Apa atinge practic fiecare aspect al societatii umane si toata viata de pe pamant o cere. Cu toate acestea, apa proaspata si curata devine din ce in ce mai rar – una din opt persoane de pe planeta nu are acces la apa curata. Conducatorii poluarii cu sare a apei dulci, cum ar fi degivratorii de pe drumuri si parcari, dedurizatorii de apa si descarcarile industriale si de apa uzata ameninta si mai mult sanatatea ecosistemelor de apa dulce si securitatea apei umane.

,,Poluarea interioara cu sare de apa dulce creste la nivel national si la nivel mondial si am investigat potentialul conflict intre gestionarea poluarii cu sare de apa dulce si practica durabila de crestere a aprovizionarii cu apa prin adaugarea de ape uzate foarte tratate la apele de suprafata si apele subterane”, a declarat Stanley Grant, profesor de inginerie civila si de mediu in Virginia Tech College of Engineering. “Daca nu ne dam seama cum sa inversam curand aceasta tendinta de poluare cu sare, aceasta poate deveni una dintre provocarile ecologice de top ale natiunii noastre”.

Grant si colaboratorii sai si-au publicat recent descoperirile in revista Nature Sustainability .Intr-un studiu recent de modelare, s-a prezis ca poluarea cu sare va creste cu peste 50% in mai mult de jumatate din fluxurile SUA pana in 2100. Poluarea cu sare de apa dulce este asociata cu declinul biodiversitatii, habitatul critic de apa dulce si lipsa apei potabile sigure.

“Am constatat ca exista numeroase oportunitati care exista pentru a reduce contributia poluarii cu sare in apele uzate foarte tratate deversate in rezervorul Occoquan si poluarea apelor dulci in general”, a declarat Peter Vikesland, profesor in cadrul Departamentului de Inginerie Civila si de Mediu si membru al facultatii afiliat. in Global Change Center, gazduit in cadrul Fralin Life Sciences Institute de la Virginia Tech. ,,Aceste eforturi vor necesita un angajament deliberativ cu o comunitate diversa de parti interesate din bazinul hidrografic si o analiza atenta a contextului politic, social si de mediu local”.

Din datele din seriile de timp colectate de-a lungul a 25 de ani, cercetatorii au cuantificat contributiile a trei surse de salinitate – ape uzate foarte tratate si iesiri din doua bazine hidrografice care se urbanizeaza rapid in Virginia de Nord – la cresterea concentratiei de sodiu, un ion major asociat poluarii cu apa dulce.

Rezervorul Occoquan, un rezervor de apa potabila important din punct de vedere regional din mijlocul Atlanticului Statelor Unite, este situat la aproximativ 19 mile sud-vest de Washington, DC, in Virginia de Nord si este una dintre cele doua surse principale de alimentare cu apa pentru aproape 2 milioane de oameni din Comitatul Fairfax, Virginia si comunitatile din jur. Anual, aproximativ 95% din apa care curge in rezervor provine din raurile Occoquan si afluentii Bull Run.

“Acest studiu exemplifica puterea combinarii datelor istorice si a noilor instrumente de calcul; subliniaza valoarea incredibila a monitorizarii pe termen lung”, a declarat Grant, care este codirector al Laboratorului de monitorizare a bazinului hidrografic Occoquan si membru al facultatii afiliat in Centrul pentru Studii de coasta la Virginia Tech. “Este o marturie a viziunii Virginia Tech si a Laboratorului de monitorizare a bazinului hidrografic Occoquan si a colaborarii lor cu partile interesate din bazinul hidrografic, inclusiv Fairfax Water si Autoritatea de Servicii Occoquan Superior, in ultimele doua decenii.”

Cercetatorii au descoperit ca poluarea crescuta a sarii in rezervor provine in principal din scurgerea bazinului hidrografic pe timp umed si a apelor uzate foarte tratate pe timp uscat.

Pe toate intervalele de timp evaluate, concentratia de sodiu in apele uzate tratate este mai mare decat in   fluxul din cele doua bazine hidrografice. Sodiul din apele uzate tratate provine din substantele chimice adaugate in timpul epurarii apelor uzate, descarcarilor industriale si comerciale, excretiei umane si eliminarii prin scurgere a apei potabile si a produselor casnice bogate in sodiu.

“Studiul nostru este unic, deoarece reuneste ingineri, ecologi, hidrologi si oameni de stiinta sociali pentru a investiga si a aborda una dintre cele mai mari amenintari la adresa calitatii apei din lume”, a declarat Sujay Kaushal, coautor al lucrarii, profesor de geologie la Universitatea din Maryland si un expert international in salinizarea apei dulci.

Cercetatorii prevad cel putin patru moduri in care poluarea cu sare poate fi redusa: limitarea surselor de sodiu ale bazinelor hidrografice care intra in alimentarea cu apa (cum ar fi din utilizarea deseurilor), aplicarea unor cerinte mai stricte de pre-tratament pentru descarcatoarele industriale si comerciale, trecerea la metode de tratare a apei de sodiu si a apelor uzate si incurajeaza gospodariile sa adopte produse cu continut scazut de sodiu.

Alimentarea cu apa potabila si sistemele de colectare a apelor reziduale contribuie la sararea celor dintai, in cele din urma, contribuie la sare si la cel din urma.

,,Cetatenii pot incepe astazi sau maine gandindu-se mai critic la ceea ce pun la scurgere si la modul in care acest lucru dauneaza mediului inconjurator si, la randul sau, propriei aprovizionari cu apa potabila”, a spus Vikesland.

Aceasta cercetare se aliniaza viziunii One Water folosita la nivel national si global de mai multe sectoare de resurse de apa si catalizeaza luarea de decizii solide, bazate pe partile interesate, in cadrul unor obiective aparent conflictuale.

Aceasta cercetare a facut parte dintr-un parteneriat intre Virginia Tech, Universitatea din Maryland, Universitatea Vanderbilt si Universitatea de Stat din Carolina de Nord. Acesta a fost finantat printr-o subventie recenta de milioane de dolari pe care Grant si colaboratorii sai au primit-o de la Fundatia Nationala pentru Stiinte, destinata abordarii poluarii cu sare a apei dulci si face parte din programul Cercetarii convergentei in crestere (GCR) al Fundatiei Nationale a Stiintei, care isi propune sa catalizeze solutii pentru societatea mare. provocari prin imbinarea ideilor, abordarilor si tehnologiilor din domenii de cunostinte foarte diverse pentru a stimula inovatia si descoperirea. Experienta acumulata si lectiile invatate din aceasta cercetare vor fi actualizate la nivel national si global, in parteneriat cu Fundatia pentru Cercetarea Apelor.

,,Efortul de colaborare realizat de aceasta echipa extrem de interdisciplinara exemplifica tipul stiintei care schimba paradigma pe care dorim sa o catalizam si sa o promovam”, a declarat William Hopkins, profesor la Colegiul de Resurse Naturale si Mediu, director al Centrului pentru schimbari globale si director executiv asociat al Institutului de Stiinte ale Vietii Fralin. ,,Poluarea cu sare de apa dulce a devenit un accent major pentru diverse cercetatori de la Virginia Tech, deoarece problema este atat de raspandita, se inrautateste si afecteaza atat mediul, cat si societatea. Din fericire, cercetarea echipei avanseaza intelegerea surselor importante de poluare cu sare, astfel incat dovezile -interventiile bazate pe pot fi identificate si puse in aplicare. Studiul are implicatii de anvergura la nivel global pe masura ce incercam sa rezolvam aceasta problema complexa de mediu. “

,,In timp ce descoperirile biofizice sunt prioritare aici, acesta recunoaste contextele socio-politice complexe in care vor fi aplicate aceste informatii si prefigureaza abordarile colaborative, cu mai multe parti interesate, pentru a aborda problema poluarii cu apa dulce pe care o avansam in prezent, “a declarat Todd Schenk, profesor asistent la Scoala de Afaceri Publice si Internationale din Colegiul de Arhitectura si Studii Urbane si membru al facultatii afiliat al Centrului de schimbare globala si al Centrului pentru studii de coasta.

Africa Centrala gazduieste a doua cea mai mare zona din lume de padure tropicala densa. Acest rezervor major de biodiversitate se intinde pe cinci tari principale: Camerun, Gabon, Republica Congo, Republica Democrata Congo si Republica Centrafricana. Ofera numeroase servicii ecosistemice, cum ar fi reglarea ciclurilor de schimb intre pamant si atmosfera, si ajuta la asigurarea aprovizionarii cu alimente pentru populatiile locale.

Datorita amenintarilor provocate de schimbarile climatice si presiunii demografice asteptate in Africa pana la sfarsitul secolului 21, protectia si gestionarea durabila a acestor paduri reprezinta o provocare pentru factorii de decizie politica. Aceasta necesita o mai buna cunoastere a acestor ecosisteme, in special a compozitiei si vulnerabilitatii lor la schimbarile in curs.

Cartografierea compozitiei si vulnerabilitatii padurilor

In timpul studiului, cercetatorii au lucrat cu consultanti forestieri si companii forestiere pentru a compila un nou set de date de inventar de 6 milioane de copaci pe peste 185.000 de terenuri. Mai intai au modelat si cartografiat compozitia floristica si functionala a padurilor din Africa Centrala si au calculat vulnerabilitatea acestora, tinand cont de diferitele scenarii climatice ale Grupului interguvernamental privind schimbarile climatice (IPCC) si de proiectiile populatiei Natiunilor Unite pentru sfarsitul secolului.

“Zona padurilor din Africa Centrala este departe de a fi un covor verde omogen. Gazduieste o mare varietate de paduri cu caracteristici diferite, inclusiv capacitatea lor de stocare a carbonului”, explica Maxime Rejou-Mechain, ecolog la IRD si primul autorul studiului. ,,Aceasta diversitate poate fi explicata prin diferitele tipuri de clima (umiditate, temperatura, rata de evapotranspiratie, cantitatea de precipitatii) si soluri, precum si prin istoria florei africane si gradul de activitate umana care a deranjat padurile de mii de ani, cum ar fi schimbarea agriculturii. “

Cercetatorii au aratat apoi ca unele zone pot fi mai sensibile la schimbarile climatice decat altele. De exemplu, ,,marginile padurilor din nordul si sudul regiunii, padurile atlantice si majoritatea celor din Republica Democrata Congo, care gazduieste mai mult de jumatate din padurile din Africa Centrala, sunt printre cele mai vulnerabile”, explica profesorul Bonaventure Sonke, botanist la Universitatea din Yaounde 1 si coautor al studiului.

Imbunatatirea strategiilor de adaptare la schimbarile climatice

Hartile si datele utilizate pentru acest studiu, disponibile online in depozitul de date Cirad, ofera informatii utile oamenilor de stiinta cu privire la functionarea padurilor si dinamica acestora si potentialul de stocare a carbonului.

“Diversitatea tipurilor de paduri din Africa Centrala ofera o gama larga de raspunsuri potentiale la schimbarile globale. Prin urmare, este un element esential de luat in considerare in cadrul politicilor de gestionare durabila si al luptei impotriva schimbarilor climatice”, spune Pr. Alfred Ngomanda, ecolog la CENAREST (Gabon) si coautor al studiului.

,,Aceste rezultate trebuie acum utilizate si aplicate pentru a dezvolta planuri de utilizare a terenurilor care sa pastreze caracteristicile padurilor, mentinand in acelasi timp conexiunile intre zonele protejate prin paduri de producere a lemnului gestionate in mod durabil. In locurile in care presiunea umana este prea mare, managerii ar putea restabili aceste conexiuni prin refacerea biodiversitatii programe sau dezvoltarea agroforesteriei “, concluzioneaza Sylvie Gourlet-Fleury, ecologist forestier la CIRAD si unul dintre principalii coordonatori ai studiului.

Lista in crestere a ,,primelor”lucruri facute de roverul  Perseverenta creste. Cel mai nou robot cu sase roti al NASA de pe suprafata martiana, transforma o patre din atmosfera subtire bogata in dioxid de carbon a Planetei Rosii in oxigen. Un instrument experimental de dimensiunea unui prajitor de paine, la bordul Perseverentei, numit Experimentul de utilizare a resurselor in conditii de oxigen Marte (MOXIE) a indeplinit sarcina. Testul a avut loc pe 20 aprilie, a 60-a zi martiana, sau sol, de cand misiunea a aterizat pe 18 februarie.

In timp ce demonstratia tehnologiei abia incepe, ar putea deschide calea pentru ca fictiunea stiintifica sa devina fapt stiintific – izolarea si stocarea oxigenului pe Marte pentru a ajuta la rachetele care ar putea ridica astronautii de pe suprafata planetei. Astfel de dispozitive ar putea, intr-o zi, sa ofere un aer respirabil astronautilor insisi. MOXIE este o investigatie tehnologica de explorare – la fel ca si statia meteo Mars Environmental Dynamics Analyzer (MEDA) – si este sponsorizata de Directia Misiunii Tehnologice Spatiale (STMD) a NASA si Directia Misiunii Explorari si Operatiuni Umane.

“Acesta este un prim pas critic pentru transformarea dioxidului de carbon in oxigen pe Marte”, a spus Jim Reuter, administrator asociat STMD. ,,MOXIE are mai multe de facut, dar rezultatele acestei demonstratii tehnologice sunt pline de promisiuni pe masura ce ne indreptam spre obiectivul nostru de a vedea intr-o zi oameni pe Marte. Oxigenul nu este doar ceea ce respiram. viitorii exploratori vor depinde de producerea de combustibil pe Marte pentru a face calatoria spre casa “.

Pentru rachete sau astronauti, oxigenul este esential, a declarat cercetatorul principal al MOXIE, Michael Hecht de la Observatorul Haystack al Institutului de Tehnologie din Massachusetts.

Pentru a-si arde combustibilul, o racheta trebuie sa aiba mai mult oxigen in greutate. Pentru a scoate patru astronauti de pe suprafata martiana intr-o misiune viitoare ar necesita aproximativ 15.000 de lire sterline (7 tone metrice) de combustibil pentru rachete si 55.000 de lire sterline (25 tone metrice) de oxigen. In schimb, astronautii care traiesc si lucreaza pe Marte ar necesita mult mai putin oxigen pentru a respira. “Astronautii care petrec un an la suprafata vor folosi probabil o tona metrica intre ei”, a spus Hecht.

Transportul a 25 de tone metrice de oxigen de pe Pamant pe Marte ar fi o sarcina dificila. Transportul unui convertor de oxigen de o tona – un descendent mai mare si mai puternic al MOXIE care ar putea produce acele 25 de tone – ar fi mult mai economic si mai practic.

Atmosfera lui Marte este de 96% dioxid de carbon. MOXIE functioneaza prin separarea atomilor de oxigen de moleculele de dioxid de carbon, care sunt alcatuite dintr-un atom de carbon si doi atomi de oxigen. Un produs rezidual, monoxidul de carbon, este emis in atmosfera martiana.

Procesul de conversie necesita niveluri ridicate de caldura pentru a ajunge la o temperatura de aproximativ 1.470 grade Fahrenheit (800 Celsius). Pentru a face acest lucru, unitatea MOXIE este realizata din materiale tolerante la caldura. Acestea includ piese din aliaj de nichel imprimate 3D, care incalzesc si racesc gazele care curg prin el si un aerogel usor care ajuta la mentinerea caldurii. Un strat subtire de aur din exteriorul MOXIE reflecta caldura in infrarosu, impiedicandu-l sa radieze spre exterior si sa dauneze potential altor parti ale perseverentei.

In aceasta prima operatie, productia de oxigen a MOXIE a fost destul de modesta – aproximativ 5 grame, echivalentul a aproximativ 10 minute in oxigen respirabil pentru un astronaut. MOXIE este conceput pentru a genera pana la 10 grame de oxigen pe ora.

Aceasta demonstratie tehnologica a fost conceputa pentru a se asigura ca instrumentul a supravietuit lansarii de pe Pamant, o calatorie de aproape sapte luni prin spatiul adanc si atingerea cu Perseverenta pe 18 februarie. MOXIE este de asteptat sa extraga oxigenul de cel putin noua ori in decursul An martian (aproape doi ani pe Pamant).

Aceste cicluri de productie de oxigen vor veni in trei faze. Prima faza va verifica si va caracteriza functia instrumentului, in timp ce a doua faza va rula instrumentul in conditii atmosferice diferite, cum ar fi diferite momente ale zilei si anotimpuri. In cea de-a treia faza, Hecht a spus: ,,vom impinge plicul” – incercand noi moduri de operare sau introducand ,,riduri noi, cum ar fi o runda in care comparam operatiile la trei sau mai multe temperaturi diferite”.

,,MOXIE nu este doar primul instrument care produce oxigen pe alta lume”, a spus Trudy Kortes, directorul demonstratiilor tehnologice din cadrul STMD. Este prima tehnologie de acest gen care va ajuta viitoarele misiuni ,,sa traiasca de pe uscat”, folosind elemente ale mediului altei lumi, cunoscuta si sub denumirea de utilizare a resurselor in situ.

,,Este nevoie de regolit, substanta pe care o gasesti pe pamant, si o introduc printr-o fabrica de prelucrare, transformandu-l intr-o structura mare sau luand dioxid de carbon – cea mai mare parte a atmosferei – si transformandu-l in oxigen”, a spus ea. . ,,Acest proces ne permite sa transformam aceste materiale abundente in lucruri utilizabile: propulsor, aer respirabil sau, combinat cu hidrogen, apa”.