Познакомьтесь с Натали Муро, 18-летней студенткой из Колорадо, которая использовала ветровые волны и инвазивные растения для борьбы с токсичным цветением водорослей в реальном водоеме.
1 минута чтения
18-летний студент из Колорадо-Спрингс разработал устойчивое плавучее устройство, которое использует энергию ветровых волн и местные инвазивные сорняки для удаления токсичных цветений водорослей из пресноводных озер. Натали Муро, выпускница средней школы Уильяма Дж. Палмера, протестировала свой прототип в местном водоеме, который был закрыт для публики из-за серьезной вспышки токсичных сине-зеленых водорослей. Ее полевые испытания показали, что устройство удаляет почти все целевые цианобактерии, а также улавливает материал мертвых клеток, который в противном случае мог бы способствовать будущему цветению. Благодаря этому проекту Муро стал национальным финалистом конкурса Regeneron Science Talent Search 2026 года, старейшего и самого престижного конкурса по естествознанию и математике для старших классов в США, проводимого Обществом науки.
Использование волн и инвазивных сорняков
Вредное цветение водорослей происходит, когда цианобактерии, продуцирующие токсины, быстро растут в теплой воде, содержащей большое количество сельскохозяйственных стоков. Возникающие в результате водоросли могут угрожать запасам питьевой воды, убивать водную фауну и вызывать заболевания людей и домашних животных. Обычные методы лечения, такие как сульфат меди, также могут нанести вред окружающей среде, поскольку тяжелые металлы могут накапливаться в отложениях и поражать организмы, которые не являются частью целевого цветения. Муро искал более чистый подход, используя мягкий 3-процентный раствор перекиси водорода. Химическое вещество распадается на воду и кислород, не оставляя вредных синтетических побочных продуктов. Чтобы использовать лечение без электрических насосов и источника питания, она построила плавучий буй с внутренней трубой для хранения воды. Система использует естественные ветровые волны для перемещения устройства и медленного выброса контролируемого количества перекиси водорода в верхний слой воды. Однако уничтожение цианобактерий создает еще одну проблему. Когда мертвые микроорганизмы разрушаются, они выделяют питательные вещества обратно в воду. Эти питательные вещества могут питать новое цветение водорослей. Чтобы решить эту проблему, Муро использовал коровяк большой (Verbascum thapsus), инвазивное растение, которое широко растет вдоль обочин дорог в Колорадо. Она собрала траву и нагрела ее, чтобы получить биоуголь — пористый материал, похожий на древесный уголь. Она поместила биоуголь коровяка в мешки из мелкой сетки, прикрепленные к бую. Поскольку перекись водорода убивала цианобактерии, пористый биоуголь улавливал и удерживал мертвый органический материал, удаляя его из воды, прежде чем он успел утонуть и разложиться.
Полевые испытания в закрытом пласте
Улучшив конструкцию посредством лабораторных испытаний, Муро применил устройство в полевых условиях. Она получила разрешение протестировать его в близлежащем водоеме, который был закрыт представителями здравоохранения из-за высокого уровня токсичности. Согласно сводкам технических исследований, задокументированных Обществом науки и Международной научно-технической ярмаркой (ISEF), лабораторные и полевые испытания показали, что выбранная Муро доза перекиси водорода снижает количество целевых цианобактерий, таких как Dolichospermum, на 99 процентов в течение 48 часов по сравнению с необработанными образцами. Анализы воды также показали, что полезные, нецелевые водные микроорганизмы не пострадали в период лечения. В то же время биоугольная сетка Great Mullein захватила до 96 процентов плавающего органического материала. Вместе эти две части системы снизили уровень бактерий, оставив воду чище и прозрачнее. В профиле, опубликованном Science News Explores, Муро сказала, что ей особенно приятно перенести свою работу из лаборатории в настоящую озерную среду. «Мне очень понравилось, что у меня появилась возможность тестировать [my device] в водоеме рядом с моим домом, — сказала Натали. — Это была моя цель — действительно иметь возможность перенести свои исследования из лаборатории в полевые условия».
От вдохновения Netflix до национальных наград
Интерес Муро к экологической инженерии начался необычно. Ее интерес к морским системам и механике волн впервые возник после просмотра популярной драмы Netflix «Внешние берега», действие которой происходит на побережье Атлантического океана. После работы над проектами по использованию волновой энергии в первые школьные годы один из ее учителей посоветовал ей применить свой интерес к гидротехнике к экологическим проблемам, затрагивающим внутренние районы Колорадо. Создание плавучего устройства потребовало месяцев исследований и сотрудничества. Муро связалась с академическими экспертами, чтобы улучшить свои химические формулы и инженерные планы. «Люди», — сказала Натали, когда ее спросили о наиболее важных ресурсах, лежащих в основе ее проекта. «Я отправила холодные электронные письма многим профессорам… с просьбой встретиться со мной в Zoom, чтобы я мог поделиться с ними некоторыми идеями». Ее мать, Сара Муро, также оказывала важную поддержку на протяжении всего процесса тестирования. «Она была рядом ранним утром и поздно вечером, при каждом успехе и каждой неудаче. И я абсолютно не смог бы сделать это без ее поддержки и поощрения», — сказал Муро.Помимо работы в области экологического проектирования, Муро является скаутом-орлом, возглавляет школьную команду на олимпиаде по наукам и участвует в университетских соревнованиях по футболу, футболу, теннису и плаванию. Когда ее спросили, какой совет она дала бы молодым ученым, заинтересованным в научных конкурсах, Муро подчеркнула важность проявления инициативы. «Никогда не узнаешь, если не попробуешь», — сказала Натали. «Совершая такие прыжки и проявляя смелость подходить к людям, вы продвинетесь дальше в своих исследованиях.«Поскольку водоочистные сооружения по всему миру ежегодно тратят миллионы долларов на борьбу с сезонным цветением водорослей, недорогой буй Муро, работающий на волнах, может предложить общинам простой и масштабируемый способ восстановления поврежденных озер без добавления в воду вредных химикатов.
