Thu10282021

Last update12:23:48 AM GMT

Các sông băng tan chảy có thể làm tăng tốc độ phát thải carbon vào khí quyển

Việc mất đi các sông băng trên toàn thế giới làm tăng sự phân hủy các phân tử cacbon phức tạp trong các con sông, có khả năng góp phần tác động mạnh vào biến đổi khí hậu. Một nhóm nghiên cứu quốc tế do Đại học Leeds dẫn đầu đã lần đầu tiên liên kết các sông núi có sông băng với tốc độ phân hủy vật liệu thực vật cao hơn, một quá trình chính trong chu trình carbon toàn cầu.

Giảm ô nhiễm trên lưu vực sông Limpopo

Một lưu vực sông bao gồm các con sông, phụ lưu, lạch và các vùng đất ngập nước thu thập nước và đưa nó ra biển - là một mạng lưới quan trọng mà tất cả mọi vật, sống và không sinh sống, được kết nối và phụ thuộc vào nhau. Hệ sinh thái phức tạp này luôn thay đổi bởi con người và tự nhiên, và việc quản lý nó rất phức tạp do nó thường xuyên vượt qua các ranh giới chính trị - bang này sang bang, tỉnh này sang tỉnh khác và quốc gia này sang quốc gia khác.

Màng lọc khử muối có cấu trúc đột phá tạo ra công nghệ lọc nước rẻ hơn

Mới đây, các nhà nghiên cứu từ Penn State, Đại học Texas tại Austin đã công bố một phát hiện quan trọng trong việc hiểu rõ cách thức các màng lọc lọc khoáng chất từ nước giúp sản xuất nước sạch với chi phí thấp hơn, các phát hiện đã được đăng trên tạp chí Science.

bai7

Hiện nay, màng khử muối hoạt động như một bộ lọc nước mặn: đẩy nước chảy qua màng, phương pháp này giúp loại bỏ muối và các hóa chất khác khỏi nước, làm sạch hàng tỷ gallon nước cho nông nghiệp, sản xuất năng lượng và nước uống. Quá trình này có vẻ đơn giản nhưng nó chứa đựng những kỹ thuật phức tạp mà các nhà khoa học vẫn đang cố gắng tìm hiểu.

Nhóm nghiên cứu đã hợp tác với Công ty DuPont Water Solutions - công ty sản xuất sản phẩm khử muối quy mô lớn, phát hiện ra một số vấn đề có thể tìm ra cách giảm chi phí sản xuất nước sạch. Họ xác định rằng thành phần hóa học để xác định màng lọc khử muối không nhất quán về mật độ và phân bố khối lượng, điều này có thể làm giảm hiệu suất của chúng. Mật độ của màng ở cấp nano thực sự quan trọng đối với hiệu suất sản xuất nước.

Manish Kumar, phó giáo sư tại Khoa Kỹ thuật Dân dụng, Kiến trúc và Môi trường tại UT Austin, đồng tác giả nghiên cứu cho biết: “Màng thẩm thấu ngược được sử dụng rộng rãi để làm sạch nước, nhưng vẫn còn rất nhiều điều chúng ta chưa biết về chúng. Chúng tôi thực sự không thể nói rõ cách thức nước di chuyển qua chúng, vì vậy tất cả những cải tiến trong 40 năm qua về cơ bản được thực hiện trong “bóng tối”.

Các tài liệu chứng minh rằng, hiểu biết này có thể tăng hiệu suất của các màng được thử nghiệm lên 30% - 40%, có nghĩa là làm sạch nhiều nước hơn trong khi sử dụng ít năng lượng hơn. Điều đó có thể giúp tăng khả năng tiếp cận với nước sạch và tiết kiệm hóa đơn nước cho các hộ gia đình cá nhân, doanh nghiệp...

Màng thẩm thấu ngược hoạt động bằng cách tạo áp lực lên một mặt. Các khoáng chất đọng ở đó, trong khi nước đi qua. Các nhà nghiên cứu cho biết, mặc dù hiệu quả hơn các quy trình khử muối không qua màng lọc, nhưng quá trình này vẫn tốn một lượng lớn năng lượng. Việc cải thiện hiệu quả của màng lọc có thể giảm bớt gánh nặng này.

“Quản lý nước ngọt đang trở thành một thách thức quan trọng trên toàn thế giới. Tình trạng thiếu hụt, hạn hán - với các kiểu thời tiết khắc nghiệt ngày càng gia tăng, dự kiến vấn đề này sẽ còn trở nên ngày càng nghiêm trọng hơn. Do vậy, điều tối quan trọng là phải có sẵn nước sạch, đặc biệt là ở những vùng ít tài nguyên”, Enrique Gomez, giáo sư kỹ thuật hóa học tại Penn State, đồng tác giả nghiên cứu nhấn mạnh.

Quỹ Khoa học Quốc gia và DuPont đã tài trợ cho nghiên cứu này. Các nhà nghiên cứu của DuPont phát hiện ra rằng các màng lọc dày hơn thực sự chứng tỏ khả năng thẩm thấu tốt hơn. Điều này gây ngạc nhiên vì kiến ​​thức thông thường là độ dày làm giảm lượng nước có thể chảy qua màng.

Hiện nhóm nghiên cứu đang tiếp tục nghiên cứu cấu trúc của các màng lọc, cũng như các phản ứng hóa học liên quan đến quá trình khử muối. Họ cũng đang xem xét giải pháp phát triển các màng lọc tốt nhất với các vật liệu cụ thể, chẳng hạn như màng lọc bền chắc nhưng dai dẻo, có thể ngăn chặn sự hình thành sự phát triển của vi khuẩn.

Nguồn: https://www.sciencedaily.com/releases/2020/12/201231141511.htm

Tác động của biến đổi khí hậu đối với nguồn nước và năng lượng của chúng ta

Khi trái đất tiếp tục ấm lên, các thách thức như việc suy giảm nguồn nước hoặc tăng nhu cầu sử dụng năng lượng sẽ ngày càng gia tăng. Nhưng nước và năng lượng có mối liên hệ chặt chẽ với nhau, ví dụ, để sản xuất thêm nước thông qua khử muối từ nước biển hoặc tái chế nước thì phải lựa chọn các quy trình sử dụng nhiều năng lượng hơn.

Vì vậy, trong việc thích ứng với hậu quả của biến đổi khí hậu, làm thế nào chúng ta có thể chắc chắn rằng chúng ta không làm cho các vấn đề trở nên tồi tệ hơn?

Giờ đây, các nhà nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm Quốc gia Lawrence Berkeley của Bộ Năng lượng (Phòng thí nghiệm Berkeley), Đại học California tại Berkeley (UC Berkeley) và Đại học California tại Santa Barbara (UC Santa Barbara) đã phát triển một nghiên cứu dựa trên khoa học để đánh giá các mối liên hệ phức tạp giữa nước và năng lượng, từ đó đưa ra các lựa chọn để thích ứng với biến đổi khí hậu. Nghiên cứu đó là: "Đánh giá khả năng thích ứng với biến đổi khí hậu và các tác động liên ngành giữa năng lượng và nước” - một nghiên cứu điển hình ở California đã được công bố gần đây trên tạp chí Environmental Research Letters .

Tác giả chính Julia Szinai, thuộc Phòng Khoa học Hệ sinh thái và Khí hậu của Phòng thí nghiệm Berkeley cho biết: “Đã có nhiều phân tích về cách biến đổi khí hậu có thể ảnh hưởng đến các ngành nước và năng lượng riêng biệt, nhưng những nghiên cứu đó thường không xét đến sự tương tác và phản hồi giữa hai bên. Nghiên cứu của chúng tôi phát triển một cách tổng quát xác định cách biến đổi khí hậu ảnh hưởng đến các hệ thống điện, nước song song này và khả năng thích ứng với các cung, cầu trong tương lai”.

Đồng tác giả Daniel Kammen, giáo sư về lĩnh vực năng lượng và tài nguyên tại UC Berkeley, cho biết: “Trong quá trình phát triển dự án này, Julia đã nỗ lực để tích hợp các tác động và sự tương tác của khí hậu với các lĩnh vực năng lượng và nước. Điều quan trọng để lập kế hoạch cho tương lai của chúng ta trong điều kiện biến đổi khí hậu là nắm bắt - lựa chọn xây dựng cơ sở hạ tầng của chúng ta phụ thuộc lẫn nhau như thế nào”.

Khi áp dụng các điều kiện tại California, nơi mà nguồn nước chủ yếu là băng tuyết tan và phải sử dụng lượng năng lượng đáng kể để vận chuyển nước từ miền bắc đến miền nam của bang, họ phát hiện ra rằng có hai con đường thích ứng có thể xảy ra : một là tiêu tốn nhiều năng lượng; hai là thực sự có thể tiết kiệm cả nước và năng lượng.

Đồng tác giả, nhà khoa học khí hậu Andrew Jones cho biết: “Một trong những điểm quan trọng nhất của nghiên cứu là việc thích ứng hệ thống nguồn nước của chúng ta với biến đổi khí hậu, điều đó có thể làm tăng thêm tình trạng căng thẳng lưới điện hoặc cũng có thể giúp giảm bớt nó. Nếu chúng ta tập trung vào việc điều chỉnh hệ thống nguồn nước bằng cách sử dụng lượng nước lớn chuyển qua các lưu vực, hoặc dùng phương pháp khử muối tiêu tốn nhiều năng lượng, điều đó sẽ khiến vấn đề điện trở nên khó khăn hơn nhiều. Nhưng nếu chúng ta điều chỉnh hệ thống nước bằng cách bảo tồn nước, thì đó là một tình huống đôi bên cùng có lợi và cũng không làm giảm đi năng lượng tự nhiên của nước". Hiện tại, đáng kinh ngạc là khoảng 19% mức tiêu thụ điện của California dành cho các hoạt động liên quan đến nước, chẳng hạn như xử lý nước, vận chuyển, bơm và sưởi ấm. Ngoài ra, khoảng 15% sản lượng điện trong bang là từ thủy điện. Sự phụ thuộc lẫn nhau như vậy được gọi là mối quan hệ năng lượng nước. Nhà nước đã nhìn thấy một số tác động mà biến đổi khí hậu có thể gây ra đối với các hệ thống năng lượng nước; ví dụ, hạn hán kéo dài và lượng băng tuyết giảm đã dẫn đến mức tiêu thụ điện tăng đột biến, nhu cầu sử dụng nước ngầm tăng lên, thiếu hụt lượng nước cho các công trình thủy điện, phải sản xuất điện bằng cách sử dụng các nhiên liệu hóa thạch bẩn không có lợi cho môi trường.

Sắp tới, các nhà nghiên cứu đã tích hợp dữ liệu qua một số nghiên cứu phân mảnh để ước tính phạm vi tổng thể của tương lai về nước và năng lượng có thể có trong các kịch bản khí hậu khác nhau cho tiểu bang vào cuối thế kỷ này. Phân tích của họ cho thấy tác động trực tiếp lớn nhất của biến đổi khí hậu đối với ngành điện ở California có thể đến từ hai yếu tố: sử dụng điều hòa không khí nhiều hơn và nguồn cung cấp thủy điện giảm. Trong lĩnh vực nước, tác động lớn nhất và không chắc chắn nhất của biến đổi khí hậu chính là nguồn cung cấp nước trong tương lai. Trong trường hợp xấu nhất, nguồn cung cấp nước sẵn có có thể giảm 25% và trong trường hợp tốt nhất có thể tăng 46%. Áp dụng khuôn khổ của họ cho tương lai năng lượng nước của California, họ phát hiện ra rằng, nếu bang thích ứng với tình huống xấu nhất về nước bằng cách chọn các công nghệ sử dụng nhiều năng lượng nhất, thì điều đó có thể dẫn đến sự mất cân bằng năng lượng lớn do khí hậu gây ra (tăng sử dụng điều hòa không khí và giảm khả năng cung cấp thủy điện là những yếu tố biến đổi khí hậu có tác động trực tiếp lớn nhất đến mất cân bằng năng lượng). Jones nói: “Tôi nghĩ đây là nghiên cứu đầu tiên chỉ ra rằng thích ứng của ngành nước có thể có tác động lớn đến ngành điện cũng như tác động trực tiếp của chính biến đổi khí hậu.

Đồng tác giả Ranjit Deshmukh, giáo sư nghiên cứu môi trường tại UC Santa Barbara và là nhà khoa học tại Berkeley Lab, lưu ý: "Trong tương lai, có thể cân bằng giữa ngành điện với ngành nước bằng cách gia tăng sản xuất năng lượng gió và năng lượng mặt trời khi mà ở bang California đang cố gắng đáp ứng được mục tiêu phát thải lượng khí carbon thấp. Ví dụ: nếu có lượng nước dự trữ đầy đủ, thiết bị sử dụng nhiều năng lượng như máy bơm nước hoặc nhà máy khử muối có thể hoạt động trong thời gian có hoặc không có năng lượng mặt trời và năng lượng gió".

Tiếp theo, Szinai, một sinh viên tốt nghiệp UC Berkeley, cho biết cô có kế hoạch phát triển các mô hình chi tiết của cả hệ thống điện và nước để các nhà nghiên cứu có thể chạy mô phỏng trong các kịch bản thích ứng với biến đổi khí hậu khác nhau, cuối cùng là hỗ trợ các nhà quy hoạch quản lý tài nguyên nước và xây dựng hệ thống lưới điện.

"Nghiên cứu này đã nêu bật lợi ích của việc lập kế hoạch thích ứng phối hợp giữa hai ngành, vì vậy chúng tôi hiện đang liên kết mô hình quản lý tài nguyên nước chi tiết hơn và mô hình quy hoạch điện có thể đưa ra các lộ trình thích ứng để xây dựng cơ sở hạ tầng điện ở Tây Hoa Kỳ”, Szinai nói.

Nguồn: https://www.sciencedaily.com/releases/2021/01/210111094250.htm

Các chiến lược cải thiện chất lượng nước

Theo một nghiên cứu mới từ các nhà kinh tế nông nghiệp tại Đại học Illinois, người dân tại Illinois (Mỹ) rất quan tâm đến vấn đề giảm thiểu ô nhiễm nước đầu nguồn, họ sẵn sàng chi trả các chi phí để cải thiện môi trường tốt hơn.

Lượng hóa chất từ sản xuất nông nghiệp là nguyên nhân chính gây ô nhiễm ở lưu vực sông Mississippi và góp phần gây ra tình trạng thiếu oxy - lượng oxy tối thiểu để hỗ trợ sự sống biển ở Vịnh Mexico. Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ (EPA) đã lập các kế hoạch hành động nhằm giảm thiểu ô nhiễm ở 12 bang miền trung Tây nước Mỹ và giảm 45% việc ô nhiễm nitrat-nitơ và phốt pho vào năm 2040. Các cơ quan của Illinois đã thành lập Chiến lược Giảm Thất thoát Chất dinh dưỡng của Illinois (INLRS) để giải quyết những vấn đề đó, dựa trên những nỗ lực tự nguyện cũng như các biện pháp chính sách như trợ cấp của tiểu bang. Đồng thời với sự hỗ trợ từ người dân địa phương có thể giúp cung cấp thông tin về các sáng kiến ​​giảm thiểu chất dinh dưỡng.

Bryan Parthum, tác giả chính của bài báo cho biết: “Chúng tôi biết chất lượng nước rất quan trọng và ô nhiễm nước có ảnh hưởng cả về sức khỏe và kinh tế. Parthum là sinh viên tốt nghiệp tại Khoa Kinh tế Nông nghiệp và Tiêu dùng tại Đại học Illinois khi nghiên cứu được thực hiện; hiện ông làm việc với tư cách là nhà kinh tế học tại Văn phòng Chính sách EPA. Parthum giải thích: “Chúng tôi muốn tìm hiểu mức độ quan tâm của mọi người về chất lượng nước địa phương và việc đạt được các mục tiêu EPA có lợi cho Vịnh Mexico như thế nào”.

bai5Sông Sangamon, trung tâm Illinois.

Các nhà nghiên cứu đã khảo sát những người ở thượng lưu sông Sangamon thuộc trung tâm Illinois, một lưu vực ưu tiên của INLRS do bị mức độ truyền nitrat và phốt pho cao. Những người được hỏi đã hoàn thành một cuộc khảo sát thử nghiệm bao gồm lựa chọn các kịch bản khác nhau mô tả cải thiện chất lượng nước như giảm sự nở hoa của tảo, tăng số đàn cá và số lượng loài cá cũng như đáp ứng các mục tiêu của EPA về giảm ô nhiễm chất dinh dưỡng. Các kịch bản cũng bao gồm thông tin về sự hưởng ứng của người tham gia khảo sát và một loạt các chi phí tiềm năng liên quan đến các biện pháp đó. Sau đó, các nhà nghiên cứu có thể ước tính số tiền mọi người sẵn sàng trả cho các cải tiến khác nhau. Ví dụ, giảm 50% số lượng tảo nở hoa ở lưu vực trung bình sẽ trị giá 32$/năm cho mỗi hộ gia đình.

Parthum nói: “Nếu kết hợp làm giảm lượng tảo nở hoa, số lượng cá được cải thiện cũng như đáp ứng được các mục tiêu về chất dinh dưỡng, thì chi phí là 85 đô la cho mỗi hộ gia đình”.

Amy Ando, ​​giáo sư kinh tế nông nghiệp và tiêu dùng tại Đại học Illinois và là đồng tác giả của bài báo, lưu ý rằng sông Sangamon không được biết đến như một địa điểm du lịch nhưng vẫn có giá trị cho các mục đích giải trí. Gần 50% số người được hỏi cho biết sử dụng sông để câu cá, chèo thuyền hoặc đi bộ đường dài ít nhất một lần một năm. “Các hành động do INLRS thực hiện, nếu thành công, sẽ làm giảm tình trạng thiếu oxy ở Vịnh Mexico. Nhưng các chiến lược này cũng có giá trị trong việc cải thiện quần thể cá và giảm tảo nở hoa ngay tại nhà người dân sinh sống, vì vậy mọi người cũng nhận được một số lợi ích từ những chiến lược này”, Ando lưu ý.

Cuộc khảo sát bao gồm 373 người được hỏi, được chia đều giữa cư dân thành thị và nông thôn. Các nhà nghiên cứu nhận thấy không có sự khác biệt về thái độ đối với các biện pháp chính sách nước giữa hai nhóm. Ando nói: “Có thể có nhận thức rằng người dân thành thị quan tâm nhiều hơn đến việc cải thiện môi trường. Nhưng chúng tôi nhận thấy cả nhóm thành thị và nông thôn đều coi trọng giá trị của việc cải thiện quần thể cá và chất lượng nước ở các con sông chảy qua nơi họ sinh sống”.

Nghiên cứu của Khoa Kinh tế Nông nghiệp và Tiêu dùng thuộc Trường Cao đẳng Khoa học Nông nghiệp, Tiêu dùng và Môi trường (ACES) tại Đại học Illinois.

Nguồn: https://www.sciencedaily.com/releases/2021/01/210114111929.htm

Cuộc họp cấp cao về việc thực hiện các mục tiêu liên quan đến nước

Trước Ngày nước thế giới (22 tháng 3), một cuộc họp cấp cao sẽ được tổ chức trực tuyến để truyền cảm hứng cho hành động đồng thời thu hút sự chú ý đến chủ đề năm 2021: Giá trị của Nước. Cuộc họp Cấp cao về việc thực hiện các mục tiêu và chỉ tiêu lien quan đến nước của Chương trình nghị sự 2030 sẽ được tổ chức vào ngày 18 tháng 3 năm 2021.