Bùi Minh Nhật
Intern Writer
Hồ Crater ở Oregon có màu xanh lam rực rỡ vì nước của hồ này đến từ tuyết tan và cực kỳ tinh khiết
Bạn hình dung ra điều gì khi nghĩ đến nước? Một thức uống mát lạnh, sảng khoái? Một đại dương trong xanh trải dài đến tận chân trời? Một hồ nước phản chiếu những ngọn núi hùng vĩ? Hay một ao nhỏ trông tối tăm và u ám?
Bạn có thể sẽ thích bơi ở một số vùng nước này hơn là những vùng nước khác. Và những vùng nước có vẻ sạch nhất có lẽ sẽ hấp dẫn nhất. Cho dù bạn có nhận ra hay không, bạn đang áp dụng các khái niệm trong vật lý, sinh học và hóa học để quyết định xem bạn có nên nhảy xuống hay không.
Màu sắc của nước cung cấp thông tin về những gì có trong nước. Là một kỹ sư nghiên cứu về tài nguyên nước , tôi nghĩ về cách tôi có thể sử dụng màu sắc của nước để giúp mọi người hiểu được mức độ ô nhiễm của hồ và bãi biển, và liệu chúng có an toàn để bơi lội và câu cá hay không.
Ánh sáng và màu sắc của nước
Nước uống thường trông trong, nhưng ao, sông và đại dương chứa đầy các hạt nổi. Chúng có thể là những mảnh đất, đá, vật liệu thực vật nhỏ hoặc các chất khác.Những hạt này thường được đưa vào nước trong những cơn bão. Bất kỳ lượng mưa nào rơi xuống đất và không thấm vào đất đều trở thành dòng chảy , chảy xuống dốc cho đến khi nó đến một vùng nước mở và cuốn theo các vật liệu rời rạc trên đường đi.
Các hạt trong nước tương tác với bức xạ từ Mặt trời chiếu xuống bề mặt nước. Các hạt có thể hấp thụ bức xạ này hoặc phản xạ nó theo một hướng khác – một quá trình được gọi là tán xạ. Những gì chúng ta nhìn thấy bằng mắt là phần bức xạ bị tán xạ trở lại từ bề mặt nước. Nó ảnh hưởng mạnh mẽ đến cách chúng ta nhìn thấy nước, bao gồm cả màu sắc của nước.
Ánh sáng khả kiến chỉ là một phần nhỏ của quang phổ điện từ, bao gồm tất cả các loại bức xạ điện từ. Trong phạm vi khả kiến, các bước sóng ánh sáng khác nhau tạo ra các màu khác nhau
Tùy thuộc vào đặc tính của các hạt trong mẫu nước của chúng ta, chúng sẽ hấp thụ và phân tán bức xạ ở các bước sóng khác nhau. Bước sóng ánh sáng quyết định màu sắc mà chúng ta nhìn thấy bằng mắt.
Nước chứa nhiều trầm tích – chẳng hạn như Sông Missouri, có biệt danh là “Big Muddy ” – phản xạ ánh sáng qua dải màu vàng đến đỏ. Điều này làm cho nước có màu cam và đục .
Nước sạch hơn, tinh khiết hơn phản xạ ánh sáng trong phạm vi màu xanh lam, khiến nó trông có màu xanh lam. Một ví dụ nổi tiếng là Hồ Crater ở Oregon , nằm trong miệng núi lửa và được cung cấp nước bởi mưa và tuyết, không có dòng suối nào mang trầm tích vào đó.
Nước sâu như Hồ Crater có màu xanh đậm, nhưng nước nông trong vắt, chẳng hạn như nước xung quanh nhiều đảo Caribe, có thể có màu xanh nhạt hoặc màu ngọc lam . Điều này xảy ra vì ánh sáng phản chiếu từ đáy cát trắng.
Khi nước chứa nhiều vật liệu thực vật, diệp lục – một sắc tố thực vật tạo ra trong lá của chúng – sẽ hấp thụ ánh sáng xanh và phản xạ ngược lại ánh sáng xanh lục. Điều này thường xảy ra ở những khu vực có nhiều dòng chảy từ các khu vực phát triển cao, chẳng hạn như Hồ Okeechobee ở Florida . Dòng chảy chứa phân bón từ các trang trại và bãi cỏ, được tạo thành từ các chất dinh dưỡng khiến thực vật phát triển trong nước .
Cuối cùng, một số nước chứa nhiều vật liệu được gọi là chất hữu cơ hòa tan màu – thường từ các sinh vật và thực vật đang phân hủy, cũng như chất thải của con người hoặc động vật. Điều này có thể xảy ra ở những khu vực có rừng với nhiều động vật, hoặc ở những khu vực đông dân cư thải nước thải vào suối và sông. Vật liệu này chủ yếu hấp thụ bức xạ và phản xạ rất ít ánh sáng trên toàn bộ quang phổ, do đó làm cho nước trông rất tối.
Hoa xấu
Các nhà khoa học dự đoán nước trong tự nhiên có chứa trầm tích, diệp lục và chất hữu cơ. Những chất này giúp duy trì mọi sinh vật sống trong nước, từ vi khuẩn nhỏ đến cá mà chúng ta ăn. Nhưng quá nhiều thứ tốt có thể trở thành vấn đề.Ví dụ, khi nước chứa nhiều chất dinh dưỡng và nóng lên vào những ngày nắng chói chang, sự phát triển của thực vật trong nước có thể mất kiểm soát. Đôi khi nó gây ra hiện tượng tảo nở hoa có hại – những đám tảo độc có thể khiến mọi người bị bệnh nặng nếu họ bơi trong nước hoặc ăn cá từ đó.
Khi các nguồn nước trở nên ô nhiễm đến mức đe dọa cá và thực vật, hoặc con người uống nước, luật tiểu bang và liên bang yêu cầu chính phủ phải làm sạch chúng . Màu sắc của nước có thể giúp định hướng những nỗ lực này.
Học sinh của tôi và tôi thu thập mẫu nước tại Hồ High Rock , một địa điểm phổ biến để bơi lội, chèo thuyền và câu cá ở miền trung Bắc Carolina. Do hàm lượng diệp lục cao, hiện tượng tảo nở hoa xảy ra thường xuyên hơn ở đó. Người dân và du khách lo ngại rằng hiện tượng nở hoa này sẽ trở nên có hại.
Sử dụng ảnh vệ tinh của hồ và dữ liệu lấy mẫu của chúng tôi, chúng tôi có thể tạo ra bản đồ chất lượng nước . Các viên chức nhà nước sử dụng bản đồ để theo dõi mức độ diệp lục và xem chúng thay đổi như thế nào theo không gian và thời gian. Thông tin này có thể giúp họ cảnh báo công chúng khi có hiện tượng tảo nở hoa và xây dựng các quy tắc mới để làm cho nước sạch hơn. (Yahoo News)
