Odwierty pod lodowcem
dodany przez
KopalniaWiedzy.pl, w Ciekawostki
-
Podobna zawartość
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Po raz pierwszy zaobserwowano, w czasie rzeczywistym i skali molekularnej, jak powstaje woda. Naukowcy z Northwestern University zarejestrowali łączenie się atomów wodoru i tlenu. Obserwacji dokonano w ramach badań, w czasie których uczeni chcieli zrozumieć działanie palladu jako katalizatora reakcji prowadzącej do powstawania wody.
Uzyskanie wody za mocą palladu nie wymaga ekstremalnych warunków, zatem może być wykorzystane w praktyce do pozyskania wody tam, gdzie jest trudno dostępna. Na przykład na innych planetach. Przypomnijmy sobie Marka Watneya, granego przez Matta Damona w „Marsjaninie”. Spalał paliwo rakietowe, by uzyskać wodór, a następnie dodawał do niego tlen. Nasz proces jest bardzo podobny, ale nie potrzebujemy ognia i innych ekstremalnych warunków. Po prostu zmieszaliśmy pallad i gazy, mówi jeden z autorów badań, profesor Vinayak Dravid.
O tym, że pallad może być katalizatorem do generowania wody, wiadomo od ponad 100 lat. To znane zjawisko, ale nigdy go w pełni nie rozumieliśmy, wyjaśnia doktorant Yukun Liu, główny autor badań. Młody uczony dodaje, że do zrozumienia tego procesu konieczne było połączenie analizy struktury w skali atomowej oraz bezpośredniej wizualizacji. Wizualizowanie całego procesu było zaś niemożliwe.
Jednak w styczniu 2024 roku na łamach Science Advances profesor Dravid opisał nowatorką metodę analizowania molekuł gazu w czasie rzeczywistym. Uczony wraz z zespołem stworzyli ultracienką membranę ze szkła, która więzi molekuły gazu w reaktorach o strukturze plastra miodu. Uwięzione atomy można obserwować za pomocą transmisyjnego mikroskopu elektronowego w próżni wysokiej.
Za pomocą nowej metody uczeni zaobserwowali, jak atomy wodoru wnikają do próbki palladu, rozszerzając jej sieć atomową. Po chwili – ku zaskoczeniu uczonych – na powierzchni palladu pojawiły się krople wody. Myślę, że to najmniejsze kiedykolwiek zaobserwowane krople. Tego się nie spodziewaliśmy. Na szczęście nagraliśmy to i możemy udowodnić, że nie oszaleliśmy, cieszy się Liu.
Po potwierdzeniu, że pojawiła się woda, naukowcy zaczęli szukać sposobu na przyspieszenie reakcji. Zauważyli, że najszybciej zachodzi ona, gdy najpierw doda się wodór, później tlen. Atomy wodoru wciskają się między atomy palladu, rozszerzając próbkę. Gdy do całości zostaje dodany tlen, wodór opuszcza pallad, by połączyć się z tlenem, a próbka kurczy się do wcześniejszych rozmiarów.
Badania prowadzone były w nanoskali, ale wykorzystanie większych kawałków palladu pozwoliłoby na uzyskanie większej ilości wody. Autorzy badań wyobrażają sobie, że w przyszłości astronauci mogliby zabierać ze sobą pallad wypełniony wodorem. Gdy będą potrzebowali wody, dodadzą tlen. Pallad jest drogi, ale nasza metoda go nie zużywa. Jedyne, co jest tutaj zużywane, to gaz. A wodór to najpowszechniej występujący gaz we wszechświecie. Po reakcji pallad można wykorzystywać ponownie, mówi Liu.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Bobry, które Europejczycy przez setki lat bezwzględnie tępili, doprowadzając niemal do zagłady gatunku, odgrywają ważną rolę w małej retencji. Nie tylko zatrzymują wodę, regulując jej poziom w glebie, co jest niezwykle ważne w czasie suszy. Zmieniony przez bobry krajobraz zapobiega powodziom, łagodzi ich skutki i oczyszcza wodę. Bardzo dobrze widać to w Wielkiej Brytanii, gdzie niedawno - po całkowitym wytępieniu - zaczęto reintrodukować bobry, więc naukowcy mają od kilkunastu lat świetną okazję, by porównywać ten sam ekosystem sprzed i po wprowadzeniu doń bobrów.
Bobry na krawędzi zagłady
Jeszcze 10 000 lat temu bobry żyły w większości Europy i północnej Azji. Zamieszkiwały m.in. Iran, Irak, Turcję, Syrię, Włochy czy Hiszpanię. Obecnie w krajach tych nie występują lub też żyją tam nieliczne osobniki, które reintrodukowano w ostatnich latach.
W 1188 roku kronikarz Gerald z Walii (Giraldus Cambrensis) pozostawił ostatnie historyczne zapiski dotyczące bobrów zamieszkujących ten region Wysp Brytyjskich. W tym samym czasie bobry niemal znikają z Anglii. Ostatnie doniesienia o bobrach mieszkających w Szkocji pochodzą z XVI wieku. Jednak jeszcze w 1789 roku płacono za głowy bobrów w Yorkshire. To oznacza, że prawdopodobnie do II połowy XVIII wieku na Wyspach mogły jeszcze przetrwać jakieś szczątkowe populacje.
Nie lepiej było na kontynencie. Na początku XX wieku w całej Eurazji pozostało 8 populacji liczących około 1200 osobników. W latach 20. XX wieku pierwszą reintrodukcję bobrów przeprowadziła Szwecja. Za nią podążyły inne kraje.
Na Wyspy Brytyjskie bobry reintrodukowano dopiero w 2009 roku. Wtedy w zachodniej Szkocji wypuszczono 15 tych zwierząt. Trzy lata później okazało się, że w Anglii żyją bobry o nieznanym pochodzeniu. Prawdopodobnie zostały przez kogoś wypuszczone bez informowania władz. Gdy w 2014 upubliczniono materiał wideo, na którym było widać, że bobry mają młode, rząd chciał je usunąć z rzeki, na której zostały zauważone. Sprzeciwiła się temu opinia publiczna i liczne organizacje. W ten sposób rozpoczął się pierwszy w Anglii projekt obserwacji i reintrodukcji bobrów, które nie żyły na ogrodzonych terenach, a mogły swobodnie się przemieszczać.
W tym czasie opublikowano raport z reintrodukcji bobrów w Szkocji. W 2016 roku, opierając się na wnioskach z raportu, rząd Szkocji zdecydował, że populacja nie tylko pozostanie, ale będzie mogła swobodnie się rozprzestrzeniać. Korzyści z obecności bobrów stały się tak oczywiste, że w 2019 roku szkocką populację wpisano na listę gatunków chronionych, a w roku 2021 rozpoczęto projekt reintrodukcji bobrów na inne tereny Szkocji. W 2022 roku ochroną objęto też angielską populację bobrów.
Okazja do badań
Reintrodukcja bobrów stała się dla naukowców niezwykłą okazją, by porównać te same obszary sprzed obecności bobrów oraz po ich wprowadzeniu. Jednym z miejsc, gdzie prowadzono badania znajdowało się w Devon. W 2011 roku w pewnej niewielkiej dolinie rzecznej 3-hektarowy obszar ogrodzono płotem elektrycznym - by bobry się poza niego nie przedostały - i wpuszczono tam parę zwierząt.
Bardzo szybko płynąca tam rzeczka została przez zwierzęta zamieniona w mokradło o dużej bioróżnorodności. Wystarczyło zaledwie 6 lat by krajobraz wrócił do stanu sprzed zamiany doliny na pastwiska. Bobry, wycinając wierzby, zrobiły miejsce dla innych roślin. Utworzyły nasłonecznione mokradła, a to przyciągnęło zwierzęta. Przed reintrodukcją bobrów naukowcy naliczyli na tym terenie zaledwie 10 miejsc, w których żaby złożyły skrzek. W 2017 roku było ich już 681. W 2011 w miejscowych wodach żyło 8 gatunków chrząszczy wodnych, w roku 2015 zidentyfikowano 26 gatunków. W dolinie pojawiły się dawno niewidziane czaple, zimorodki, mopki, czarnogłówki. Liczba gatunków roślin wzrosła o niemal 50%.
Jednak tym, co najbardziej zaskoczyło naukowców, był wpływ bobrów na stosunki wodne i jakość wody. Bobry nie tylko podniosły poziom wody gruntowej. Badania jakości wody powyżej i poniżej rozlewisk utworzonych przez bobry wykazały, że z bobrzych mokradeł woda wypływa czystsza, niż do nich wpływa. A okoliczni mieszkańcy, w tym właściciel pól, na których terenie prowadzono eksperyment, zauważyli jeszcze coś. Przed reintrodukcją bobrów po każdych ulewnych deszczach lokalne drogi były zalewane przez spływającą wodę. Od kiedy pojawiły się bobry, problemu nie ma. Drogi nie są już zalewane, a to, co mieszkańcy widzieli na własne oczy, potwierdziły badania uczonych z University of Exeter.
Te dwa bobry mieszkające na ogrodzonym terenie bardzo szybko zbudowały 13 tam, w których w sumie zatrzymały 1000 metrów sześciennych wody. Dzięki pracy zwierząt przepływ wody w szczycie zmniejszył się średnio o 30 procent, a bobrze konstrukcje spowodowały, że podczas intensywnych opadów czas pomiędzy szczytem opadu, a szczytem fali powodziowej wydłużył się o 30%. Gdy zaś naukowcy zbadali jakość wody, stwierdzili, że wypływająca z mokradeł woda jest w znaczniej mierze oczyszczona. Było w niej mniej osadów, a poziom poziom związków azotu i fosforu w wodzie wypływającej jest około 3-krotnie mniejszy, niż w wodzie wpływającej. Utworzone przez bobry mokradła nie tylko spowalniają przepływającą przez nie wodę – zmniejszając w ten sposób falę powodziową – ale ją też oczyszczają, co powoduje mniej problemów miejscach, gdzie woda ta spływa.
Nie tylko Wielka Brytania
Badania w Wielkiej Brytanii znajdują potwierdzenie w wielu innych pracach naukowych, których autorzy podkreślają, że działalność bobrów zatrzymuje wodę w terenie i znacząco podnosi jej poziom tam, gdzie bobrów wcześniej nie było, co ma olbrzymie znaczenie w czasie suszy. Zmiany krajobrazu spowodowane przez bobry spowalniają przepływ wody. Spowolnienie to jest mniej wyraźne tam, gdzie jest wilgotno, a bardziej wyraźne tam, gdzie jest sucho. W końcu zaś, rozlewiska oczyszczają wodę, co ma szczególnie duże znacznie na terenach rolniczych. Ponadto na terenach zamieszkanych przez bobry dochodzi do znacznego zmniejszenia prędkości przepływającej wody, dzięki temu zostaje ona oczyszczona z osadów, co ma szczególnie duże znaczenie przy gwałtownych opadach.
Bobry, poprzez swoją działalność, przywracają połączenia cieków wodnych z ich naturalnymi terenami zalewowymi, tworzą niewielkie mokradła, przez które woda płynie wolniej niż w łożyskach rzek i ma czas wsiąknąć w glebę, zwiększając poziom wód gruntowych i podziemnych, zapobiegając w ten sposób suszy.
Oczywiście bobry nie ochronią dużych miast przed powodziami. Jednak mogą ochronić niewielkie wsie czy miasteczka, w przypadku których niewielkie nawet spowolnienie tempa przyboru wody i prędkości jej przepływu może mieć olbrzymie znaczenie. A skumulowany wpływ bobrów na wiele strumieni i niewielkich rzek, których wody w końcu trafiają do dużej rzeki płynącej przez wielkie miasto, będzie pozytywne odczuwalny także w większych metropoliach.
Bobry mogą w wielu miejscach wykonać za nas zadania z zakresu małej retencji wodnej. I co więcej, prace warte wiele milionów złotych kilka bobrzych rodzin wykona zupełnie za darmo.
Więcej o wpływie bobrów m.in. na przepływ wody w czasie wezbrań można przeczytać w Science of The Total Environment i Hydrological Processes oraz w umieszczonych tam odnośnikach.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Ponad połowa największych jezior na świecie traci wodę, wynika z badań przeprowadzonych przez międzynarodowy zespół naukowy z USA, Francji i Arabii Saudyjskiej. Przyczynami tego stanu rzeczy są głównie globalne ocieplenie oraz niezrównoważona konsumpcja przez człowieka. Jednak, jak zauważają autorzy badań, dzięki opracowanej przez nich nowej metodzie szacunku zasobów wody, trendów oraz przyczyn jej ubywania, można dostarczyć osobom odpowiedzialnym za zarządzanie informacji, pozwalającymi na lepszą ochronę krytycznych źródeł wody.
Przeprowadziliśmy pierwsze wszechstronne badania trendów oraz przyczyn zmian ilości wody w światowych jeziorach, wykorzystując w tym celu satelity oraz modele obliczeniowe, mówi główny autor badań, Fangfang Yao z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Boulder (CU Boulder). Mamy dość dobre informacje o słynnych jeziorach, jak Morze Kaspijskie, Jezioro Aralskie czy Salton Sea, jeśli jednak chcemy dokonać szacunków w skali globalnej, potrzebujemy wiarygodnych informacji o poziomie wód i objętości jeziora. Dzięki tej nowej metodzie możemy szerzej spojrzeć na zmiany poziomu wód jezior w skali całej planety, dodaje profesor Balaji Rajagopalan z CU Boulder.
Naukowcy wykorzystali 250 000 fotografii jezior wykonanych przez satelity w latach 1992–2020. Na ich podstawie obliczyli powierzchnię 1972 największych jezior na Ziemi. Użyli też długoterminowych danych z pomiarów poziomu wód z dziewięciu satelitów. W przypadku tych jezior, co do których brak było danych długoterminowych, wykorzystano pomiary wykorzystane za pomocą bardziej nowoczesnego sprzętu umieszczonego na satelitach. Dzięki połączeniu nowych danych z długoterminowymi trendami byli w stanie ocenić zmiany ilości wody w jeziorach na przestrzeni kilku dziesięcioleci.
Badania pokazały, że 53% największych jezior na świecie traci wodę, a jej łączny ubytek jest 17-krotnie większy niż pojemność największego zbiornika na terenie USA, Lake Meads. Wynosi zatem około 560 km3 wody.
Uczeni przyjrzeli się też przyczynom utraty tej wody. W przypadku około 100 wielkich jezior przyczynami były zmiany klimatu oraz konsumpcja przez człowieka. Dzięki tym badaniom naukowcy dopiero teraz dowiedzieli się, że za utratą wody w jeziorze Good-e-Zareh w Afganistanie czy Mar Chiquita w Argentynie stoją właśnie takie przyczyny. Wśród innych ważnych przyczyn naukowcy wymieniają też odkładanie się osadów. Odgrywa ono szczególnie ważną rolę w zbiornikach, które zostały napełnione przed 1992 rokiem. Tam zmniejszanie się poziomu wody jest spowodowane głównie zamuleniem.
Podczas gdy w większości jezior i zbiorników wody jest coraz mniej, aż 24% z nich doświadczyło znacznych wzrostów ilości wody. Są to głównie zbiorniki znajdujące się na słabo zaludnionych terenach Tybetu i północnych części Wielkich Równin oraz nowe zbiorniki wybudowane w basenach Mekongu czy Nilu.
Autorzy badań szacują, że około 2 miliardów ludzi mieszka na obszarach, gdzie w zbiornikach i jeziorach ubywa wody, co wskazuje na pilną potrzebę uwzględnienia takich elementów jak zmiany klimatu, konsumpcja przez człowieka czy zamulanie w prowadzonej polityce. Jeśli na przykład konsumpcja przez człowieka jest ważnym czynnikiem prowadzącym do utraty wody, trzeba wprowadzić mechanizmy, które ją ograniczą, mówi profesor Ben Livneh. Uczony przypomina jezioro Sevan w Armenii, w którym od 20 lat poziom wody rośnie. Autorzy badań łączą ten wzrost z wprowadzonymi i egzekwowanymi od początku wieku przepisami dotyczącymi sposobu korzystania z wód jeziora.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Specjaliści od biomechaniki z Cornell University obliczyli maksymalną wysokość, z jakiej możemy skoczyć do wody bez większego ryzyka wyrządzenia sobie krzywdy. Uwzględnili rodzaj skoku, a zatem to, która część ciała najpierw styka się z wodą. Woda jest 1000-krotnie gęstsza niż powietrze, więc skacząc przemieszczamy się z bardzo rzadkiego do bardzo gęstego medium, co wiąże się z silnym uderzeniem, mówi profesor Sunghwan Jung, główny autor artykułu opublikowanego na łamach Science Advances.
Z eksperymentów wynika, że w przypadku osoby, która nie przeszła odpowiedniego treningu, skok do wody z wysokości ponad 8 metrów grozi uszkodzeniami kręgosłupa i karku w sytuacji, gdy jako pierwsza z wodą styka się głowa. Jeśli zaś skoczymy tak, by jako pierwsze z wodą zetknęły się dłonie, to przy skoku z wysokości ponad 12 metrów ryzykujemy uszkodzeniem obojczyka. Z kolei uszkodzenie kolana jest prawdopodobne przy skoku na stopy z wysokości ponad 15 metrów.
Chcieliśmy sprawdzić, jak pozycja przy skoku do wody wpływa na ryzyko odniesienia obrażeń. Motywowała nas też chęć opracowania ogólnej teorii dotyczącej tego, jak obiekty o różnych kształtach wpadają do wody. Prowadziliśmy więc analizy zarówno kształtu ludzkiego ciała i różnych rodzajów skoków, jak i ciał zwierząt. Mierzyliśmy przy tym oddziałujące siły, dodaje Jung.
Na potrzeby badań naukowcy wydrukowali trójwymiarowe modele ludzkiej głowy i tułowia, głowy morświna zwyczajnego, dzioba głuptaka zwyczajnego oraz łapy jaszczurki z rodzaju Basiliscus. W ten sposób mogli zbadać różne kształty podczas zetknięcia się z wodą. Wrzucali do niej swoje modele, mierzyli działające siły oraz ich rozkład w czasie. Brali pod uwagę wysokość, z jakiej modele wpadały do wody, a znając działające siły oraz wytrzymałość ludzkich kości, mięśni i ścięgien byli w stanie wyliczyć ryzyko związane ze skakaniem do wody z różnych wysokości. Biomechanika człowieka dysponuje olbrzymią literaturą dotyczącą urazów w wyniku upadków, szczególnie wśród osób starszych, oraz urazów sportowych. Nie znam jednak żadnej pracy dotyczącej urazów podczas skoków do wody, mówi profesor Jung.
Badania dają nam też wiedzę na temat przystosowania się różnych gatunków zwierząt do nurkowania. Na przykład głuptak zwyczajny ma tak ukształtowany dziób, że może wpadać do wody z prędkością do 24 m/s czyli ponad 86 km/h. Jung i jego zespół od dłuższego czasu badana mechanikę nurkowania zwierząt. Obecnie naukowcy skupiają się na tym, jak lisy nurkują w śniegu.
Jesteśmy dobrymi inżynierami. Potrafimy zbudować samolot i okręt podwodny. Ale przechodzenie pomiędzy różnymi ośrodkami, co sprawnie robią zwierzęta, nie jest łatwym zadaniem. A to bardzo interesująca kwestia. Inżynierowie chcieliby np. budować drony, które sprawnie poruszałyby się w powietrzu, a później wlatywały pod wodę. Może dzięki naszym badaniom wpadną na odpowiednie rozwiązania. My zaś próbujemy zrozumieć podstawy mechaniki, dodaje Jung.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
W Laboratorium Centralnym Katowickich Wodociągów pracują sommelierzy, którzy oceniają wodę pod kątem smaku i zapachu. Osoby te musiały przejść testy i szkolenie. Jak można się domyślić, by testy wody były wiarygodne, należy je prowadzić w specjalnych warunkach.
Gdzie i jak pracuje sommelier od wody
W pracowni analizy sensorycznej musi być zachowana temperatura 23 stopni Celsjusza, z tolerancją odchylenia wynoszącą 2 stopnie. Stanowiska, przy których sommelierzy przeprowadzają testy, są oddzielone od siebie boksami, pozbawione okien i wyposażone w oświetlenie, którego parametry określone są w normach. Wszystko po to, by nic ich nie rozpraszało i nie wpływało negatywnie na ich zdolności – wyjaśnia analityczka Laboratorium Centralnego Sylwia Morawiecka.
Jak dodaje, godzinę przed analizą nie powinno się jeść ani używać perfum (dzięki temu nie zaburza się pracy receptorów węchowych i kubków smakowych). W pomieszczeniu, w którym pracują sommelierzy, przed badaniem włączane jest urządzenie pochłaniające wszelkie niepotrzebne zapachy.
Analitycy określają, zgodnie z wymaganiami zawartymi w polskich normach, podstawowe smaki (słodki, słony, gorzki, metaliczny, kwaśny i umami) i zapachy (ziemisty i apteczny, stęchły/gnilny). Występowanie któregoś z nich nie wyklucza automatycznie przydatności do spożycia; intensywność musi się po prostu mieścić w przyjętych granicach (akceptowalnych dla konsumentów).
Rozwiązywanie problemów
Gdy woda zalega w sieci wewnętrznej budynku, jakość wody może się pogorszyć (smak i zapach stają się bardziej wyczuwalne). W takiej sytuacji zalecane jest odpuszczenie wody przed jej użyciem - wyjaśniono na stronie Urzędu Miasta Katowice.
Zdarza się, że woda w budynku spełnia normy - nie jest skażona bakteriami i ma właściwe parametry mikrobiologiczne i chemiczne, a mimo to jej smak i zapach jest nieakceptowany przez klientów. Przyczyną może być zastanie wody w tym budynku lub stare, skorodowane rury. Sommelier w trakcie analizy smaku i zapachu niejednokrotnie jest w stanie określić, co jest powodem zmiany smaku i zapachu testowanej wody - tłumaczy cytowana przez PAP kierowniczka Laboratorium Centralnego Katowickich Wodociągów Anna Jędrusiak.
Praca nie dla każdego
Tylko ok. 50% chętnych ma właściwą wrażliwość sensoryczną. Na początku osoba zdobywająca upoważnienie do wykonywania badań oznaczania smaku i zapachu przechodzi testy. Jędrusiak wyjaśnia, że przygotowywane są „problematyczne” próbki. [...] Czekamy, czy [kandydat na sommeliera] określi, co jest nie tak. Potem jeszcze przechodzi szkolenie. Ale nawet osoba o takich kwalifikacjach ma pewne ograniczenia - może przebadać w jednej serii 6-8 próbek, potem wrażliwość spada, to zjawisko można też zaobserwować podczas wąchania perfum.
Odnosząc się do pytania, czy sommelierem może zostać osoba paląca papierosy, Jędrusiak stwierdza, że choć nikt jest dyskryminowany, w praktyce palaczom trudniej przejść testy, bo ich wrażliwość jest nieco inna. Obecnie w zespole pracuje jedna osoba paląca.
Z biegiem czasu i wzrostem doświadczenia zmysły się wyostrzają. Sylwia Morawiecka przyznaje, że zawsze potrafiła dobrze wyczuwać zapachy i smaki, ale dziś umie je oznaczyć na niższym poziomie.
« powrót do artykułu
-
-
Ostatnio przeglądający 0 użytkowników
Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.