В одном из водохранилищ в США в Лос-Анджелесе показали, как несколько грузовиков выгружают на поверхность воды десятки миллионов чёрных пластиковых шаров. Это выглядело почти как гигантский детский бассейн с игрушками, но на самом деле за этим стояла продуманная инженерная стратегия. Нам стало интересно разобраться, для чего это было нужно, и вот что мы узнали.
Чёрные пластиковые шарики, известные как shade balls — буквально «теневые шары», изначально использовались вовсе не на городских водохранилищах. Их придумали применять на мелких водоёмах возле аэропортов, чтобы птицы не садились на поверхность воды — пернатые мешали взлётам и посадкам, а огромные количества птиц вокруг водоёмов представляли опасность для авиации.
Но технологию быстро заметили в других областях, особенно там, где стоит задача защитить качество воды и ограничить воздействие солнечного света на открытые поверхности.
В самом большом резервуаре воды в Лос-Анджелесе Силмар, который служит источником питьевой воды для миллионов жителей, в 2015 году накрыли поверхность почти 96 миллионами таких шаров. Первоначально широко распространялась идея, что их задача — просто ограничить испарение воды в условиях сильной засухи, характерной для юга Калифорнии.
Но настоящая причина оказалась глубже.
Когда питьевую воду очищают и оставляют в открытом водохранилище, она всё ещё содержит остатки химических соединений — например, бромидов, которые сами по себе не опасны. Однако при взаимодействии с дезинфицирующими веществами (например, хлором) в присутствии солнечного ультрафиолета они могут превращаться в бромат — канцерогенное соединение, опасное для здоровья человека.
Чтобы предотвратить эту фотохимическую реакцию, поверхность водохранилища закрыли плотным слоем шаров из пластика. Эти шары блокируют большую часть солнечного света и тем самым останавливают ключевой этап образования опасных веществ.
Хотя основной мотив не был в снижении испарения, технологический эффект от покрытия водоёма шариками действительно включает и это. Когда поверхность не контактирует напрямую с солнечным светом и тепло меньше передаётся воде, испарение уменьшается примерно на 80–90% по оценкам специалистов.
Кроме того, отсутствие прямого света затрудняет развитие микроводорослей и другую биологическую активность, которая тоже может ухудшать качество воды и приводить к дополнительным затратам на очистку.
Но вот еще интересный вопрос: почему были выбраны именно чёрные шары, ведь черный, по идее, сильнее поглощает ультрафиолет? На самом деле этот чёрный цвет получается с помощью добавки из углерода, которая делает пластик устойчивым к ультрафиолетовому излучению солнца. Такая окраска помогает самим шарам служить намного дольше — десятки лет, не разлагаясь от света и не выделяя вредных веществ в воду.
Кроме того, поглощение ультрафиолета чёрным цветом препятствует его проникновению в толщу воды — именно это является ключевой задачей покрытия.
Примечательно, что проект с shade balls оказался гораздо дешевле, чем другие способы покрытия огромного водоёма (например, строительство специальных навесов или плотных экранов). Хотя таких шаров требуется огромное количество, их производство и установка обходятся гораздо экономичнее, и они служат долго, снижая эксплуатационные расходы на очистку и обработку воды.