Использование звука для защиты водной жизни
Крупные грузовые суда, ежедневно заходящие в залив Ньюарк, привозят не только контейнеры. Из их балластных цистерн могут попадать миллионы галлонов воды, кишащей мелкими морскими организмами из далеких портов.
Эти водные «безбилетники», иногда приживающиеся в местных водах Нью-Джерси, могут наносить ущерб рыболовству и засорять водозаборные трубы водоочистных сооружений и электростанций.
В результате Береговая охрана США обязала суда обрабатывать балластную воду для уничтожения организмов. Однако наиболее распространенные методы — химические (требующие утилизации реагентов) или ультрафиолетовое излучение (неэффективное в мутной воде).
Профессор Университета Монтклер работает над устройством, которое решает эти проблемы с помощью звуковых волн.
«Ультразвук обладает особыми свойствами и уже используется как дезинфицирующее средство для контроля нежелательных организмов, например, бактерий в лабораториях или хирургических условиях», — говорит профессор Мейин Ву, биолог и директор Института реки Пассаик. — «Его применяли для дезинфекции бассейнов и питьевой воды».
Локальные инвазивные виды:
- Азиатский береговой краб появился в Нью-Джерси в 1988 г. и распространился до Новой Англии и Северной Каролины. Размножается очень быстро.
- Зеленый краб (завезен из Европы век назад) распространился до Мэна, нанося ущерб промыслу моллюсков.
- Китайский мохнаторукий краб (новый захватчик) обнаружен в реке Гудзон. Его норы ускоряют эрозию берегов.
- Азиатская корбикула (моллюск) распространилась по США, включая реку Пассаик. Может образовывать скопления до 20 000 особей на м², конкурируя с местными видами.
- Зебровая мидия, опустошившая Великие озера, в Нью-Джерси пока не обнаружена, но за ее появлением следят.
Правило Береговой охраны об обработке балластной воды применяется к новым судам (после декабря 2013 г.) и к старым — с начала их первого докования после января 2016 г.
С 2004 года суда обязаны заменять балластную воду в море, но метод ненадежен: организмы могут оставаться в осадке на дне танков, а сам процесс опасен (несколько судов перевернулись) и невозможен в шторм.
Стандартные контейнеровозы могут перевозить более 5 млн галлонов балластной воды, крупные нефтяные танкеры — в 10 раз больше. До 3200 судов ежегодно заходят в порты Нью-Йорка и Нью-Джерси.
Стоимость установки системы обработки — $1–2 млн на судно, плюс потери от простоя в несколько месяцев.
Идея Мейин Ву родилась при исследовании борьбы с водяным орехом (инвазивное растение) на озере Шамплейн. Она обратилась к физику Джунру Ву (не родственнику), изучавшему ультразвук 25 лет.
«Он может быть очень полезен для уничтожения бактерий в молоке и яблочном сидре», — сказал Джунру Ву.
Ультразвук должен был разрушать воздушные полости, удерживающие растение на плаву. Лабораторные тесты сработали, но обработать озеро площадью 500 кв. миль было нереально.
Для привлечения финансирования исследователи адаптировали метод для борьбы с инвазивными видами из балластных вод и получили федеральный грант в $673 000.
Устройство BallastSolution похоже на стилизованного металлического дикобраза. Оно пропускает воду через трубу, подвергая ее воздействию звуковых волн частотой выше слышимого человеком диапазона.
В течение последних полутора лет устройство тестировали на личиночных стадиях многих инвазивных видов и комаров. Оно уничтожает 99% организмов в воде при воздействии в течение 10–20 секунд.
Исследователи ведут переговоры с потенциальными инвесторами.
«Основной интерес судовладельцев — купить работающую технологию, — говорит Дуглас Шнайдер из Всемирного совета по судоходству. — Им нужна уверенность в ней, учитывая высокую стоимость. Если акустическая обработка сработает, у нее определенно будет рынок».