وقتی چاه‌ها خشک می‌شوند

وقتی چاه‌ها خشک می‌شوند

مطالعات جدید جهانی نشان می‌دهد که وابستگی رو به رشد جوامع به استفاده از منابع آب شیرین تجدیدناپذیر، ذخایر آب زیرزمینی را خالی و توانایی جوامع را برای رویارویی با کمیابی آب در دنیایی که رو به گرم‌شدن دارد تضعیف می‌کند.

موضوع کاهش ذخایر آب شیرین در بخش‌های مختلف جهان، نه فقط از نظر علمی مورد توجه واقع شده است، بلکه دغدغه عمیق اجتماعی نیز به شمار می‌آید. گزارش‌های مختلفی که درباره خالی‌شدن آبخوان‌ها و کاهش تراز آب رودخانه‌ها و دریاچه‌ها منتشر می‌شود، شواهد قانع‌کننده‌ای مبنی بر عبور بهره‌برداری آب شیرین از ظرفیت منابع تجدیدپذیر است. با این همه، کمّی‌کردن منابع و مصارف آب شیرین در سطح جهان یک چالش فنی اساسی است. دو محقق به نام‌های Yoshihide Wada و Marc Bierkens در یکی از جامع‌ترین تحلیل‌های صورت‌گرفته تاکنون که در «پژوهش‌نامه زیست‌محیطی» انتشار یافته است، منابع و مصارف آب شیرین را از ۱۹۶۰ تا ۲۰۹۹ برآورد کرده‌اند. آنان هم از داده‌های تاریخی و هم پیش‌بینی‌های آینده که شامل تغییرات جمعیتی و اقلیمی مورد انتظار در این قرن است استفاده کرده‌اند. تحلیل‌ آنان حاکی از افزایش تدریجی بهره‌برداری از منابع آب شیرین تجدیدناپذیر در بخش‌هایی از جهان است و از این رو باید دغدغه جدی جهانیان باشد.
در حال حاضر آبیاری، هفتاد درصد برداشت جهانی آب شیرین را به خود اختصاص داده است. انقلاب سبز در نیمه قرن گذشته که به شکل چشمگیری تولید غذا را افزایش داد، به طور مشخص در ایالات متحده و آسیا، عمدتاً بر پایه گسترش اراضی آبی تحقق یافت. چون با آبیاری، آب شیرین برداشت‌شده از آبخوان‌ها، رودخانه‌ها و دریاچه‌ها دوباره در سطح زمین توزیع می‌شود، توازن منطقه‌ای آب با افزایش استفاده مصرفی آب شیرین در اثر تبخیرتعرق تغییر می‌کند.
آبیاری گسترده می‌تواند منابع آب شیرین را کاهش دهد. میزان خالی‌شدن رودخانه‌ها و دریاچه‌هایی که به وسیله بارش‌های امروزی دوباره پر می‌شوند، با توجه به حجم محدودشان (حدود ۹۳۰۰۰ کیلومتر مکعب در سطح جهان) و اثرات قابل رؤیت استفاده بیش از حد، با محدودیت روبرو است. در مقابل، بهره‌برداری بسیار زیاد و تجدیدناپذیر از منابع آب زیرزمینی که حاصل چندین سال تا چند دهه و در برخی موارد چندین قرن بارش هستند، به دلیل حجم عظیم و همه‌جا پراکنده آنها (حدود ۱۰۵۰۰۰۰۰ کیلومتر مکعب) و این واقعیت که اثرات استفاده بیش از حد تا اندازه زیادی قابل رؤیت نیست امکان‌پذیر می‌شود. مطالعه این دو محقق پیشرفت قابل ملاحظه‌ای نسبت به مطالعات پیشین به شمار می‌آید، چرا که به صراحت میزان استفاده تجدیدناپذیر آب زیرزمینی و آب سطحی را به حساب آورده‌اند.
این دو پژوهشگر با استفاده از طیف وسیعی از منابع، تفصیلی‌ترین برآوردها درباره مصارف کشاورزی، صنعتی و خانگی آب شیرین در سرتاسر جهان را گردآوری کرده‌اند. نکته قابل ذکر آن است که در این برآوردها، جریان برگشتی آبیاری و نیز بازچرخانی آب در برداشت‌های صنعتی و خانگی به حساب آمده است. آنان ابتدا استفاده انسانی از آب شیرین را با برآوردهای ذخیره آب شیرین (بر اساس مدل هیدرولوژیکی جهانی و سهم نمک‌زدایی در مناطق ساحلی) مقایسه کردند. همچنین پیش‌بینی‌های آتی موجودی آب شیرین را با احتساب اثرات تغییر اقلیم انجام دادند. سپس با مقایسه موجودی آب شیرین و استفاده آب شیرین، نسبتی از استفاده مصرفی را که از برداشت تجدیدناپذیر آب زیرزمینی و برداشت بیش از حد از آب سطحی حاصل می‌شود مشخص کردند. منظور از برداشت تجدیدناپذیر آب زیرزمینی ، میزان استفاده آب زیرزمینی اضافه بر میزان تغذیه، و برداشت بیش از حد آب سطحی، مقدار جریان زیست‌محیطی تعریف می‌شود که به خاطر استفاده مصرفی، در اختیار اکوسیستم‌های آبی قرار نمی‌گیرد.
مطالعه Wada و Bierkens آشکار می‌کند که استفاده تجدیدناپذیر از منابع آب شیرین در سطح جهان، از سال ۱۹۶۰ تا سال ۲۰۱۰، عمدتاً در نتیجه گسترش آبیاری در ایالات متحده، چین، هند، پاکستان، مکزیک، عربستان سعودی و ایران، ۵۰ درصد افزایش یافته است. این افزایش عمدتاً به برداشت‌های تجدیدناپذیر آب زیرزمینی نسبت داده می‌شود (شکل۱). در نتیجه، برآورد می‌شود اکنون ۵۰ درصد برداشت جهانی آب شیرین را آب زیرزمینی تشکیل می‌دهد. پیش‌بینی‌های آتی حاکی از آن است که تغییر اقلیم، استفاده تجدیدناپذیر آب شیرین را در مدیترانه، جنوب افریقا، ایالات متحده، مکزیک و خاورمیانه تشدید خواهد کرد. در سطح جهان، استفاده تجدیدناپذیر آب شیرین پیش‌بینی می‌شود تا انتهای قرن بیست و یکم تا ۳۰ درصد افزایش می‌یابد و ۴۰ درصد مصرف آب انسان را تشکیل خواهد داد. پیش‌بینی می‌شود این میزان افزایش تا اندازه زیادی با برداشت تجدیدناپذیر ‌ از آب زیرزمینی تأمین خواهد شد.
افزایش استفاده از این منابع، ذخیره آب زیرزمینی را خالی می‌کند و به اکوسیستم‌های آبی آسیب وارد می‌سازد. علاوه بر این، خالی‌شدن آب زیرزمینی در برخی مناطق مهم کشاورزی جهان اکنون تولید جهانی غذا را تهدید می‌کند. کاهش جبران‌ناپذیر آب زیرزمینی، ظرفیت رویارویی جوامع را با کمیابی آب (در اثر افزایش تقاضا)، و نیز گرم‌شدن زمین تضعیف می‌کند. در جهانی که در حال گرم‌شدن است، بارش تشدید می‌شود، یعنی بارندگی‌های کمتر ولی سنگین‌تر پدید خواهد آمد. تأثیر خشکسالی‌های طولانی‌تر و نوسان بیشتر در میزان دبی رودخانه، اتکای جوامع را به ذخیره آب زیرزمینی تشدید خواهد کرد، آن هم در شرایطی که این منبع در برخی مناطق رو به اُفت دارد.
ما باید ذخیره موجودآب زیرزمینی و پاسخ‌های تغذیه به تشدید بارندگی در اثر تغییر اقلیم را بهتر بشناسیم. همچنین باید وابستگی انسان به آب شیرین تجدیدناپذیر را از طریق ارتقای کارآیی مصرف آب، به ویژه در آبیاری، و با مبادله «آب مجازی» کاهش دهیم. اگر به مسیر کنونی خود ادامه دهیم، «زمانی ارزش آب را خواهیم فهمید که دیگر چاه‌ها خشک شده‌اند.»

مأخذ اصلی:
Richard Taylor. When wells run dry. Nature, Vol ۵, December ۲۰۱۴

استفاده از سلفون در لباس برای خنکی

استفاده از سلفون در لباس برای خنکی!+عکس

تغییرات آب‌وهوایی باعث گرم‌تر شدن زمین شده و محققان را مجبور به جستجوی راه‌هایی برای سازگار ساختن انسان‌ها با این تغییرات گرمایشی کرده است.

به گزارش ایسنا به نقل از ساینس‌نیوز، محققان دانشگاه استنفورد اکنون در حال کار بر روی لباس‌هایی هستند که بدن را خنک نگه داشته و روزهای گرم تابستان را قابل تحمل می‌کنند.

آن‌ها با انجام اصلاحات و تغییراتی بر روی پوشش‌های سلفونی که معمولا برای تازه نگهداشتن غذاها استفاده می‌شود، پارچه‌ای تولید کرده‌اند که می‌تواند پوست را خنک سازد.

اگرچه منسوجات پلاستیکی الهام گرفته از سلفون هنوز وارد بازار نشده‌اند، اما می‌توانند راه را برای پوشاکی هموار کنند که به ذخیره انرژی و هزینه‌های صرف شده برای دستگاههای تهویه کمک می‌کنند.

محققان برای این تحقیق که در مجله ساینس منتشر شده، بر روی ماده نانو منفذدار پلی‌اتیلن (nanoPE) کار کرده و ماده‌ای را تولید کردند که می‌تواند به آزاد کردن حرارت بدن کمک کند.

مانند بسیاری از پارچه‌های موجود، این مواد با تبخیر عرق بدن باعث می‌شوند که پوست احساس خنکی کند. اما همچنین دارای مکانیسم خنکسازی دیگری نیز هست که می‌تواند صنعت پوشاک را متحول کند و آن، پارچه پلاستیکی است که حرارت بدن را به شکل تابش مادون‌قرمز از پارچه عبور می‌دهد.

محققان برای ساخت این پارچه خنک کننده از حوزه‌های فوتونیک، نانوفناوری و شیمی استفاده کرده تا پلاستیک پلی‌اتیلن مورد استفاده در آشپزخانه برای تازه نگه داشتن مواد غذایی در مقابل نور مرئی شفاف نشده و به هوا، بخار آب و تابش حرارتی اجازه ورود و خروج دهد. اگرچه این پارچه که با الهام از این پوشش پلاستیکی ساخته شده هنوز در بازار موجود نیست ولی میتواند راه را برای لباسهایی که به صرفه جویی در انرژی و هزینه کمک خواهند کرد، هموار کند.

محققان از نوعی پلی‌اتیلن استفاده کرده اند که معمولا برای ساخت باتری به کار می‌رود. این پلاستیک خاص از یک نانوساختار خاص برخوردار است که آن را در برابر نور مرئی، مات می‌کند اما در برابر تابش مادون قرمز، شفاف می‌شود تا حرارت بدن از آن عبور کند.

آن‌ها همچنین این ماده را با مواد شیمیایی اصلاح کردند که به مولکول‌های بخار آب اجازه عبور از نانومنفذهای درون پلاستیک را داده و پارچه را قادر به تنفس می‌سازد.

محققان دریافتند که این پارچه در مقایسه با پارچه‌ها نخی، پوست را تا 3.6 درجه فارنهایت خنک‌تر می‌کند.

بحران پیش روی آب: شمارش معکوس برای نابودی کامل آبخوان‏‌ها

شمارش معکوس برای نابودی کامل آبخوان‏‌ها

وضعیت فعلی آب ایران مرحله بحران را طی کرده و می‌توان از این شرایط به عنوان فرابحران نام برد؛ در این بین شرایط آبخوان‌ها بسیار ناگوار است. بر همین اساس برخی از کارشناسان حوزه آبی معتقدند که مرگ کامل آبخوان‌ها بسیار نزدیک است.

داریوش مختاری، کارشناس آب در گفت و گو با ایسنا، با بیان اینکه اقدامات دولت و بهره‌‏برداران برای نجات بقایای آبخوان‏ها کافی نیست، اظهار کرد: چنانچه بقایای آبخوان‏‌ها نجات داده نشود، امکان جابجایی‎های بزرگ جمعیتی در ایران دور از انتظار نیست.

به گفته وی از دیدگاه تاریخی، مساله کم‏‌آبی به نابودی کامل تمدن‏های جیرفت کرمان و شهر سوخته سیستان انجامید و در همان حال در سال ۱۲۵۰ هجری شمسی از جمعیت ۱۰ میلیون نفری ایران، پنج میلیون نفر درگذشتند و در سال ۱۲۹۸ هجدی شمسی بحران بی‏‌آبی و خشکی، عملا شیرازه نظام سیاسی قاجار را متلاشی کرد و نیمی از جمعیت ۲۰ میلیونی ایران در گذشتند.

این کارشناس حوزه آب ادامه داد: اکنون با توجه به گسترش بی‏‌رویه کلان شهرها و تجمیع جمعیت در یک محدوده از زیست‏‌بوم‌‏ها، دامنه خطرات ناشی از کمبود آب به مراتب افزون‌تر از گذشته است. دست درازی بی حد و مرز به ذخایر راهبردی آبخوان‏‌ها و منابع آب‏های فسیلی، نشان از خالی از سکنه‏ شدن زودهنگام مناطقی که به این منابع وابسته‏‌اند، دارد.

مختاری با بیان اینکه اکنون بحث نسل‏های آینده در پرتو مباحث توسعه پایدار مطرح نیست گفت: خطر بی‏‌آبی، کم‏‌آبی و خشکی در یک قدمی ساکنان فعلی کشور است. در همین حال، اقدامات دولت و بهره‏‌برداران از نظر زمانی و منابع اعتباری برای نجات بقایای آبخوان‏ها کافی نیست.

وی تصریح کرد: از دیدگاه راهکارها، تنها بسته جدی دولت برای نجات بقایای آبخوان‏ها "پروژه‏‌های ۱۵ گانه طرح‏ تعادل‏‌بخشی منابع آب زیرزمینی" است که این طرح تنها به حل بخش جزیی از مساله بحران آب می‏‌انجامد. به ویژه آنکه زمان زیادی برای پیاده‏‌سازی این طرح‏‌ها نیاز است.

به گفته این کارشناس حوزه آب، سازماندهی مالکان چاه‌‏های آب در قالب پروژه تشکل‏‌های آب‏‌بران بنا به اقدامات موجود دست کم به ۴۰ سال زمان نیاز دارد، مگر اینکه بودجه هنگفتی فقط برای این ردیف اعتباری تخصیص یابد. ظرف اعتباری موجود این طرح با آنچه برای نجات آبخوان‏ها مورد نیاز است بسیار محدود است.

مختاری ادامه داد: افزون بر آن، بندهای ۱۵ گانه این طرح‏ها، کل حل مساله را پوشش نمی‏‌دهد، به طوری که حذف زودهنگام کشاورزی در فضای باز و گسترش کشاورزی در فضای بسته (کشت‏‌های گلخانه‏‌ای) راهکاری است که به ظرف بازار مربوط می‏‌شود و متولی آن، مجموعه وزارت جهاد کشاورزی و بانک کشاورزی است که این دو دستگاه اجرایی، کماکان به همان روال پیش یعنی حمایت‏‌های فنی و اعتباری از کشاورزی در فضای باز ادامه می‌‏دهند. برنامه‏‌های مربوط به توسعه مکانیزاسیون و خرید و واردات و توزیع ماشین‏ آلات کشاورزی، از جمله اقدامات فعلی و فراگیر این دستگاه‏‌ها است.

وی با بیان اینکه به طور مثال در استان فارس برای گذار از بحران آب و پیشگیری از خالی از سکنه‏ شدن روستاها و شهرها و کلانشهر شیراز، در یک بازه زمانی بسیار کوتاه (پنج ساله) نیاز به یک بسته اعتباری معادل 6000 میلیارد تومان است، گفت:در همین استان، برابر محاسبات انجام‏ شده برای گذار دشت ارسنجان فارس از بحران آب به تنهایی به ۱۲۵ میلیارد تومان اعتبار نیاز است.

به گفته این کارشناس برای نجات بقایای آبخوان‏های دشت‏های جم و ریز در استان بوشهر نیز به یک بسته اعتباری در حدود ۱۲۴ میلیارد تومان نیاز است. بخشی از این منابع اعتباری را می‏توان از محل پس ‏اندازهای جزیی بهره‏ برداران و در ظرف بازار، تامین کرد و در همان حال، منابع اعتبار عمرانی و تسهیلات بانکی دولت خیلی زود می‏باید یاریگر جامعه بهره‏ برداران برای ساماندهی بازار و گسترش کشاورزی در فضای بسته و اجرای بندهای ۱۵ گانه طرح تعادل‏بخشی منابع آب زیرزمینی باشد.

از ایسنا

ساخت باتری های خوراکی از جنس ملانین

محققان امریکایی در مطالعات اولیه خود آورده اند، سال ها در حسرت روزی بودیم که بتوانیم باطری یا دستگاهی را به صورت بی خطر و بررسی رفتارهای درونی وارد بدن کنیم اکنون چنین روزی فرا رسیده است.

محققان موفق به ساخت باتری هایی با استفاده از ملانین شده اند که می تواند عرضه محصولات پزشکی را دستخوش تغییرات گسترده ای کند.

به گزارش مهر، تصور کنید قرصی با یک سنسور میل می کنید تا به پزشک معالجتان اجازه دهید اطلاعاتی از درون بدن شما به دست آورد. در سال های اخیر، چنین سنسورهایی تولید شده اند اما محصول پزشکی متفاوتی ساخته شده که نه تنها دیگر با بلع آن خطری را متوجه بدن شخص هدف نمی کند بلکه می تواند مدت زمان بیشتری را نیز در بدن شخص باقی بماند.

محققان امریکایی در مطالعات اولیه خود آورده اند، سال ها در حسرت روزی بودیم که بتوانیم باطری یا دستگاهی را به صورت بی خطر و بررسی رفتارهای درونی وارد بدن کنیم اکنون چنین روزی فرا رسیده است.

محققان دانشگاه کارنگی ملون امریکا موفق به ساخت نمونه اولیه ای از باطری خوراکی با استفاده  از ملانین، رنگدانه ای که در پوست، مو و چشم وجود دارد، شده اند که می تواند مدت زمان استفاده از دستگاه های پزشکی کاشته شده در بدن را افزایش دهد.

این باتری قادر به فعال کردن یک دستگاه ۵ میلی واتی برای ۱۸ ساعت است که در این مدت زمان می توان به آزادسازی تدریجی یک واکسن، دارو یا بررسی تغییرات باکتری های روده پرداخت.

باتری هایی که در گذشته استفاده می شدند، سمی بوده و باید پس از مدتی از بدن خارج می شدند اما باتری های جدید از جنس ملانین بوده و از قابلیت هضم و تجزیه پذیری برخوردار هستند و خطری را متوجه بدن نمی کنند.

رنگدانه های ملانین یون های فلزی را به یکدیگر متصل کرده و این همان پدیده ای است که در یک باتری مورد نیاز است.

محققان اکنون به دنبال ساخت باتری های خوراکی با استفاده از پکتین، ( ماده ژله ای در تهیه مربا) هستند.

منبع: مهر

با دستاورد دانشمندان هاروارد حاصل شد

امیدواری به شبیه‌سازی یک ابرانسان مقاوم در برابر تمام بیماری‌ها

محققان دانشکده پزشکی هاروارد در دستاوردی جدید موفق شدند یک گونه کاملا جدید از حیات را در آزمایشگاه تولید کنند.

به گزارش ایسنا به نقل از نیوساینتیست، دانشمندان پس از انجام بیش از 62 هزار تغییر بر روی ژنوم باکتری ای‌کولای اساسا توانستند یک شکل کاملا جدید از حیات را بیافرینند.

این ابرمیکروب جدید کاملا با شجره طبیعی حیات متفاوت بوده و در برابر همه ویروس‌های شناخته‌شده در زمین مقاوم خواهد بود. این موجود جدید همچنین می‌تواند پروتئین‌هایی را تولید کند که مانند آن‌ها در طبیعت دیده نشده است.

محققان معتقدند که این میکروب نشانگر ابتدای راه است و اینکه آن‌ها در نهایت امیدوارند بتوانند کل ژنوم انسان را به شیوه‌ای مشابه از نو مهندسی کنند و ابرانسان‌هایی را بوجود بیاورند که به همه انواع پاتوژن‌های شناخته‌شده مقاوم هستند.

اگرچه سنتز پروتئین در همه موجودات هادی شامل ترکیب 20 اسیدآمینه طبیعی است،‌ ابرمیکروب‌های ای‌کولای از چهار اسیدآمینه مصنوعی بیشتر استفاده می‌کنند. این امر به این موجودات اجازه می‌دهد تا پروتئین‌هایی را تولید کنند که موجودات طبیعی قادر به رشد آن‌ها نیستند. البته این مساله نیز وجود دارد که ابرمیکروب‌های مذکور نمی‌توانند نیازهای خود برای زنده ماندن را در طبیعت پیدا کنند و باید از اسیدآمینه‌های مصنوعی اضافی در آزمایشگاه تغذیه کنند.

خوشبختانه این موجودات به این دلیل نمی‌توانند از آزمایشگاه بیرون بیایند، چون در صورت ورود به طبیعت به دلیل ذات مقاومت آن‌ها به همه ویروس‌ها، می‌توانستند در آن رشد کنند.

62 هزار تغییر انجام شده بر روی کد ژنتیکی باکتری ای‌کولای به قدری وسعت داشته که انجام آن با استفاده از روش رایج ویرایش ژنی ممکن نبوده است. در عوض ژنوم جدید توسط یک برنامه رایانه‌ای ساخته شد که می‌تواند خطاهایی ایجاد شده در آرایش ژنتیکی وحشی جدید را تصحیح کند. این کار به قدری پیچیده است که پروژه این ابرمیکروب هنوز تکمیل نشده، اما محققان انتظار دارند بتوانند طی چهار سال آینده خطاهای احتمالی کد را تصحیح کنند.

اگر موجود ساده‌ای مانند ای‌کولای بتواند مجددا کدگذاری شود،‌ این فرآیند برای موجودات پیچیده‌تر مانند حیوانات اهلی، گیاهان و حتی انسان تسهیل خواهد شد.