科学

每年全球有810万人因空气污染而死亡，其中包含的纳米颗粒小到可以避开人体的防御机制。 对此，英国华威大学的一个团队开发了一种数学工具，能够精确预测这些空气中的颗粒的运动方式。 这一进展至关重要，因为它可能改变研究大气污染和保护公共健康的基础。 这项由华威大学工程学院的Duncan Lockerby领导的研究发表在Journal of Fluid Mechanics Rapids，提出了一种创新的数学模型。 该模型估算了任何形状的纳米颗粒在空气中的轨迹和行为。 测量空气污染模型的应用 该模型现已作为Matlab代码提供，可应用于全球的实验室和工业中。 其实用影响多种多样：可以预测城市中污染物的扩散，火山灰、火灾烟雾的移动，以及基于纳米颗粒的药物行为。 该方法还为监测空气质量的系统提供了新的答案。 此外，华威大学开设了一个实验室，允许在控制条件下实验不同形状的颗粒。 研究人员建议在环境研究、安全技术开发和制定清洁空气法规中使用该模型。 然而，他们澄清说，该方法仍需针对形状更极端的颗粒以及多颗粒相互作用的情况进行测试。 Lockerby强调，这些结果“代表了对环境健康和气溶胶科学的重要进展”。 为什么颗粒的形状很重要 每天有数百万纳米颗粒漂浮在空气中：烟灰、灰尘、花粉、微塑料和病毒。 它们的微小尺寸使其能够到达肺部深处并进入血液循环。 到目前为止，科学计算假设所有颗粒都是球形的，因为这样数学模型更简单。 但这种观点忽略了现实生活中几乎所有的形状多样性，其中颗粒具有边缘、表面和不规则几何形状。 这些简化阻碍了对最令人担忧的污染物如何分布和积累的精确预测，这些污染物对公共健康构成威胁。 “动机很简单：如果我们能精确预测任何形状的颗粒如何移动，我们就能显著改进空气污染模型，”Lockerby说。 用于测量空气污染的百年公式 该模型基于物理学家John Cunningham在1910年创建的数学公式，称为“Cunningham修正因子”。 该方程允许计算空气阻力如何影响微小颗粒。 诺贝尔物理学奖得主Robert Millikan将该方程应用于球体，但忽略了其他形状。 Lockerby的团队恢复了原始概念，并将其扩展为适用于任何几何形状。 该模型使用“修正张量”，这是一种数学公式，允许计算所有形状颗粒所面临的力和阻力，无需依赖先前的实验数据或耗时昂贵的模拟。 团队通过与实验室数据比较来验证方法的稳健性。 对于球形颗粒，误差范围小于4%。Lockerby指出，“它提供了第一个框架，可以精确预测非球形颗粒如何在空气中传播”。 因此，这一发展正值关键时刻，空气污染仍然是全球公共健康的主要关注点之一，根据2021年联合国的数据。

La 拉普拉塔国立大学 (UNLP) 为阿根廷科学取得了一个前所未有的里程碑：其 微型卫星雅典娜 将成为 美国宇航局阿尔忒弥斯二号任务 的一部分。 这将标志着宇航员重返月球轨道，这是50多年来的首次，是太空探索历史上的一个关键项目。 由阿根廷的专业人士和学生开发的设备已经在美国进行最终集成。 这样，阿根廷成为西班牙语美洲唯一一个参与此次任务并拥有自主卫星的国家。 UNLP为NASA开发的微型卫星是什么样的 由UNLP开发的微型卫星雅典娜是一个12U级的CubeSat，尺寸仅为30乘20厘米。 这完全是在UNLP工程学院的航空航天技术中心（CTA）制造的，历时一年多。 其任务是验证技术以用于未来的太空探索，并收集有关高轨道辐射、GNSS和长距离通信的数据。 卫星将搭乘SLS火箭，该火箭将运送四名宇航员进行为期十天的月球环绕之旅。 因此，阿根廷将参与一个关键的里程碑：这是自1972年阿波罗17号以来首次载人任务环绕月球。 NASA的提案是如何到达UNLP的 该项目是在NASA向CONAE发出阿尔忒弥斯二号框架内的征集后实现的。 因此，雅典娜被纳入CONAE的高重访系统（SARE）计划，该计划旨在以低成本生产小型卫星。 "CONAE要求我们扩大已经在这里建造的USAT-1卫星，从而制造雅典娜"，工程学院院长Marcos Actis解释道。 他补充道："这是在一年前完全在这个地方开发的"。 除了阿根廷项目外，NASA还选择了来自韩国、德国和沙特阿拉伯的大学开发项目。 发射计划于2026年2月至4月在美国佛罗里达州的肯尼迪航天中心进行。 "当我们开始这个职业时，与NASA合作是不可想象的"，参与开发的航空航天工程师Joaquín Brohme说道。 他强调："但是，经过两年的努力工作，我们终于有了一个集成的卫星并踏上了卡纳维拉尔角"。 UNLP为开发的投资和融资 雅典娜的建造需要约20万美元的关键组件投资。 CTA的所有设备都是通过学院自有资金购买的，这些资金是通过为私营企业提供技术服务产生的。 "CTA的所有东西都是用学院的资源购买的。我们正在等待CONAE的报销"，Actis指出。 该中心拥有办公室、精密车间、洁净室和专业工业机械。 "许多公司聘请我们来验证零件。例如，一家重要的汽车公司在这里测试汽车零部件"，机械工程师Facundo Pasquevich对此表示。 前往美国进行卫星最终集成的团队包括仍在学习的学生。 "九月份我们去了科尔多瓦进行环境测试，十月初我们去了美国进行最终集成"，参与项目的学生Aldana Guilera讲述道。 "重要的是学生们知道他们可以参与这些开发。他们可以使用与任何外国公司竞争的机械和项目"，Pasquevich强调。

一项由 CONICET 和 格罗宁根大学 进行的研究将 马黛茶废料 转化，并对 使用过的马黛茶 进行热解，生成了一种 可再生替代品 ，用于化学和制药行业替代 石油衍生物 。 一个国际科学团队开发了一种高效且经济的方法，将马黛茶废料转化为高价值生物油。这项研究由一位来自CONICET的专家在门多萨领导，并与荷兰的同事合作，利用已经消费过的马黛茶（来自冲泡的茶叶）生成能源转型的关键原料。 面对阿根廷每年超过22万吨这种废料的挑战，团队设计并组装了一个低成本的实验反应器。 该设备是专门为处理使用过的马黛茶的生物质而建造的，首先用松木锯末验证了其性能。 所采用的方法是热解，一种在无氧条件下于550°C进行的热降解技术。 此过程将原料分解为三种不同的部分：一种称为生物炭的固体残留物（具有农业潜力）、一种可燃气体混合物（CO2, H2 和 CH4），以及一种称为生物油或热解油的液体产品。 研究人员将他们的努力集中在生物油上，这被认为是能够替代石油衍生物的重要可再生资源。 为了最大化其产量，研究优化了关键变量，如温度，并引入氧化铜作为催化剂。此步骤促进了小型芳香化合物的形成。随后，使用一种可再生溶剂提取和浓缩感兴趣的分子。 对最终产品的分析显示，它是一种富含甲氧基苯酚的液体，这些化合物是存在于马黛茶中的木质素的衍生物。这些成分在化学、制药和食品行业有很高的需求。其应用潜力广泛，可用于制造塑料、香料、香精、树脂和可再生燃料。 该项目在Waste Management杂志上详细介绍，展示了一个完整的循环经济模型。不仅生物油得到了增值，生物炭和气体也可被利用。 甚至对使用过的马黛茶的预处理也能分离出具有商业潜力的咖啡因和矿物质。研究员Martín Palazzolo总结道，这一策略在科学上是“可行的”，在物流上是“可能的”，并且在环境上“完全有意义”，以减少废料并生成有价值的产品。

一组来自 海洋资源应用研究与技术转移中心 Almirante Storni（Cimas）的科学家发现，原产于亚洲并被引入阿根廷海岸的 海带有助于海洋无脊椎动物群落的发展。其大型复杂的结构创造了新的微生境，扩大了潮间带生态系统的生物多样性。 这一发现基于2021年至2022年在圣马蒂亚斯湾的 Baliza San Matías 和 Punta Verde区域进行的采样。研究人员观察到，海带的存在显著增加了生活在岩石间的小型物种的数量和种类，其中许多是 当地鱼类和鸟类的重要食物来源。 这种褐藻以其尺寸而闻名——可以达到一米长，并具有类似根的“抓钩”，使其能够固定在基质上。在巴塔哥尼亚海岸，它发挥着意想不到的作用： 在低潮期间减少环境压力，保持湿度，并作为 极端温度和捕食者的避难所。 研究还表明，海带可以被归类为 栖息地形成物种，因为它的存在改变了沿海生态系统的物理结构，并改善了其他物种的生存条件。尽管它的到来是偶然的，但科学家们正在重新评估其生态影响。 成为避难所的旅行藻类 海带，又称 wakame，于2014年首次在阿根廷海岸被发现，靠近 Puerto Madryn。它通过国际船只抵达，可能附着在船体上或作为孢子通过压舱水运输。 从那时起， 它扩展到不同的港口地区——如马德普拉塔、科莫多罗里瓦达维亚和圣安东尼奥西——殖民了港口区域和自然环境。其适应和繁殖能力使其成为沿海大部分地区的定居物种。 虽然在世界其他地区海带被认为是 有问题的入侵物种，但在圣马蒂亚斯湾，它的角色更为复杂。研究人员发现它有助于 减少海岸侵蚀，稳定基质，并 促进潮间带生态系统的恢复力，特别是在应对气候变化和潮汐变化时。 这些环境——在低潮时暴露，在高潮时被淹没——是海洋生物的重要区域。那里，藏在藻类叶片中的无脊椎动物 构成了食物链的基础，支持着圣安东尼奥湾海洋保护区的鱼类和鸟类种群。 海带的生态益处 除了其外来特性，海带提供了 显著的环境益处。其三维结构为小型生物提供了...

一项新的科学进展可能会改变防水材料的制造方式。美国缅因大学的研究人员开发了一种基于蘑菇的天然涂层，可以在不使用塑料的情况下保护纸张和织物免受液体的侵害。 这一发现发表在美国化学学会的期刊Langmuir上，并有望成为一次性塑料的可持续替代品，而一次性塑料是全球污染的主要原因之一。 这种涂层是从食用菌云芝中获得的，这种菌类被称为“火鸡尾巴”。这种生物体形成了一种称为菌丝体的结构，由一系列纤维组成，作为水和其他物质的天然屏障。 为了制造这种材料，科学家们将菌丝体与纳米纤维素纤维混合，这些微小的纤维是从木材中提取的，已经用于纸张生产。结果是一层薄薄的、可生物降解的、耐液体的涂层，能够覆盖不同类型的表面。 真菌涂层的工作原理 创造过程始于在温暖环境中生长菌丝体三天。然后将材料干燥以灭活真菌并固定保护层。这样就得到了一种非常薄的膜，类似于油漆，稍微改变了处理材料的颜色。 测试表明，这种涂层可以防止水、油和溶剂的吸收，保持纸张或织物的完整性。水滴在处理过的表面上形成球体，而未涂层的材料则迅速吸收水滴。 此外，研究人员证实该涂层可以阻挡正庚烷、甲苯和蓖麻油等液体，这使其在需要保护复杂物质的工业领域中具有用途。 其应用简单并适应不同的表面，这为包装、纺织品和食品产品的使用打开了大门。整个过程使用可再生资源，没有有毒化学品或昂贵技术，使其变得可及且生态上可行。 塑料的环境成本 每年生产超过4亿吨塑料，其中大部分最终进入垃圾填埋场、河流和海洋。只有9%被回收，其余的则分解成微塑料，污染水、空气和食物。 这些废物影响数千种海洋物种。海龟、鸟类和鱼类将塑料碎片误认为食物，导致肠道阻塞和大规模死亡。在沿海生态系统中，微塑料改变了养分循环并降低了土壤的肥力。 影响也波及到人类健康。在血液、肺部和母乳中检测到微塑料。其积累可能导致炎症、激素紊乱和心血管疾病。此外，塑料的生产依赖于化石燃料的提取，从而助长了全球变暖。 面对这种情况，寻求用可生物降解材料替代塑料的进展至关重要。用蘑菇和木纤维开发的涂层不仅可以防止污染，还可以轻松整合到现有的工业过程中，降低成本和排放。 迈向无毒废物的未来 真菌涂层为全球对塑料的依赖这一最紧迫的环境挑战提供了具体的解决方案。其安全、可生物降解和适应性使其成为减少包装和日常消费品环境影响的有前途的工具。 随着更多的研究和工业支持，这项创新可能标志着一代新的受自然启发的可持续材料的开始，能够在不失去功能的情况下取代传统塑料。 “火鸡尾巴”，一种不起眼的森林蘑菇，可能是扭转几十年塑料污染并迈向更尊重地球的生产模式的关键。