順應潮流:利用科技管理和保護日益減少的水資源

IBM 宣傳新技術,幫助供水企業提供更純淨的產品


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一份新的聯合國報告估計,目前有 10 億人無法獲得安全飲用水,全球近一半人口將生活在缺水地區。為了保護現有水資源並尋找新的水源,科學家、政治家和環保主義者本週在土耳其伊斯坦布林舉行的第五屆世界水論壇上聚會。他們議程的首要內容是:有望保護自然水生棲息地免受汙染的新技術,以及能夠更好地淨化現有供水系統並幫助開發新的潛在飲用水源的技術。

研究人員一直難以分析有關海洋棲息地的資料資訊並對不斷變化的環境條件做出快速反應。燈塔河流與河口研究所的主任兼執行長 John Cronin 說:“除非你能評估水域對即時環境條件的反應,否則你無法充分保護和管理水資源。” 這家位於紐約州的環保研究機構自 2004 年以來一直在研究哈德遜河及其兩岸的野生動植物,以及開發對這條從阿迪朗達克山脈向南延伸至大西洋的 315 英里(500 公里)水道造成的破壞。

去年,燈塔研究所和紐約州波茨坦的克拉克森大學在哈德遜河上推出了一個價值 30 萬美元的太陽能動力 20 英尺(6 米) x 9 英尺(2.7 米)浮筒平臺,用於測量和評估其水質。其工作原理是:該平臺將一個裝有 15 個不同感測器的容器放入河中,並使用一臺車載計算機收集關於水的資料——深度、鹽度、溫度和其他讀數——並將這些資料無線傳送到河流與河口觀測網路 (REON),這是一個由 IBM 管理的高效能計算系統。REON 位於紐約州燈塔鎮燈塔研究所環境創新與教育中心 (CEIE),將收集、整理、分析和以圖形方式顯示關於河流的資訊,使其可供燈塔研究所和克拉克森大學的研究人員以及全球研究海洋環境的人員使用。浮動平臺使研究人員能夠使用容器沿河各個點收集資料。

Cronin 表示,有效管理供水系統的能力至關重要,並且在未來幾十年將變得更加重要。他說:“我們星球上的水資源增長速度為零,而我們的人口卻在瘋狂增長。” Cronin 說,燈塔研究所計劃在未來 18 個月內在河流沿線的不同地點增加兩個浮筒平臺,以及九個類似但較小的平臺。

世界其他地方的其他研究人員和政府組織也在轉向感測器,以更多地瞭解他們所管理的的水體。自 7 月以來,IBM 一直與愛爾蘭國家海洋研究與發展機構愛爾蘭海洋研究所合作,監測戈爾韋灣及其周圍的波浪狀況、海洋生物和汙染水平。這個所謂的 SmartBay 專案的目標包括:允許商業漁民分享關於海灣中漂浮的物理危險等問題的資訊,並縮短獲取資料以測試用於可再生髮電的波浪能轉換器原型所需的時間,從而可能加快將波浪發電電力輸送到大眾市場的速度。

在飲用水方面,來自 IBM、日本中央硝子株式會社、沙烏地阿拉伯阿卜杜勒-阿齊茲國王科技城 (KACST) 和德克薩斯大學奧斯汀分校的研究人員正在開發一種新型膜,該膜能夠抵抗氯的損害(氯是防止供水中細菌生長的最常用化學物質),旨在過濾掉水中的鹽分和有害毒素,如砷(長期接觸砷與癌症和其他疾病有關),從而有可能創造新的飲用水源。

IBM 阿爾馬登研究中心水淨化專案經理 Bob Allen 說:“在水淨化過程中,你需要使用氯來殺死細菌和其他生物,但氯會劇烈侵蝕聚合物。” 正在開發的膜使用氟材料,這些材料會對水中的 pH 值水平做出反應。較高的 pH 值(介於 8 和 10 之間)會觸發膜的過濾材料(厚度為 200 奈米,一奈米等於 4 千萬分之一英寸)變得更加多孔,從而使水以更快的速度透過,同時捕獲鹽分(用於脫鹽)和汙染物,如砷(在如此高的 pH 值下會變成離子態,從而更容易被過濾器分離出來)。

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