2023 Հեղինակ: Sophia Otis | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2023-05-21 01:49
Ստորգետնյա ջրերը՝ թունավոր քիմիական նյութերով աղտոտված, շարժման մեջ են: Ինչպե՞ս կանգնեցնել աղտոտիչները մոտակա հորերը աղտոտելուց: Նոր մեթոդներից մեկը մահացու հոսքի առջև երկաթե թիթեղներից պատնեշ նետելն է: Տեսականորեն, երբ ջուրն անցնում է այս պատով, աղտոտիչները քիմիապես կարձագանքեն երկաթի հետ՝ թողնելով միայն անվնաս միացություններ ջրի մեջ։
Այս թափանցելի ռեակտիվ պատնեշի տեխնոլոգիան, որն օգտագործվում է մեկ տասնամյակից պակաս, խոստանում է լինել աղտոտման վերահսկման բարձր արդյունավետ գործիք: Սակայն Ջոնս Հոփքինսի համալսարանի շրջակա միջավայրի ինժեներները պարզել են, որ մաքրման բրիգադները կարող են էական սխալ հաշվարկներ կատարել աղտոտվածությունը չեզոքացնող այս պատերի նախագծման ժամանակ:Այս խնդիրը շտկելու համար հետազոտողներ Ուիլյամ Ա. Առնոլդը և Ա. Լին Ռոբերտսը պատրաստել են նոր մաթեմատիկական մոդել, որը պետք է հանգեցնի ավելի անվտանգ և ծախսարդյունավետ խոչընդոտների: Նրանք իրենց բացահայտումները ներկայացրել են կիրակի՝ մարտի 26-ին, Սան Ֆրանցիսկոյում Ամերիկյան քիմիական ընկերության ազգային ժողովում։
Աղտոտվածության մաքրման խոչընդոտները պետք է ճիշտ նախագծված լինեն՝ քաղցկեղ առաջացնող քիմիական նյութերը խմելու ջրի պաշարներից հեռու պահելու համար: Յուրաքանչյուր նախագիծ կարող է արժենալ ավելի քան 1 միլիոն դոլար, որի մեծ մասը վճարում է նյութերի համար: «Եթե այս պատնեշները չափազանց բարակ կառուցեք, ապա աղտոտված ջրի ամբողջական բուժումը չեք ստանա», - բացատրեց Առնոլդը: «Բայց եթե դրանք չափազանց հաստ եք կառուցում, ապա դուք օգտագործում եք երկու կամ երեք անգամ ավելի շատ երկաթ, քան անհրաժեշտ է, և դուք զգալիորեն ավելացնում եք մաքրման ծախսերը: Սա նաև սահմանափակում է այն կայքերի քանակը, որտեղ դուք կարող եք օգտագործել այս տեխնոլոգիան, քանի որ. դժվար է հաստ պատնեշներ տեղադրել մեծ խորություններում գտնվող աղտոտիչների առջև»:
Ջոնս Հոփքինսում իր դոկտորական թեզը պատրաստելիս Առնոլդն ուսումնասիրել է քիմիական ռեակցիաները, որոնք տեղի են ունենում, երբ որոշակի աղտոտիչներ բախվում են երկաթի փաթիլներին:Ռոբերթսը, Ջոնս Հոփքինսի աշխարհագրության և շրջակա միջավայրի ճարտարագիտության բաժնի դոցենտը, համագործակցել է հետազոտության վրա՝ որպես Առնոլդի թեզի խորհրդատու:
Զույգը կենտրոնացած էր քլորացված էթիլենների վրա՝ կասկածելի քաղցկեղ առաջացնող քիմիական նյութերի վրա, որոնք սովորաբար հանդիպում են չոր մաքրման լուծիչներում և յուղազերծող լուծույթներում: Ռազմական և արդյունաբերական օբյեկտներում ոչ պատշաճ հեռացման միջոցով այս մահաբեր քիմիական նյութերը ներթափանցել են ստորգետնյա ջրերի պաշարներ և սկսել են արտագաղթել: Ռոբերտ Գիլհեմը Կանադայի Վաթերլոոյի համալսարանից մոտ ինը տարի առաջ մշակել է թափանցելի ռեակտիվ արգելքի տեխնոլոգիան՝ որպես միջոց՝ թունավորելու նման փետուրները, նախքան դրանք կեղտոտեն մոտակա խմելու ջրի պաշարները: Ընդհանուր առմամբ, գործընթացը պահանջում է խրամատ փորել աղտոտված ջրի մակարդակին: Այնուհետև բանվորները լցնում են տոննաներով երկաթի թիթեղներ՝ ձևավորելու թափանցելի պատ, սովորաբար մեկից վեց ոտնաչափ հաստությամբ, որը պետք է հեռացնի տոքսինները, երբ ջուրը շարժվում է դրա միջով: Այս մեթոդն այժմ օգտագործվում է ԱՄՆ-ի և այլ երկրների ավելի քան երկու տասնյակ ստորերկրյա ջրերի աղտոտման վայրերում լայնածավալ և փորձնական ծրագրերում:
Այս գործընթացի արդյունավետությունն ուսումնասիրելու համար Առնոլդը և Ռոբերթսը Ջոն Հոփքինսում լաբորատոր փորձեր են կազմակերպել, որոնք ընդօրինակում էին դաշտում տեղի ունեցող քիմիական ռեակցիաները, բայց արագացված արագությամբ: Նրանք պարզել են, որ քլորացված էթիլենի մոլեկուլները պետք է մրցակցեն երկաթի մակերևույթների վրա սահմանափակ թվով վայրեր մուտք գործելու համար, որտեղ կարող են տեղի ունենալ ռեակցիաներ: «Այսպիսով, աղտոտվածության ավելի բարձր կոնցենտրացիաների դեպքում այս մրցակցությունն ավելի շատ է, և ռեակցիան ավելի դանդաղ է տեղի ունենում», - ասաց Առնոլդը, ով իր Ph. D. Ջոնս Հոփքինսում, դարձել է Մինեսոտայի համալսարանի քաղաքացիական ճարտարագիտության ասիստենտ: «Ցածր կոնցենտրացիաների դեպքում ռեակցիան ավելի արագ է տեղի ունենում»:
Նա և Ռոբերթսը մշակեցին նոր մաթեմատիկական մոդել, որը ներառում է նման տատանումներ: «Մենք պարզեցինք, որ կարևոր է, որ դուք իմանաք աղտոտվածության ճշգրիտ կոնցենտրացիան, և դուք պետք է օգտագործեք ճիշտ մաթեմատիկական մոդելը, երբ հաշվարկեք, թե որքան լայն է կառուցել այս խոչընդոտները», - ասաց Առնոլդը:«Մեր նոր մոդելը պահանջում է շատ ավելի շատ փորձարարական տվյալներ, ինչը նշանակում է, որ դուք պետք է շատ ավելի շատ նախնական փորձարկում կատարեք լաբորատորիայում: Բայց եթե մենք կարողանանք ավելի ճշգրիտ ձևավորել այս խոչընդոտները, դրանք կգործեն ավելի արդյունավետ և ավելի տնտեսապես»:
