вода - Blog Posts
Давайте узнаем о солнечной энергии
Мы можем собирать энергию солнца для запуска машин, компьютеров и т. Д.
Люди хотят быстро передвигаться, согреться, освещать ночь и посмотреть Netflix. Но энергия для вождения машин, обогрева домов, включения света и стриминговых шоу должна откуда-то поступать. Во многих случаях он поступает из ископаемого топлива. Однако бензин и уголь создают парниковые газы, которые способствуют изменению климата. Нужны другие источники энергии.
Одно из них - солнце. Альтернативой ископаемым видам топлива является солнечная энергия. Эти большие панели, покрывающие крышу вашего соседа, - типичный пример солнечной энергии. Эти панели покрыты фотоэлектрическими элементами, которые преобразуют световую энергию в электричество, собирая фотоны. Фотоны - это крошечные частицы света. Они возбуждают отрицательно заряженные электроны в солнечной панели. Электроны отрываются от атомов, к которым они прикреплены. По мере движения электроны создают электричество. Улавливание этого электричества помогает нам приводить в действие наши машины, компьютеры и многое другое.
Ученые пытаются улучшить производство солнечной энергии разными способами, в том числе за счет повышения ее эффективности. Некоторые работают над прозрачными солнечными панелями, которые могут собирать энергию из теплиц. Другие создают солнечные сети, которые также могут очищать питьевую воду. А некоторые проектируют солнечные электросети, которые можно покрасить на любой поверхности.
Инженеры сконструировали устройство, которое не только вырабатывает электричество от солнца, но и перегоняет пресную воду из морской. Солнечные фермы, которые устанавливают такие системы «два к одному», могут помочь удовлетворить растущий мировой спрос на питьевую воду, одновременно обеспечивая полезную мощность.
Пэн Ван, Венбин Ван и Юсуф Ши подали заявку на патент на новую концепцию. Они являются частью команды из 11 человек, которая разработала новое устройство. Все работают в Университете науки и технологий короля Абдаллы в Тувале, Саудовская Аравия. Они описали свое новое устройство онлайн 9 июля в Nature Communications.
Солнечная батарея является сердцем новой системы. Такие клетки собирают солнечный свет для производства электричества. Однако часть падающего света превратится в тепло. Новая система собирает это отработанное тепло для испарения морской воды. Этот водяной пар проходит через пористую мембрану из пластика. Это отфильтровывает загрязнения, в том числе соль. По сути, это система опреснения. Таким образом, жидкость, которая конденсируется с другой стороны, будет чистой пресной водой.
Удаление соли из воды «не влияет на выработку электроэнергии [солнечными батареями]», - объясняет Пэн Ван. Он инженер и ведущий автор нового исследования. «В то же время, - добавляет он, - эта система дает вам дополнительную пресную воду».
Такое решение сразу двух больших проблем «отличная идея», - говорит Цзюнь Чжоу. Он специалист по материалам в Хуачжунском университете науки и технологий в Ухане, Китай. Чжоу не участвовал в новом проекте.
Перспективы системы
На данный момент исследователи короля Абдаллы сообщили о лабораторных испытаниях с использованием прототипа или ранней экспериментальной версии устройства. Они освещали его лампой, свет которой имитирует солнечный свет. Новая система преобразовывала около 11 процентов получаемого света в электричество. Это неплохо. Солнечные элементы, продаваемые сегодня, обычно преобразуют от 10 до 20 процентов солнечного света, который они поглощают, в полезную энергию.
Команда Вана также проверила, насколько хорошо их система очищает воду. Они питали его соленой и грязной водой, содержащей токсичные тяжелые металлы. Их результаты показывают, что устройство диаметром около метра (39 дюймов) может перекачивать около 1,7 килограмма (3,7 фунта) чистой воды в час. Для сравнения: галлон (3,8 литра) воды весит 8,4 фунта (3,8 кг).
«Это действительно хорошая инженерная работа, - говорит Джордж Ни о проекте. Он инженер, который не участвовал в новом исследовании. Однако он работал над опреснением воды, будучи аспирантом Массачусетского технологического института.
«Следующий шаг: как вы собираетесь это развернуть?» - говорит Ни. «Это будет на крыше? Если да, то как получить к нему источник воды? Если он будет [плавать] в океане, как вы его удержите, чтобы его не опрокинули волны? Все это нужно будет решать.
Мокрые прибрежные почвы - почему их любят экологи
Эти водно-болотные угодья могут фактически снизить некоторые последствия изменения климата.
Прибрежные водно-болотные угодья, подобные этому в Южной Каролине, не только красивы, но и функциональны. Они могут помочь противостоять некоторым последствиям изменения климата и сильных штормов.
Катрина. Харви. Лаура. Сэнди. Мария. Для некоторых это могут быть просто имена. Для других они напоминают о полном разорении. Эти имена носят некоторые из самых разрушительных штормов, обрушившихся на Северную Америку. Каждый причинил ущерб на миллиарды долларов зданиям, дорогам и другому имуществу. Люди умирали в паводках. Многие прибрежные районы еще не восстановились.
Этот пляжный домик в 2005 году был разрушен ураганом Катрина из-за сильного ветра и прибрежного наводнения.
Разрушительная сила шторма проистекает из его ветров. Сильные порывы ветра не только сносят предметы, но и вызывают массивные волны, называемые штормовыми нагонами. Это стремительно поднимающаяся вода, которая устремляется к берегу, сметая деревья, машины и почти все на своем пути. Штормовые волны могут затопить здания, захватив людей внутри или заставив их забраться на крыши, где они ждут спасения.
Что, если бы существовал способ замедлить эти штормы, не дать им обрушить береговую линию своей грубой силой? Оказывается, есть - если мы позволим природе делать свое дело.
Прибрежные водно-болотные угодья являются ключом к гашению больших волн. Они обеспечивают защиту от наводнений и критическую среду обитания для молоди рыбы и других морских существ. Они помогают стабилизировать климат, улавливая углерод. И они критически важны для побережий в условиях повышения уровня моря.
Противостоять штормам
Водно-болотные угодья - это больше, чем просто заболоченная земля. Это экосистемы растений и животных, процветающие в районах, которые хотя бы часть года затопляются. Прибрежные болота часто представляют собой травянистые болота. Более теплые районы могут поддерживать мангровые заросли. Эти деревья растут прямо вдоль береговой линии, их длинные, похожие на ходуля корни уходят в воду. Эти корни являются важной средой обитания для рыб, креветок и других морских животных. Они также задерживают ил и другие отложения, защищая их от эрозии и застраивая береговую линию.
Анна Армитидж - морской биолог из Техасского университета A&M в Галвестоне. Там она изучает береговую линию Мексиканского залива. В эту местность регулярно обрушиваются ураганы. Она и ее команда создали учебные площадки со случайно расположенными участками болота и мангрового дерева. По мере повышения температуры мангровые заросли расширяются. Команда хотела узнать об экологических изменениях, которые происходят, когда мангровые заросли уступают место болоту. Но в 2017 году их сюжеты напрямую пострадали от урагана Харви. В то время ураган Харви был штормом 4-й категории, и его скорость достигала 217 километров (135 миль) в час. Мероприятие предоставило уникальную возможность изучить, как различные типы водно-болотных угодий переживают сильный шторм.
Исследователи выяснили, что заболоченные земли защищены довольно хорошо. Штормовой нагон полностью накрыл траву. Это защищало их от разрушительных ветров. «Прямо вдоль береговой линии была эрозия», - говорит Армитидж. Но всего в 10 метрах (33 фута) болотные растения были в порядке. Армитаж отмечает, что если бы они находились под водой дольше, растения могли бы утонуть. Но штормовой нагон Харви длился недостаточно долго, чтобы убить эти растения.
Высокая вода также защищала более короткие мангровые заросли. Но деревья выше 2,5 метра (8,2 фута), росшие прямо у кромки воды, не были полностью затоплены. Сильный ветер ломал над водой ветки и сдирал с них листья. Эти районы начали зарастать через два месяца после урагана. Но они еще не полностью отросли. «Похоже, что полное восстановление мангровых зарослей займет больше двух вегетационных сезонов», - говорит Армитаж.
И болота, и мангровые заросли помогают уменьшить внутренние наводнения. «Мангровые заросли могут уменьшить штормовой нагон, потому что они выше, - говорит Армитидж. «Но их рост также делает их более уязвимыми для урона от шторма». Она заключает, что преимущества обоих типов водно-болотных угодий примерно равны.
«Прибрежные водно-болотные угодья необходимы для защиты от наводнений во время сильных штормов», - говорит Сиддхарт Нараян. Он работает прибрежным инженером в Университете Восточной Каролины в Гринвилле, Северная Каролина.Он и группа исследователей со всего мира использовали компьютерную модель, чтобы понять, насколько важны болотистые водно-болотные угодья. (Компьютерная программа, такая модель, использует математику, чтобы предсказать, как может разворачиваться сложное реальное событие.)
Модель Нараяна не включала водно-болотные угодья в том виде, в каком они существовали 100 лет назад. Они были намного больше, чем сегодня. Прибрежные водно-болотные угодья во всем мире сокращаются в течение последнего столетия. По словам Нараяна, все, что мешает их взаимодействию с окружающей средой, может представлять для них опасность. Он отмечает, что это может включать изменения потока, температуры или солености воды. Последнее - серьезная проблема. Если слишком много пресной - или соленой морской воды - попадет в заболоченные места, это может убить растения, которым для процветания нужно ровно столько соли.
Осадки водно-болотных угодий также размываются от постоянного волнения. По словам Нараяна, в прошлом весенние паводки заменяли отсутствующие отложения. Набухшие реки уносили наносы вниз по течению, накапливая их по пути. Таким образом была восстановлена песчаная база для заболоченных территорий вдоль рек. Он также построил широкие дельты, которые образуют место, где реки встречаются с морем.
Но люди изменили реки, чтобы предотвратить наводнения. Плотины задерживают отложения, задерживая их выше по реке. Берега рек часто укрепляют бетоном, чтобы предотвратить их эрозию. Эти изменения остановили основной поток богатых питательными веществами наносов в дельты рек и поддерживаемые ими водно-болотные угодья.
Другие угрозы для водно-болотных угодий более прямые. Люди заполняют их, чтобы построить дома, рестораны или гостиницы. Они используют химические вещества, убивающие сорняки и вредителей. Затем они могут смыть вниз по течению, нанося вред растениям и животным по пути. Строительство дорог может перекрыть поток воды. Сильные штормы могут убить растения водно-болотных угодий, вырубая каналы, позволяющие морской воде перемещаться слишком далеко вглубь суши. В других случаях, отмечает Нараян, штормовые нагоны могут быть на удивление полезными, осаждая отложения, которые помогают водно-болотным угодьям простираться в океан.
Нараян объясняет, что для выживания прибрежным водно-болотным угодьям необходимо пространство. Для водно-болотных растений необходимо определенное количество соли в воде - слишком много или слишком мало соли их убьет. Это создает еще одну проблему: по мере изменения климата на Земле уровень моря повышается, в результате чего соленая вода продвигается дальше вглубь суши.
Растения водно-болотных угодий реагируют на повышение уровня моря «вертикальным ростом, а также перемещением к суше», - говорит Нараян. Они стараются «оставаться в том же диапазоне приливов и отливов, к которому они привыкли». Но для этого требуется место, отмечает он. И во многих местах искусственные барьеры препятствуют движению водно-болотных угодий. «В результате эти живые водно-болотные угодья в конечном итоге прижимаются к твердой береговой линии и тонут», - говорит он, когда уровень моря поднимается.
Как именно повышение уровня моря повлияет на прибрежные водно-болотные угодья, оставалось загадкой. Но недавнее исследование австралийских ученых вселяет надежду. Керрили Роджерс - прибрежный ученый из Университета Вуллонгонга. Это в Новом Южном Уэльсе, Австралия. Ее команда считает, что повышение уровня моря может сыграть свою роль в борьбе с изменением климата. Роджерс объясняет, что они делают это, заставляя прибрежные водно-болотные угодья накапливать углерод под землей и внутри живых растений.
Команда сравнила углерод, хранящийся в отложениях 345 прибрежных водно-болотных угодий. Они были на всех континентах, кроме Антарктиды. Некоторые были там, где уровень моря быстро повышается. В других случаях уровень воды был в основном стабильным. Они обнаружили, что там, где уровень моря поднимался, прибрежные заболоченные территории собирали больше отложений и углерода. «Пока растения могут выжить, отложения будут продолжать накапливать углерод по мере подъема уровня моря», - заключает Роджерс. «Это поможет прибрежным водно-болотным угодьям приспособиться к повышению уровня моря». Она также отмечает, что это может помочь замедлить изменение климата за счет накопления большего количества углерода там, где он не может быть выпущен в воздух.
Возвращение водно-болотных угодий
После урагана «Сэнди» в 2012 году вода затопила и сильно повредила пляжную дорогу национального заповедника дикой природы Прайм-Хук в Делавэре.
Люди во всем мире начинают осознавать важную роль прибрежных водно-болотных угодий в борьбе с наводнениями. И в поддержке рыболовства, которое нас кормит. Многие организации сейчас работают над восстановлением прибрежных водно-болотных угодий. Однако эти усилия сталкиваются с проблемами. Некоторые новые водно-болотные угодья не работают так же хорошо, как замененные ими. Но с каждой неудачей исследователи узнают, что не работает, а что работает. Это помогает направлять их следующие усилия.
Ключевым моментом представляется возвращение потока воды через прибрежные районы к нормальному состоянию. Это урок Национального заповедника дикой природы Прайм-Хук. Он расположен на побережье Делавэра, где расположены песчаные дюны и болота. С 2006 по 2012 год через преграды дюн прорывалась серия штормов. Соленая вода попала в область, которая была только пресноводной, убив 4000 акров растительности - площадь, равную более чем 3000 футбольным полям. В 2012 году ураган «Сэнди» обрушился на оставшиеся дюны, полностью затопив некогда процветающую экосистему.
В следующем году Служба рыболовства и дикой природы США начала изучать, как лучше всего восстановить убежище. После изучения компьютерных моделей естественного потока воды - соленой и пресной - они приступают к масштабному проекту восстановления. Бартоломью Вильсон руководил работой этого правительственного агентства.
Его команда выкапывала песок из залива Делавэр, используя его для восстановления двух миль пляжа. Они вырыли каналы через бывшее водно-болотное угодье, чтобы пропустить через него как пресноводные, так и соленые приливы, как и в прошлом. Грязь из каналов накапливала почву, так что она была выше уровня воды. На этих грязевых равнинах команда из 12 человек посадила более полумиллиона болотных растений, чтобы закрепить отложения на месте. Самолет сбросил около 4500 килограммов (10 000 фунтов) семян для дальнейшего ускорения роста растений. А новая дорога вдоль береговой линии теперь включает мост и четыре трубы, которые позволяют приливным водам беспрепятственно течь в заболоченные земли на другой стороне.
По словам Уилсона, это был масштабный проект - и это было самой большой проблемой. «У нас был пляж, который ремонтировали с помощью одного очень большого земснаряда и шести бульдозеров». Те переместили достаточно песка, чтобы заполнить 424 олимпийских бассейна. В то же время три небольших земснаряда прорыли 25 миль каналов через болотистые угодья. «Это самый крупный проект реставрации на Восточном побережье», - говорит Уилсон. Он также добавляет, что это один из самых успешных проектов.
К 2018 году Prime Hook снова стала процветающей экосистемой. Многие виды растений и животных снова называют его своим домом. К ним относятся такие виды птиц, как ржанки, крачки и американские кулики-сороки. Все три вида находятся под угрозой исчезновения, а восстановленные водно-болотные угодья обеспечивают среду обитания, которая может помочь увеличить их популяцию.
Находящиеся под угрозой исчезновения американские кулики-сороки полагаются на прибрежные водно-болотные угодья в качестве пищи и мест для гнезд.
Более того, этот район хорошо выдержал штормы. «В прошлом году у нас было четыре шторма за несколько недель», - сказал Уилсон Science News for Student. По его словам, Prime Hook испытала «лишь незначительную эрозию». Никакие ураганы, подобные Сэнди, еще не испытали устойчивость этого района. Но один нор'эстер вызвал почти рекордный штормовой нагон - и он почти не повлиял на восстановленное убежище. (Северо-восток - это один из видов сильных штормов, которые могут обрушиться на северо-восток США.)
Восстановление водно-болотных угодий также приносит пользу человеческим сообществам. «До начала проекта несколько дорог, ведущих через убежище, каждые месяц или два затапливались», - говорит Уилсон. Проект завершился в 2016 году. С тех пор эти дороги ни разу не затоплялись.
Prime Hook - лишь один из примеров восстановленных прибрежных водно-болотных угодий. Многие другие также реализуются по всему миру. Организации и правительственные учреждения часто работают вместе, говорит Нараян из Университета Восточной Каролины. Они могут переместить дорогу, чтобы дать близлежащим водно-болотным угодьям больше места. Или они могли наполнить их песком или грязью.
Добавление водопропускных труб (отверстий) под дорогами может позволить приливным потокам входить и выходить из водно-болотных угодий, которые были отключены от океана. Это сложная задача, но многие команды готовы ее решить.
«Люди пытаются понять, как мы можем работать с природой, чтобы улучшить здоровье этих водно-болотных угодий», - говорит Нараян. Нет однозначного ответа, как это сделать. И решения
будут отличаться в зависимости от места.
А как вы относитесь к водно-болотным угодьям?
Here we have cars driving on water
У нас тут машины по воде ездиют
went with my family to the reservoir this reservoir was built back in Soviet times!
ездила с семьей на водохранилище, это водохранилище было построено еще в советские времена!
I was walking in the park and met a family of ducks! I love ducks they are so cute💘
Я гулял в парке и встретил семейство уток! обожаю уток они такие милые💘
(prostřednictvím "The city of the future 5" podložka pod myš na prodej od Wartist )
