顺应潮流:利用科技管理和保护日益减少的水资源

IBM 宣传新技术,帮助供水企业提供更纯净的产品


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一份新的联合国报告估计,目前有 10 亿人无法获得安全饮用水,全球近一半人口将生活在缺水地区。为了保护现有水资源并寻找新的水源,科学家、政治家和环保主义者本周在土耳其伊斯坦布尔举行的第五届世界水论坛上聚会。他们议程的首要内容是:有望保护自然水生栖息地免受污染的新技术,以及能够更好地净化现有供水系统并帮助开发新的潜在饮用水源的技术。

研究人员一直难以分析有关海洋栖息地的数据信息并对不断变化的环境条件做出快速反应。灯塔河流与河口研究所的主任兼首席执行官 John Cronin 说:“除非你能评估水域对实时环境条件的反应,否则你无法充分保护和管理水资源。” 这家位于纽约州的环保研究机构自 2004 年以来一直在研究哈德逊河及其两岸的野生动植物,以及开发对这条从阿迪朗达克山脉向南延伸至大西洋的 315 英里(500 公里)水道造成的破坏。

去年,灯塔研究所和纽约州波茨坦的克拉克森大学在哈德逊河上推出了一个价值 30 万美元的太阳能动力 20 英尺(6 米) x 9 英尺(2.7 米)浮筒平台,用于测量和评估其水质。其工作原理是:该平台将一个装有 15 个不同传感器的容器放入河中,并使用一台车载计算机收集关于水的数据——深度、盐度、温度和其他读数——并将这些数据无线发送到河流与河口观测网络 (REON),这是一个由 IBM 管理的高性能计算系统。REON 位于纽约州灯塔镇灯塔研究所环境创新与教育中心 (CEIE),将收集、整理、分析和以图形方式显示关于河流的信息,使其可供灯塔研究所和克拉克森大学的研究人员以及全球研究海洋环境的人员使用。浮动平台使研究人员能够使用容器沿河各个点收集数据。

Cronin 表示,有效管理供水系统的能力至关重要,并且在未来几十年将变得更加重要。他说:“我们星球上的水资源增长速度为零,而我们的人口却在疯狂增长。” Cronin 说,灯塔研究所计划在未来 18 个月内在河流沿线的不同地点增加两个浮筒平台,以及九个类似但较小的平台。

世界其他地方的其他研究人员和政府组织也在转向传感器,以更多地了解他们所管理的的水体。自 7 月以来,IBM 一直与爱尔兰国家海洋研究与发展机构爱尔兰海洋研究所合作,监测戈尔韦湾及其周围的波浪状况、海洋生物和污染水平。这个所谓的 SmartBay 项目的目标包括:允许商业渔民分享关于海湾中漂浮的物理危险等问题的信息,并缩短获取数据以测试用于可再生发电的波浪能转换器原型所需的时间,从而可能加快将波浪发电电力输送到大众市场的速度。

在饮用水方面,来自 IBM、日本中央硝子株式会社、沙特阿拉伯阿卜杜勒-阿齐兹国王科技城 (KACST) 和德克萨斯大学奥斯汀分校的研究人员正在开发一种新型膜,该膜能够抵抗氯的损害(氯是防止供水中细菌生长的最常用化学物质),旨在过滤掉水中的盐分和有害毒素,如砷(长期接触砷与癌症和其他疾病有关),从而有可能创造新的饮用水源。

IBM 阿尔马登研究中心水净化项目经理 Bob Allen 说:“在水净化过程中,你需要使用氯来杀死细菌和其他生物,但氯会剧烈侵蚀聚合物。” 正在开发的膜使用氟材料,这些材料会对水中的 pH 值水平做出反应。较高的 pH 值(介于 8 和 10 之间)会触发膜的过滤材料(厚度为 200 纳米,一纳米等于 4 千万分之一英寸)变得更加多孔,从而使水以更快的速度通过,同时捕获盐分(用于脱盐)和污染物,如砷(在如此高的 pH 值下会变成离子态,从而更容易被过滤器分离出来)。

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