Według badań Instytutu Technologii Georgia Institute opublikowanych 16 lutego w Journal of Geophysical Research - Atmospheres może istnieć zaskakujący związek między żyznością oceanów a zanieczyszczeniem powietrza nad lądem. Prace zapewniają nowy wgląd w rolę, jaką płodność oceanów odgrywa w złożonym cyklu związanym z dwutlenkiem węgla i innymi gazami cieplarnianymi w globalnym ociepleniu.
Gdy burze piaskowe przelatują nad obszarami uprzemysłowionymi, mogą zbierać dwutlenek siarki, kwaśny gaz śladowy emitowany z obiektów przemysłowych i elektrowni. Gdy burze piaskowe przemieszczają się nad oceanem, przenoszony przez nie dwutlenek siarki obniża poziom pyłu (miara kwasowości i zasadowości) i przekształca żelazo w postać rozpuszczalną, powiedział Nicholas Meskhidze, doktor habilitowany w grupie profesora Athanasiosa Nenesa w Georgia Tech's School of Earth and Atmospheric Sciences i główny autor artykułu „Dust and Pollution: A Recipe for Enhanced Ocean Fertilization”.
Ta konwersja jest ważna, ponieważ rozpuszczone żelazo jest niezbędnym mikroelementem dla fitoplanktonu - malutkich roślin wodnych, które służą jako pokarm dla ryb i innych organizmów morskich, a także obniżają poziomy dwutlenku węgla w atmosferze ziemskiej poprzez fotosyntezę. Fitoplankton przeprowadza prawie połowę fotosyntezy Ziemi, mimo że stanowią one mniej niż 1 procent biomasy planety.
W badaniach finansowanych przez National Science Foundation Meskhidze rozpoczął badania nad burzami pyłowymi trzy lata temu pod kierunkiem Williama Chameidesa, profesora Regentsa i Katedry Smithgall w School of Earth and Atmospheric Science w Georgia Tech oraz współautora artykułu.
„Wiedziałem, że duże sztormy z pustyń Gobi w północnych Chinach i Mongolii mogą przenosić żelazo z gleby do odległych regionów północnego Oceanu Spokojnego, ułatwiając fotosyntezę i pochłanianie dwutlenku węgla”, powiedział Meskhidze. „Byłem jednak zdziwiony, ponieważ żelazo w pustynnym pyle jest głównie hematytem, minerałem nierozpuszczalnym w roztworach o wysokim pH, takich jak woda morska. Dlatego nie jest łatwo dostępny dla planktonu ”.
Korzystając z danych uzyskanych podczas lotu nad badanym obszarem, Meskhidze przeanalizował chemię burzy piaskowej, która rozpoczęła się na pustyni Gobi i przeleciała nad Szanghajem przed przejściem na północny Ocean Spokojny. Jego odkrycie: Gdy wysokie stężenie dwutlenku siarki zmieszane z pyłem pustynnym zakwasza pył do pH poniżej 2 - poziomu niezbędnego do przekształcenia żelaza mineralnego w postać rozpuszczoną, która byłaby dostępna dla fitoplanktonu.
Rozwijając to odkrycie, Meskhidze badał, w jaki sposób zmiany zanieczyszczenia powietrza i pyłu mineralnego wpływają na mobilizację żelaza.
Uzyskując dane w locie z dwóch różnych burz pustynnych Gobi - jednej z 12 marca 2001 r., A drugiej 6 kwietnia 2001 r. - Meskhidze przeanalizował zawartość zanieczyszczeń, a następnie modelował trajektorię burzy i transformację chemiczną nad Oceanem Północnym Pacyfiku . Za pomocą pomiarów satelitarnych ustalił, czy nastąpił zwiększony wzrost fitoplanktonu w obszarze oceanu, gdzie przeszły burze.
Wyniki były zaskakujące, powiedział. Chociaż kwietniowa burza była duża, z trzema źródłami pyłu zderzającymi się i podróżującymi aż do kontynentalnych Stanów Zjednoczonych, nie zaobserwowano zwiększonej aktywności fitoplanktonu. Jednak marcowa burza, choć mniejsza, znacznie zwiększyła produkcję fitoplanktonu.
Różne wyniki można przypisać stężeniu dwutlenku siarki występującego w burzach pyłowych, powiedział Meskhidze. Duże burze są silnie alkaliczne, ponieważ zawierają większą część węglanu wapnia. Zatem ilość dwutlenku siarki zebrana z zanieczyszczeń nie wystarcza, aby obniżyć pH poniżej 2.
„Chociaż duże burze mogą eksportować ogromne ilości pyłu mineralnego do otwartego oceanu, ilość dwutlenku siarki potrzebna do zakwaszenia tych dużych piór i wytworzenia biodostępnego żelaza jest około pięć do dziesięciokrotnie wyższa niż średnie wiosenne stężenia tego zanieczyszczenia znalezione na obszarach uprzemysłowionych Chin ”- wyjaśnił Meskhidze. „Jednak procent rozpuszczalnego żelaza w małych burzach pyłowych może być o wiele rzędów wielkości większy niż dużych burz pyłowych”.
Nawet jeśli małe burze mają ograniczoną ilość pyłu przenoszonego do oceanu i mogą nie powodować dużych zakwitów planktonu, małe burze nadal wytwarzają wystarczającą ilość rozpuszczalnego żelaza, aby konsekwentnie karmić fitoplankton i nawozić ocean. Może to być szczególnie ważne w przypadku wód o wysokiej zawartości azotanów i wody o niskiej zawartości chlorofilu, w których produkcja fitoplanktonu jest ograniczona z powodu braku żelaza.
Naturalne źródła dwutlenku siarki, takie jak emisje wulkaniczne i produkcja oceanów, mogą również powodować mobilizację żelaza i stymulować wzrost fitoplanktonu. Jednak emisje ze źródeł pochodzenia ludzkiego zwykle stanowią większą część gazu śladowego. Meskhidze powiedział również, że miejsca emisji stworzone przez człowieka mogą znajdować się bliżej kursu burzy i mieć na niego większy wpływ niż naturalny dwutlenek siarki.
Dodał, że te badania pogłębiają wiedzę naukowców na temat cyklu węglowego i zmian klimatu.
„Wygląda na to, że przepis dodawania zanieczyszczeń do pyłu mineralnego z Azji Wschodniej może faktycznie zwiększyć produktywność oceanów, a tym samym obniżyć atmosferyczny dwutlenek węgla i zmniejszyć globalne ocieplenie” - powiedział Chameides.
„Tak więc obecne plany Chin dotyczące ograniczenia emisji dwutlenku siarki, które przyniosą daleko idące korzyści dla środowiska i zdrowia mieszkańców Chin, mogą mieć niezamierzoną konsekwencję zaostrzenia globalnego ocieplenia” - dodał. „Być może jest to kolejny powód, dla którego wszyscy musimy poważnie podchodzić do ograniczenia emisji dwutlenku węgla i innych gazów cieplarnianych.”
Oryginalne źródło: Georgia Tech News Release
