A fractional model in exploring the role of fear in mass mortality of pelicans in the Salton Sea

The fear response is an important anti-predator adaptation that can significantly reduce prey's reproduction by inducing many physiological and psychological changes in the prey. Recent studies in behavioral sciences reveal this fact. Other than terrestrial vertebrates, aquatic vertebrates also exhibit fear responses. Many mathematical studies have been done on the mass mortality of pelican birds in the Salton Sea in Southern California and New Mexico in recent years. Still, no one has investigated the scenario incorporating the fear effect. This work investigates how the mass mortality of pelican birds (predator) gets influenced by the fear response in tilapia fish (prey). For novelty, we investigate a modified fractional-order eco-epidemiological model by incorporating fear response in the prey population in the Caputo-fractional derivative sense. The fundamental mathematical requisites like existence, uniqueness, non-negativity and boundedness of the system's solutions are analyzed. Local and global asymptotic stability of the system at all the possible steady states are investigated. Routh-Hurwitz criterion is used to analyze the local stability of the endemic equilibrium. Fractional Lyapunov functions are constructed to determine the global asymptotic stability of the disease-free and endemic equilibrium. Finally, numerical simulations are conducted with the help of some biologically plausible parameter values to compare the theoretical findings. The order $\alpha$ of the fractional derivative is determined using Matignon's theorem, above which the system loses its stability via a Hopf bifurcation. It is observed that an increase in the fear coefficient above a threshold value destabilizes the system. The mortality rate of the infected prey population has a stabilization effect on the system dynamics that helps in the coexistence of all the populations. Moreover, it can be concluded that the fractional-order may help to control the coexistence of all the populations.

Technology for the Recovery of Lithium from Geothermal Brines

Lithium is the principal component of high-energy-density batteries and is a critical material necessary for the economy and security of the United States. Brines from geothermal power production have been identified as a potential domestic source of lithium; however, lithium-rich geothermal brines are characterized by complex chemistry, high salinity, and high temperatures, which pose unique challenges for economic lithium extraction. The purpose of this paper is to examine and analyze direct lithium extraction technology in the context of developing sustainable lithium production from geothermal brines. In this paper, we are focused on the challenges of applying direct lithium extraction technology to geothermal brines; however, applications to other brines (such as coproduced brines from oil wells) are considered. The most technologically advanced approach for direct lithium extraction from geothermal brines is adsorption of lithium using inorganic sorbents. Other separation processes include extraction using solvents, sorption on organic resin and polymer materials, chemical precipitation, and membrane-dependent processes. The Salton Sea geothermal field in California has been identified as the most significant lithium brine resource in the US and past and present efforts to extract lithium and other minerals from Salton Sea brines were evaluated. Extraction of lithium with inorganic molecular sieve ion-exchange sorbents appears to offer the most immediate pathway for the development of economic lithium extraction and recovery from Salton Sea brines. Other promising technologies are still in early development, but may one day offer a second generation of methods for direct, selective lithium extraction. Initial studies have demonstrated that lithium extraction and recovery from geothermal brines are technically feasible, but challenges still remain in developing an economically and environmentally sustainable process at scale.

ВОЗМОЖНОСТИ ГИДРОГЕОХИМИЧЕСКОЙ ТИПИЗАЦИИ ФЛЮИДНЫХ СИСТЕМ

Актуальность исследования определяется отсутствием на сегодняшний день эффективных критериев, позволяющих типизировать флюидные системы в соответствии с их составом, геологической локализацией и динамикой разгрузки подземных флюидов на земную поверхность. Исследования химического и изотопного состава разгружающихся вод позволят определить общность и различия флюидных систем разных типов, а также охарактеризовать протекающие в них основные геохимические процессы. Это необходимо для теоретического осмысления механизмов и закономерностей деятельности разных флюидопроявлений. Вопросы гидрогеохимической типизации имеют также важное практическое значение, так как разные флюидные системы предполагают разные сценарии развития связанных с ними опасных геологических процессов. Кроме того, некоторые флюидопроявления связаны с процессами генерации и миграции углеводородов, что может использоваться в качестве одного из поисковых признаков при геологоразведочных работах. Цель исследования заключается в определении возможных критериев разделения флюидных систем разных типов по гидрогеохимическим данным. Объекты: воды из различных систем фокусированной разгрузки подземных флюидов – осадочно-углеводородных (грязевые вулканы и термоминеральные источники), осадочно-гидротермальных (геотермальные просачивания Salton Sea и Lusi) и гидротермально-магматических (грязевые котлы и гидротермы на магматических вулканах). Методы. Определение концентраций основных анионов (Cl–, Br–, SO42–) и катионов (Li+, Na+, K+, Ca2+, Mg2+) в исследуемых водах проводилось методом ионной хроматографии, содержание HCO3– определялось титриметрическим методом, содержание бора анализировалось спектрофотометрическим методом. Определения изотопного состава вод (d18O, dD) выполнены методом инфракрасной лазерной спектрометрии. Последующая обработка гидрогеохимических данных проводилась с применением методов математической статистики. Сравнительный анализ вод флюидных систем разных типов выполнен при помощи общепринятых геохимических диаграмм. Результаты. Выполнен сравнительный анализ широкого комплекса гидрогеохимических показателей для осадочно-углеводородных, осадочно-гидротермальных и гидротермально-магматических флюидных систем. Установлено, что эти показатели для исследуемых подземных вод имеют довольно большой разброс значений. Соответственно, для некоторых флюидных систем отсутствует явно выраженная дифференциация по анализируемым физико-химическим показателям. В частности, не обнаруживаются существенные различия в химическом составе вод грязевых вулканов и осадочно-гидротермальной системы Lusi. Это оставляет открытым вопрос о возможностях разделения этих флюидных систем на основе только гидрогеохимических данных или же ставит под сомнение правильность априорных утверждений об их различном генезисе. В то же время гидротермально-магматические системы характеризуются уникальными гидрогеохимическими свойствами, которые в значительной степени отличаются от флюидных систем других типов. Наиболее информативными признаками для них являются показатель pH, который в основном изменяется от ультракислых до кислых значений, и геохимический тип вод, характеризующийся смешанным катионным составом с высоким содержанием алюминия и железа. Кроме того, практически все изученные воды характеризуются высоким содержанием бора и лития, но диапазоны их концентраций часто пересекаются. При этом источники поступления этих химических элементов для флюидных систем областей современного магматического вулканизма отличаются от флюидных систем, связанных с осадочными бассейнами. Полученные результаты свидетельствуют о необходимости уточнения или пересмотра существующих геохимических классификаций флюидных систем.

Assessing emergency healthcare accessibility in the Salton Sea region of Imperial County, California

The area surrounding California’s Salton Sea, which lies within Riverside and Imperial counties, has particularly negative health outcomes. Imperial County, a primarily rural region that encompasses the lake, has pediatric asthma-related emergency healthcare visits that double the state average. This paper seeks to assess the level of emergency healthcare access in the Salton Sea region of Imperial County, drawing from spatial science methods. For this study, the "Salton Sea region" is defined as all Imperial County census tracts that include the Salton Sea within its boundaries. To measure "access," this study calculated driving travel times from census tracts to hospitals within Imperial County rather than Euclidean distance to account for geography and urban infrastructures such as road networks and traffic conditions. This study also used the Rational Agent Access Model, or RAAM, to assess access. RAAM scores account for the supply and demand for hospitals in addition to travel times. Results showed that the average travel time for Salton Sea region residents to drive to Imperial County emergency healthcare facilities ranged from 50–61 minutes, compared to 14–20 minutes for other Imperial County tracts. RAAM scores, compared to other Imperial County tracts, were about 30% higher in the Salton Sea region, meaning that healthcare supply is limited in the region. State and county policy should account for spatial inaccessibility to healthcare institutions in order to address emergency healthcare access.