之前一直打算写一点与专业相关的科普短文，然而自己太懒，一直没能动笔。月初偶然收到一本科普杂志的邀请，说是给小朋友写一点科普短文，介绍一些身边遇到的与材料相关的趣闻，虽然当时忙于写论文给拒绝了，但是现在想想，何不借此机会开始呢，也算是给未来科研混不下去的时候留一条后路嘛。当时编辑给出的是关于美国水库投放遮阳球保护水资源的题目，索性就以这个为开始，今天就试着写一下吧。
说起来关于这个项目的报道确实是吸引了不少眼球，毕竟，太好玩了，我一瞬间就想起了20年前家门口游乐园里面的海洋球和蹦床。不过从稍微严肃一点的角度考虑，很自然的，我还真是蛮想知道这个项目的实际目的和效果。
根据新闻报道，洛杉矶市政府向水库投放九千六百万个遮阳球来保护水资源。九千六百万个遮阳球，耗资近5000万美元，覆盖整个水库70万平米水面的90%以上。究竟这些看上去像玩具一样的东西是如何保护水资源的呢?目前媒体主要报道了遮阳球的两大功能:减少蒸发，以及防止有害化学反应的发生。那么下面我们就来看看这两种功能是如何实现的。
减少蒸发当然是非常好理解的，毕竟一层遮阳球覆盖在水面上相当于给水库盖上了一层被子。事实上该项目的其他解决方案就包括了在水库上面加盖一层这样挡板的设计，然而其造价大概是遮阳球计划的六倍，毫无悬念的被否决。然而，花费5000万美元来减少蒸发，划算吗?
根据计算，遮阳球每年可以减少约113万立方米的水量蒸发，大概可供8100人引用一年。算一算，每个人每天喝水就要花接近17美元，这是什么概念呢，改喝玻璃瓶装依云，这些钱差不多够喝九年，换成自来水，恐怕要喝几十年。即使遮阳球计划无需追加任何成本，这种投入和产出也很难令人满意。显然，遮阳球计划绝对不仅仅是表面上看到的减少蒸发这么简单。
那所谓的防止有害化学反应的发生，究竟是什么化学反应，又是什么如何被抑制的呢?根据Plastictoday的报道，遮阳球的另外一个作用是防止“在阳光照射下溴化物和氯反应生成溴酸盐”(sunlight turning bromide and chlorine into bromate)，化学反应就是：
Br-+Cl2+H2O—BrO3-+HCl
溴酸盐是一种致癌物质，饮用溴酸盐超标的水会引起腹痛腹泻，恶心呕吐，长期饮用可能诱发癌变。通常，水中不含有溴酸盐，而是含有一定量的溴化物，在纯净水臭氧化的过程中，会产生难以去除的溴酸盐残留。而在自然界中，在紫外线的照射之下，溴化物同样可能被空气中或水中溶解的氯氧化为溴酸盐。目前，世界卫生组织对水中溴酸盐的含量限制为0.01mg/L，中国和美国均采用了这一标准。
据生物学家分析，洛杉矶水库中的溴化物大部分来自于鸟类的粪便，而遮阳球首先可以减少鸟类粪便落入水中的可能性，同时可以遮挡紫外线对水的直接照射，大幅降低反应速率，从而实现保护水体防止有害反应发生的效果。
故事大概就是这样，再来看两个小问题。
这些遮阳球到底是什么?
高密度聚乙烯(high-density polyethylene)，熔点约为130ºC,密度大约0.95g/cm3
,无毒无害，化学稳定性极好，耐热又耐寒，能够承受阳光的长时间照射，而且成本及其低廉。
为什么是黑色?
黑色可以最大限度的吸收紫外线，从而防止有害反应发生。
这里还有一个有趣的问题:紫外线照射是生成溴酸盐的条件，然而去除溴酸盐的有效手段同样是紫外线照射。当然，催化溴化物氧化的紫外线波长(约250nm)比导致溴酸盐分解的波长(200-230nm)要长。此外，溴酸盐一旦在自然界中生成，通常很难完全分解，而会在水中残留。
最后再看看故事背后的人物，洛杉矶市长Eric Garcetti，遮阳球计划的设计者Dr. Brian White，以及成立于2012年，并在遮阳球计划中获得巨额合同的XavierC LLC公司。感谢你们，感谢你们给我们带来了这么一个有趣又有效的项目。
第一次写专栏，虽然我很清楚写的不好，但是为了避免麻烦，还是要说一句，如需转载，请联系我。谢谢!