2024年地球日：专家将讨论环境问题以及如何解决这些问题

弗吉尼亚理工大学媒体关系办公室在 2024 年 4 月 22 日地球日之前，有以下专家可以围绕各种主题和研究进行采访。如需安排面试，请联系 [email protected]。

交通和基础设施

优先考虑人，而不是车辆：城市规划的可持续交通解决方案

工程师在设计城市时做出的决定会影响子孙后代，但建立可持续的基础设施并不容易。

“当我们考虑增加自行车道时，人们关注的是他们会失去什么，而不是他们会得到什么。我们需要正确的框架来获得社区的支持，“弗吉尼亚理工大学建筑工程专家 Tripp Shealy 说。“特别是因为当前和流行的建筑实践，例如在小城镇增加五层停车场，导致了无数的气候问题，包括更多的洪水。这也是短视的，并假设车辆将永远是主要的交通工具。

“有很多关于电动汽车的讨论，但没有人真正谈论节能或以人为本的设计，”Shealy说。“该行业正在谈论与其他东西的燃料交换，但是我们如何优先考虑步行性，因为根本不需要车辆对环境更好。我们知道如何建造净零能耗建筑和步行社区，但我们做得不够快，因为我们没有优先考虑它。

建筑施工可持续性：新建筑实践如何建设更好的社区

如果要在人类与地球之间建立更好的关系，就迫切需要改变建筑的建造方式和城市的设计方式。要做到这一点，就需要从根本上改变我们对自己在建筑环境中角色的理解方式，而这其中的利害关系包括废物管理、空气质量和环境保护，因为我们考虑如何采取自给自足和在自然界中共存的原则来设计和建造更好的房屋、建筑物和结构。

迈尔斯-劳森建筑学院的安妮·皮尔斯（Annie Pearce）在研究建筑施工可持续性时将这些问题放在首位，重点是社区外展。她的研究团队的解决方案影响了新河谷及其他地区的低收入房主、有特殊需要的儿童和无家可归的动物。她参与的区域项目包括 Camp LiGHT、UnBuild Project、Radford Animal Shelter PantherHouse 和 Habitat for Humanity ReStore。

气候变化、太阳能和可再生能源

断电：在气候变化恶化之前实现电网现代化

随着绿色能源的涌入和减少化石燃料的推动，电力的使用比以往任何时候都多，它们正在给我们的电网带来压力。气候变化只会使这些停电更加频繁和严重，但弗吉尼亚理工大学的研究人员有一个解决方案来简化结构。

“美国的电网技术已有100多年的历史。由于这种过时的电网技术，它更容易受到停电的影响 – 特别是当我们经历越来越多的极端天气时，“弗吉尼亚理工大学电气和计算机工程教授克里斯蒂娜·迪马里诺说，”当你加上可再生能源和充电能力的渗透率提高时，它对我们的电网提出了巨大的需求，而它最初并不是为了满足而设计的。

DiMarino的研究提出了一种新的解决方案，称为SCALED，即电缆中的变电站，用于适应性低成本配电，它旨在创建一个更流线型的结构，将电力电子的功能和高压电缆的功率密度优势结合起来，以取代我们今天使用的电网中笨重的变电站。这种新的、更紧凑的设计可以消除对大型和昂贵的变电站的需求，并实现可再生能源、电动汽车快速充电基础设施、储能和高效直流配电线路的简单集成。更多内容请点击此处。

谨慎行事：风力涡轮机的3D打印创造了可行的绿色能源

根据美国地质调查局的数据，风力涡轮机平均在 46 分钟内产生的电力足以为美国一个家庭供电一整个月。随着70,800多台涡轮机分散在全国各地，风力发电现已超过水力发电，成为最大的可再生能源生产国。

目前，风力涡轮机叶片是在场外生产设施中使用大型模具制造的，需要较长的交货时间。一旦这些刀片被制造出来，他们就会通过半挂卡车长途跋涉到通常偏远的目的地。

使用更好的材料对风力涡轮机进行3D打印可以解决开发替代能源对气候的鲜为人知的负面影响。弗吉尼亚理工大学化学工程师迈克·博特纳（Mike Bortner）的研究旨在大幅减少浪费，完全消除所有有害物质，并实现完全可回收的风力涡轮机的3D打印，从而使涡轮机周围的过程与产生的能量一样绿色。他使用新技术自动打印大型物体，利用独特的优化技术来增强材料的打印方式，并采用一种完全可回收的新型聚合物复合材料。

入侵物种、植物和污染

入侵物种：全球关注的问题

“入侵物种”一词可能会让人想起被葛根包裹的树木或斑点灯笼蝇侵扰庄稼，但这只是触及入侵物种造成的问题的表面。报告估计，入侵物种每年给全球经济造成的损失超过4000亿美元，占全球灭绝的60%。

弗吉尼亚理工大学的入侵物种合作组织代表了 100 多名研究人员收集的专业知识，他们专注于植物、动物、水生系统、传染病和入侵物种研究的人类维度。合作指导委员会成员 Haldre Rogers 与自然资源与环境学院和 Bryan Brown 与科学学院展示了这一知识范围。罗杰斯研究了棕色树蛇如何伤害西太平洋马里亚纳群岛的鸟类，而布朗则研究了小龙虾入侵如何影响水生系统，特别是在弗吉尼亚州的新河流域。

植物也会“污染”：空气质量受到人类活动的影响，但污染物也可能在自然环境中形成化学反应

令人惊讶的是，空气污染不仅限于人类产生的可见排放物，例如烟囱或车辆，还包括植物化学形成和排放的污染物。了解人类与自然环境之间的相互作用至关重要，尤其是在空气质量方面。

加布里埃尔·艾萨克曼-范沃茨（Gabriel Isaacman-VanWertz）在工程学院研究大气化学，重点是了解室内和室外空气中有机化合物的来源和转化。他开发并部署了用于挥发性有机化合物分布式采样的采样器，挥发性有机化合物是为生物和生态目的排放的数千种不同含碳气体中的任何一种。他目前正在厄瓜多尔和亚马逊地区进行研究。

微塑料

沿海和海底的微塑料

微塑料在水道和海洋中的积累引起了人们对这些污染物对全球生态系统影响的极大关注。

海湾、河口和盐沼是微塑料的重要储存库，这些微塑料每天都会沉积在来临的时候，有时还会被海洋和淡水来源携带。切萨皮克湾就是这种情况。然而，在沿海生态系统健康评估中，微塑料并未被考虑在内，为未来的保护工作做准备。蒂娜·杜拉（Tina Dura）与科学学院（College of Science）一起专注于弗吉尼亚州阿科马克县（Accomack County）的沿海行军，正在研究如何预测和抵消微塑料对这些环境的影响，以及微塑料的浓度可以告诉我们海平面上升的信息。

至于海洋深度，海洋自主与机器人中心（Center for Marine Autonomy and Robotics）的联合主任丹·史迪威（Dan Stilwell）领导着一个团队，致力于设计可以在海底爬行的自主机器人，从而远程开展研究项目，例如测量微塑料在海洋中的浓度，它们是由什么组成的，以及它们如何在水中移动。史迪威正在开发的技术还可以绘制海底地图，有助于提供地球气候以及海洋表面深处的生物生命和景观的更广阔图景。

人工智能：能源优化和水质预测

人工智能与可持续发展

在皮尤研究中心 2021 年的一项国际调查中，71% 的受访者表示他们对全球气候变化有些担忧或非常担忧。随着环境问题的日益严重，人们越来越关注寻找创新的解决方案。

人工智能 （AI） 和行为互联网 （IoB） 是两项新兴技术，它们已成为可持续发展对话中不可或缺的一部分，尤其是在城市发展中的应用方面。

潘普林商学院信息技术硕士和工程学院教授肯德尔·贾尔斯（Kendall Giles）围绕人工智能和物联网如何协同工作，使城市生活更具可持续性，从能源优化到高效资源分配。他的课程还反映了对如何教授工程学的不断变化的看法，将对可持续性的关注嵌入实践中，确保学生接触并考虑他们正在从事的工作所带来的道德问题。更多内容请点击此处。

气候变化和海平面上升

保护我们的海岸：海平面上升的代价

气候变化正在导致海平面上升，使数百万人在未来几年面临严重沿海洪水的危险。事实上，预计到2050年，美国沿海海平面将上升0.25至0.30米，这与1920年至2020年间测得的海平面相同。与副教授Manoochehr Shirzaei合作的研究生Leonard Ohenhen的一项新研究表明，到2050年，生活在美国二十几个沿海城市的每50人中就有一人可能会经历严重的洪水。

弗吉尼亚理工大学土木与环境工程副教授谢里夫·阿卜杜拉齐兹（Sherif Abdelaziz）正在努力寻找解决方案，通过增强海堤对沿海洪水的抵御能力来确保沿海地区的安全。他评估了温度对为防止海岸线侵蚀而建造的地球挡土结构的影响。作为加强海岸防御的全球合作的一部分，他还测量了土壤、土壤改良和弹性基础设施中的水量。

除了人身安全问题外，沿海城市还被迫投入大量资金来保护居民免受洪水侵袭。阿卜杜勒阿齐兹说：“将我们的努力投入到海堤研究上，不仅是为了保护沿海社区，而且是为了建立复原力，确保这些社区在未来几年的稳定和繁荣。

野火

无“永久化学品”的灭火

近年来，由于与人类相关的环境活动、气温上升、干旱加剧和天气模式不稳定，野火及其带来的破坏频率不断升级。消防本身在不知不觉中对环境造成了危害，因为灭火泡沫通常含有称为“永久化学物质”的毒素，也称为PFAS，这些毒素不会迅速分解，并有可能在环境中徘徊几个世纪，对人类和野生动物造成不良健康反应。

布莱恩·拉蒂默（Brian Lattimer）是极端环境和材料实验室的负责人，该实验室专注于主要与火灾有关的极端环境中的安全。他开发了一种优质的泡沫，在不使用对环境有害的PFAS的情况下，仍然可以有效地扑灭火灾。Lattimer的研究重点是化学品在火灾动力学、高温和极端环境方面的特性和行为，旨在使社区更安全地免受此类灾难的影响。

厨余垃圾

将食物垃圾转化为所需的纤维

尽管纤维在健康饮食中很重要，但大多数美国人每天只摄入约 15 克纤维，远低于每日推荐的 25-35 克.食品科学与技术系黄海波食品工程实验室的研究人员正在研究一种将食物垃圾转化为膳食纤维和蛋白质浓缩物的方法，这些健康成分可以添加到食物中。

利用啤酒生产的副产品，如今并不短缺，黄和他的研究人员希望改善美国人的饮食健康，同时为日益普遍的食物垃圾找到可持续的用途。

将厨余回收利用成可再生生化产品

据估计，美国每年有30-40%的食品供应被浪费。本来可以用来养活粮食不安全家庭的食物最终被填埋，用于生产这些食物的劳动力、水、土地和能源都被浪费了。

食品科学与技术系的食品工程研究人员与田纳西州立大学的研究人员合作，分离出一种独特的细菌菌株，可用于将弗吉尼亚理工大学校园厨房的食物垃圾转化为可再生生化物质。其中一种生化物质是2,3-丁二醇，用于生产可持续生物塑料和食品添加剂。黄海波和他的团队希望他们的研究能够帮助我们将一些食物浪费问题转化为可持续的解决方案。

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