаются данные метеостанции, которая тоже установлена на судне: она мерит температуру, влажность, осадки, давление, скорость и направление ветра.
Раньше на «Фламинго» не было возможности отслеживать суда, которые проходят по акватории. Теперь такая система установлена в программно-аппаратный комплекс. С ее помощью можно увидеть, какое судно проходит рядом, зарегистрировано ли оно в системе судоходства. Строится траектория его движения, и при необходимости «Фламинго» может пойти за ним некоторое время, чтобы отследить все параметры изменения воды под этим кораблем. Это нужно, чтобы контролировать подсланевые воды и проверить, не сбрасывает ли судно загрязнители в реку. Таким образом, идет моментальная фиксация и определение того, какие оно источает загрязняющие сбросы.
Еще одна точка применения системы отслеживания судов связана с пресечением незаконной добычи полезных ископаемых на воде. У Минэкологии есть данные обо всех выданных лицензиях на такую добычу. И если «Фламинго» видит, к примеру, что посреди водохранилища стоит неопознанное судно, которое беззастенчиво намывает гравий безо всяких разрешений (или с разрешением, но не там), все фиксируется — благо на корабле есть комплекс видеокамер. Информация немедленно отправляется в министерство, и на место нарушения высылаются специалисты надзора.
Прямо по карте руководитель экспедиции может строить маршрут движения — он отображается у капитана корабля в ходовой рубке.
«Фламинго» будет работать по всей республике
Вычислительный центр позволяет проводить анализ, строить распределение растворенных веществ, строить температурные карты и распределения по всем измеряемым параметрам. По итогам работы формируются цифровые архивы и передаются в береговой центр по системе передачи данных.
Судно может работать в непрерывном режиме восемь часов. Маршрут его следования определяется в зависимости от установленной программы исследований.
— В этом году задача — провести несколько экспедиционных выездов. Плюс вести мониторинг по точкам, которые внесены в программу с 2014 года. Если произойдет какая-либо критическая ситуация на воде — «Фламинго» отправится и туда тоже. Судно может быть привлечено для картирования, отбора проб, оперативной передачи информации о том, в какую сторону идет пятно загрязнителя, — объясняет Ольга Манидичева.
В этом году «Фламинго» можно будет увидеть на всех крупных водных объектах Татарстана: это точно будет весь бассейн Куйбышевского водохранилища — запланировано пройти по нему около 380 километров хода. Исследуют экологи и Нижнекамское водохранилище. Кроме того, судно будет работать в конкретных точках: есть территориальная система мониторинга, разработанная Институтом проблем экологии и недропользования, и в соответствии с ней нужно отслеживать состояние воды в определенных локациях. Это Куйбышевское водохранилище выше Зеленодольска; устья Свияги, Камы и Казанки; Куйбышевское водохранилище километром выше водозабора Казани и ниже Казани; Кызыл-Байрак и Тетюши.
Итак, экологи Татарстана с гордостью показали нам свой корабль — уникальную плавучую лабораторию, равной которой нет нигде в России на сегодняшний день. Если случится беда — разлив нефти или мазута, сброс токсичных веществ или другая подобная ситуация — «Фламинго» прилетит на помощь. Но экологи подчеркивают: «Фламинго» — научно-исследовательское судно, главной функцией которого остается не столько надзор, сколько сбор данных для лучшего понимания и полноценного анализа ситуации на водных объектах.