破碎的矿井隧道充斥着被污染的水,穿过科罗拉多山脉,科学家们可能有一天会让机器人在漆黑的通道中爬行,研究那些有时会迸发出具有破坏性影响的神秘水流。
2015年,科罗拉多州西南部闲置的金王矿就发生了这样一场灾难,当时美国环境保护局(Environmental Protection Agency)意外引发了300万加仑(1100万升)富含砷、铅和其他污染物的芥末色水的释放。泄漏污染了三个州的河流。
现在,美国环保署正在考虑使用机器人和其他先进技术来帮助防止这类“井喷”,或者在发生井喷时进行清理。但首先,该机构必须查明矿山内部的情况,其中一些矿山可以追溯到19世纪60年代科罗拉多州的淘金热。
几十年来,含有有毒重金属的废水一直从全国数百个不活跃的矿井中喷涌而出,这是复杂的地下流动的产物,有时人们对地下流动知之甚少。
采矿是分步骤产生污水的:爆破隧道和加工矿石,使埋藏已久的含硫岩石暴露在氧气中。硫和氧与天然地下水混合产生硫酸。然后,酸性水将岩石中的重金属浸出。
为了管理和处理废水,环境保护局需要清楚地了解矿井内部的情况,其中一些矿井深入数千英尺深的山区。但许多老矿的记录很差。
用机器人进行调查将比人类更便宜、更快、更安全。
“你可以把机器人送到空气质量不好的地方。你可以把机器人送到一个没有太多空间的地方,”丽贝卡·托马斯说,她是美国环保署新成立的黄金之王超级基金网站的项目经理,该网站的官方名称为博尼塔峰矿区。
机器人上的仪器可以绘制地雷地图,分析水中的污染物。
它们看起来更像高尔夫球车,而不是《星球大战》(Star Wars)电影中风度翩翩的机器人。科罗拉多矿业学院计算机科学助理教授张浩设想了一种电池驱动的机器人,它长约5英尺(1.5米),带有轮子或轨道,可以通过倒塌的、布满碎石的隧道。
张和一组学生最近在丹佛西部的一个矿井里展示了一个更小的机器人。它在平坦的隧道地面上平稳地发出呼噜声,但在试图通过一个杂乱的通道时却摔倒了。
“地形相当粗糙,”张说。“即使是人类也很难在那种环境中导航。”
张说,一个经过改造的商业机器人可以探测废弃矿井——包括那些被酸性废水淹没的矿井——可能需要花费大约9万美元,需要三到四年的时间来开发。
仍然存在重大障碍,包括找到一种方法,在无线电信号无法到达的矿井深处进行远程操作。一种选择是沿途放置信号中继设备,以便机器人与操作员保持联系。另一个是设计一种自主机器人,它可以找到自己的路。
研究人员还在开发复杂的计算机地图,以三维方式显示矿山。这些地图显示了竖井与自然断层相交的位置,并提供了水流如何穿过山脉的线索。
美国环保署的水文学家伊恩·鲍恩(Ian Bowen)说:“这确实有助于我们了解哪些地方是确定的,哪些地方是不确定的,我们认为地下发生了什么。”“所以这是一个非常非常棒的工具。”
环境保护署还计划从地表钻入矿井,并将仪器放入钻孔中,测量地下水流的深度、压力和方向。
追踪洋流是一项挑战,因为它们流经多个矿井和地表碎片。许多隧道和断层是相连的,所以堵塞一条隧道可能会把水从另一条隧道送出去。
“你把手指放在这里的堤坝上,水会从哪里流出来?”托马斯说。
一旦EPA完成调查,它将研究净化废水的技术。
选择范围从传统的石灰中和——使重金属溶解在水中形成颗粒并脱落——到引入微生物的更不寻常的技术。
这一选择会对纳税人产生影响。如果没有公司在经济上负有责任,EPA将支付大约10年的账单,然后将其转交给州政府。科罗拉多州目前每年支付大约100万美元来运营一个超级基金矿山的处理厂。到2028年,该公司每年将支付约570万美元,用于运营三座矿山的工厂,这还不包括博尼塔峰矿区的任何东西。
环保署认为,科罗拉多项目是政府和企业家冒险尝试可能在其他地方有用的技术的一个机会。
但该机构表示,在科罗拉多州部署的任何技术都将首先进行测试,在做出决定之前,公众将有机会发表意见。在引发“金国王”漏油事件后,该机构已经在应对不信任的公众和批评的政客。
“我们当然不会让事情变得更糟,”托马斯说。“所以,当我说我们想要冒险时,我们确实想要冒险,但我们想要承担经过计算的、有知识的风险,而不是恶化水质。”
了下:M2M(机器对机器)
