Note
Electromagnetic spectrum (quang phổ điện từ): toàn bộ dải bức xạ điện từ bao gồm sóng vô tuyến, vi ba, tia hồng ngoại, ánh sáng khả kiến, tia cực tím, tia X và tia gamma.
Visible light (ánh sáng khả kiến): phần của quang phổ điện từ mà mắt người có thể nhìn thấy, bao gồm các màu từ đỏ đến tím.
Wavelength (bước sóng): khoảng cách giữa hai đỉnh sóng liên tiếp, dùng để phân loại các loại ánh sáng khác nhau.
Scattering (tán xạ): hiện tượng ánh sáng bị lệch hướng khi gặp vật cản hoặc hạt trong môi trường, ảnh hưởng đến màu sắc mà ta nhìn thấy.
Absorption (hấp thụ): quá trình trong đó vật chất hút năng lượng ánh sáng, không phản xạ lại mà chuyển thành nhiệt hoặc dạng năng lượng khác.
Backscatter (tán xạ ngược): phần ánh sáng bị tán xạ ngược lại từ bề mặt vật chất về phía nguồn sáng hoặc người quan sát.
Sediment (trầm tích/phù sa): các hạt nhỏ như đất, cát hoặc sỏi trôi theo nước và lắng đọng ở đáy sông, hồ hoặc biển.
Chlorophyll (chất diệp lục): sắc tố màu xanh lá cây có trong thực vật, giúp hấp thụ ánh sáng cho quá trình quang hợp.
Runoff (dòng chảy bề mặt): nước mưa hoặc nước từ các nguồn khác không thấm vào đất mà chảy trên mặt đất, cuốn theo chất ô nhiễm và trầm tích vào các nguồn nước.
Color-dissolved organic matter – CDOM (chất hữu cơ hòa tan tạo màu): hợp chất hữu cơ có nguồn gốc từ thực vật, động vật phân hủy, làm nước có màu sẫm và hấp thụ nhiều ánh sáng.
Eutrophication (phú dưỡng hóa): quá trình nước bị tích tụ dư thừa dinh dưỡng (như nitơ, photpho), thúc đẩy sự phát triển quá mức của thực vật và tảo.
Harmful algal bloom – HAB (sự bùng phát tảo độc hại): hiện tượng tảo phát triển nhanh bất thường, tiết độc tố gây hại cho sinh vật và con người.
Water quality (chất lượng nước): mức độ sạch, an toàn và phù hợp của nước để sử dụng hoặc duy trì hệ sinh thái.
Remote sensing (viễn thám): kỹ thuật thu thập thông tin từ khoảng cách xa, thường qua vệ tinh hoặc máy bay, dùng để quan sát và phân tích các hiện tượng tự nhiên.
The Article
Why is water different colors in different places?– Gina T., age 12, Portland, Maine
Tại sao nước có màu khác nhau ở các nơi khác nhau?– Gina T., 12 tuổi, Portland, Maine
What do you picture when you think of water?An icy, refreshing drink?A crystal-blue ocean stretching to the horizon?A lake reflecting majestic mountains?Or a small pond that looks dark and murky?
Bạn tưởng tượng điều gì khi nghĩ đến nước?Một ly nước đá mát lạnh?Một đại dương xanh biếc trải dài đến tận chân trời?Một hồ nước phản chiếu dãy núi hùng vĩ?Hay một cái ao nhỏ trông tối và đục ngầu?
You would probably be more excited to swim in some of these waters than in others.And the ones that seem cleanest would probably be the most appealing.Whether or not you realize it, you are applying concepts in physics, biology and chemistry to decide whether you should leap in.
Có lẽ bạn sẽ thấy hào hứng hơn khi bơi ở một số nơi so với những nơi khác.Và những nơi trông sạch sẽ nhất có lẽ sẽ hấp dẫn bạn nhất.Dù bạn có nhận ra hay không, bạn đang áp dụng các khái niệm vật lý, sinh học và hóa học để quyết định có nên nhảy xuống nước hay không.
The color of water offers information about what’s in it.As an engineer who studies water resources, I think about how I can use the color of water to help people understand how polluted lakes and beaches are, and whether they are safe for swimming and fishing.
Màu sắc của nước cung cấp thông tin về những gì có trong đó.Là một kỹ sư nghiên cứu về tài nguyên nước, tôi luôn suy nghĩ về cách sử dụng màu sắc của nước để giúp mọi người hiểu mức độ ô nhiễm của các hồ và bãi biển, cũng như liệu chúng có an toàn để bơi lội và câu cá hay không.
Light and the color of water
Ánh sáng và màu sắc của nước
Drinking water normally looks clear, but ponds, rivers and oceans are filled with floating particles.They may be tiny fragments of dirt, rock, plant material or other substances.
Nước uống thường trông trong suốt, nhưng ao, sông và đại dương lại chứa đầy các hạt lơ lửng.Chúng có thể là những mảnh vụn rất nhỏ của đất, đá, vật liệu thực vật hoặc các chất khác.
These particles are often carried into the water during storms.Any rainfall that hits the ground and doesn’t go into the soil becomes runoff, flowing downhill until it reaches an open body of water and picking up loose materials along the way.
Những hạt này thường được cuốn vào nước trong các trận mưa bão.Bất kỳ lượng mưa nào rơi xuống đất mà không thấm vào đất sẽ trở thành dòng chảy bề mặt, chảy xuống dốc cho đến khi gặp một vùng nước mở, mang theo các vật liệu rời theo đường đi.
Particles in water interact with radiation from the Sun shining on the water’s surface.The particles can either absorb this radiation or reflect it in a different direction – a process known as scattering.What we see with our eyes is the fraction of radiation that is scattered back out of the water’s surface.It strongly affects how water looks to us, including its color.
Các hạt trong nước tương tác với bức xạ từ Mặt Trời chiếu xuống bề mặt nước.Các hạt này có thể hấp thụ hoặc phản xạ lại bức xạ theo một hướng khác – một quá trình gọi là tán xạ.Những gì chúng ta nhìn thấy bằng mắt là phần bức xạ được tán xạ trở lại từ bề mặt nước.Điều này ảnh hưởng mạnh mẽ đến cách nước trông như thế nào với chúng ta, bao gồm cả màu sắc của nó.
Visible light forms just a small part of the electromagnetic spectrum, which includes all types of electromagnetic radiation. Within the visible range, different wavelengths of light produce different colors. Ali Damouh/Science Photo Library, via Getty Images.
Ánh sáng khả kiến chỉ chiếm một phần nhỏ của quang phổ điện từ, bao gồm tất cả các loại bức xạ điện từ. Trong phạm vi ánh sáng khả kiến, các bước sóng khác nhau tạo ra các màu khác nhau. Ali Damouh/Science Photo Library, qua Getty Images.
Depending on the properties of the particles in our water sample, they will absorb and scatter radiation at different wavelengths.The light’s wavelength determines the color we see with our eyes.
Tùy thuộc vào đặc tính của các hạt trong mẫu nước, chúng sẽ hấp thụ và tán xạ bức xạ ở các bước sóng khác nhau.Bước sóng của ánh sáng quyết định màu sắc mà chúng ta nhìn thấy.
Waters that contain lots of sediment – such as the Missouri River, nicknamed the “Big Muddy” – backscatter light across the yellow to red range.This makes the water appear orange and muddy.
Nguồn nước chứa nhiều phù sa – như sông Missouri, còn gọi là “Big Muddy” – sẽ tán xạ ngược ánh sáng trong dải màu vàng đến đỏ.Điều này khiến nước trông cam và đục.
Cleaner, more pure water backscatters light in the blue range, which makes it look blue.One famous example is Crater Lake in Oregon, which lies in a volcanic crater and is fed by rain and snow, without any streams to carry sediment into it.
Nguồn nước sạch hơn, tinh khiết hơn sẽ tán xạ ngược ánh sáng trong dải màu xanh lam, khiến nước trông xanh.Một ví dụ nổi tiếng là hồ Crater ở Oregon, nằm trong miệng núi lửa và chỉ nhận nước từ mưa và tuyết, không có suối đưa phù sa vào.
Deep waters like Crater Lake look dark blue, but shallow waters that are very clear, such as those around many Caribbean islands, can appear light blue or turquoise.This happens because light reflects off the white, sandy bottom.
Nguồn nước sâu như hồ Crater trông có màu xanh đậm, nhưng các vùng nước nông, rất trong như quanh nhiều đảo Caribbean, có thể trông xanh nhạt hoặc ngọc lam.Điều này xảy ra do ánh sáng phản xạ từ đáy cát trắng.
When water contains a lot of plant material, chlorophyll – a pigment plants make in their leaves – will absorb blue light and backscatter green light.This often happens in water bodies that receive a lot of runoff from highly developed areas, such as Lake Okeechobee in Florida.The runoff contains fertilizer from farms and lawns, which is made of nutrients that cause plant growth in the water.
Khi nước chứa nhiều vật liệu thực vật, chất diệp lục – một sắc tố mà thực vật tạo ra trong lá – sẽ hấp thụ ánh sáng xanh và tán xạ ánh sáng xanh lá.Điều này thường xảy ra ở các vùng nước nhận nhiều dòng chảy từ các khu vực phát triển mạnh, như hồ Okeechobee ở Florida.Dòng chảy mang theo phân bón từ nông trại và bãi cỏ, chứa các chất dinh dưỡng kích thích sự phát triển của thực vật trong nước.
Finally, some water contains a lot of material called color-dissolved organic matter – often from decomposing organisms and plants, and also human or animal waste.This can happen in forested areas with lots of animal life, or in heavily populated areas that release wastewater into streams and rivers.This material mostly absorbs radiation and backscatters very little light across the spectrum, so it makes the water look very dark.
Cuối cùng, một số nguồn nước chứa nhiều chất gọi là chất hữu cơ hòa tan tạo màu – thường đến từ các sinh vật và thực vật phân hủy, cũng như chất thải từ người hoặc động vật.Điều này có thể xảy ra ở các khu rừng có nhiều động vật, hoặc khu dân cư đông đúc xả nước thải vào suối và sông.Chất này chủ yếu hấp thụ bức xạ và tán xạ rất ít ánh sáng, khiến nước trông rất tối.
Bad blooms
Sự bùng phát tảo độc hại
Scientists expect water in nature to contains sediments, chlorophyll and organic matter.These substances help to sustain all living organisms in the water, from tiny microbes to fish that we eat.But too much of a good thing can become a problem.
Các nhà khoa học cho rằng nước tự nhiên chứa trầm tích, chất diệp lục và chất hữu cơ là điều bình thường.Những chất này giúp duy trì sự sống cho mọi sinh vật trong nước, từ vi sinh vật nhỏ bé đến cá mà chúng ta ăn.Nhưng quá nhiều điều tốt lại có thể trở thành vấn đề.
For example, when water contains a lot of nutrients and heats up on bright sunny days, plant growth in the water can get out of control.Sometimes it causes harmful algal blooms – plumes of toxic algae that can make people very sick if they swim in the water or eat fish that came from it.
Ví dụ, khi nước chứa nhiều chất dinh dưỡng và nóng lên vào những ngày nắng gắt, sự phát triển của thực vật trong nước có thể vượt ngoài tầm kiểm soát.Đôi khi điều này gây ra sự bùng phát tảo độc hại – những mảng tảo độc có thể khiến con người bị ốm nếu bơi trong nước hoặc ăn cá từ nguồn nước đó.
When water bodies become so polluted that they threaten fish and plants, or humans who drink the water, state and federal laws require governments to clean them up.The color of water can help guide these efforts.
Khi nguồn nước bị ô nhiễm nghiêm trọng đến mức đe dọa đến cá, thực vật, hoặc con người uống nước đó, các luật liên bang và tiểu bang yêu cầu chính quyền phải làm sạch chúng.Màu sắc của nước có thể giúp định hướng cho những nỗ lực này.
Engineering professor Courtney Di Vittorio and her students collect water samples from High Rock Lake in North Carolina to assess its water quality.
Giáo sư kỹ thuật Courtney Di Vittorio và các sinh viên của cô thu thập mẫu nước từ hồ High Rock ở North Carolina để đánh giá chất lượng nước.
My students and I collect water samples at High Rock Lake, a popular spot for swimming, boating and fishing in central North Carolina.Because of high chlorophyll levels, algal blooms are occurring there more often.Residents and visitors are worried that these blooms will become harmful.
Tôi và các sinh viên của mình thu thập mẫu nước tại hồ High Rock, một địa điểm nổi tiếng để bơi lội, chèo thuyền và câu cá ở miền trung North Carolina.Do mức độ chất diệp lục cao, sự bùng phát tảo đang xảy ra thường xuyên hơn.Cư dân và du khách lo lắng rằng các mảng tảo này sẽ trở nên độc hại.
Using satellite photos of the lake and our sampling data, we can produce water quality maps.State officials use the maps to track chlorophyll levels and see how they change in space and time.This information can help them warn the public when there are algal blooms and develop new rules to make the water cleaner.
Sử dụng ảnh vệ tinh của hồ và dữ liệu mẫu thu thập được, chúng tôi có thể tạo ra bản đồ chất lượng nước.Các quan chức bang sử dụng bản đồ để theo dõi mức chất diệp lục và xem chúng thay đổi theo không gian và thời gian như thế nào.Thông tin này có thể giúp họ cảnh báo người dân khi có hiện tượng bùng phát tảo và phát triển các quy định mới để làm sạch nguồn nước.
Quiz
Select the correct answer for each question.
Question 1/6
1. What does the color of water primarily indicate?
2. What causes water in places like Crater Lake to appear deep blue?
3. Which process describes how particles in water redirect sunlight?
4. Why do waters rich in plant material often appear green?
5. What environmental problem is caused by excess nutrients and warm temperatures in water?
6. What is ‘runoff’ and why is it significant in the context of water color?
