Saskaņā ar Džordžijas Tehnoloģiju institūta pētījumu, kas tika publicēts žurnāla Geophysical Research - Atmospheres 16. februāra numurā, var būt pārsteidzoša saikne starp okeāna auglību un gaisa piesārņojumu virs zemes. Šis darbs sniedz jaunu ieskatu par lomu, kāda okeāna auglībai ir kompleksajā ciklā, iesaistot oglekļa dioksīdu un citas siltumnīcefekta gāzes globālajā sasilšanā.
Kad putekļu vētras šķērso industrializētās teritorijas, tās var uzņemt sēra dioksīdu, skābu gāzveida gāzi, ko izdala no rūpniecības objektiem un spēkstacijām. Kad putekļu vētras pārvietojas pāri okeānam, to pārnēsātais sēra dioksīds pazemina putekļu pH (skābuma un sārmainības pakāpi) un pārveido dzelzi šķīstošā formā, sacīja Nikolajs Meskhidze, pēcdoktorantūras loceklis profesora Athanasios Nenes grupā Džordžijas Tehnikuma Zemes un atmosfēras zinātņu skolā un galvenā darba autors darbam “Putekļi un piesārņojums: recepte pastiprinātai okeāna mēslošanai”.
Šī konversija ir svarīga, jo izšķīdinātais dzelzs ir nepieciešams mikroelements fitoplanktonam - sīkiem ūdens augiem, kas kalpo kā barība zivīm un citiem jūras organismiem, kā arī fotosintēzes veidā samazina oglekļa dioksīda līmeni Zemes atmosfērā. Fitoplanktons veic gandrīz pusi no Zemes fotosintēzes, pat ja tie pārstāv mazāk nekā 1 procentu no planētas biomasas.
Pētījumos, ko finansēja Nacionālais zinātnes fonds, Meskhidze sāka pētīt putekļu vētras pirms trim gadiem Viljama Šamidesa, Regents profesora un Smithgall katedras priekšsēdētāja vadībā Džordžijas Tehnoloģiju Zemes un atmosfēras zinātņu skolā un darba līdzautora vadībā.
"Es zināju, ka lielas vētras no Gobi tuksnešiem Ķīnas ziemeļos un Mongolijā var nest dzelzi no augsnes uz Klusā okeāna ziemeļu ziemeļu reģioniem, veicinot fotosintēzi un oglekļa dioksīda uzņemšanu," sacīja Meskhidze. “Bet es biju neizpratnē, jo tuksneša putekļos esošais dzelzs galvenokārt ir hematīts - minerāls, kas nešķīst šķīdumos ar augstu pH līmeni, piemēram, jūras ūdenī. Tātad planktonam tas nav viegli pieejams. ”
Izmantojot datus, kas iegūti lidojuma laikā virs izpētes zonas, Meskhidze analizēja putekļu vētras, kas radās Gobi tuksnesī un šķērsoja Šanhaju, ķīmiskās vielas pirms pārvietošanās uz Klusā okeāna ziemeļu daļu. Viņa atklājums: ja ar tuksneša putekļiem sajaukta augsta sēra dioksīda koncentrācija, tā paskābināja putekļus līdz pH zem 2 - līmenim, kas nepieciešams minerāldzelzam, lai pārvērstos izšķīdinātā formā, kas būtu pieejama fitoplanktonam.
Paplašinot šo atklājumu, Meskhidze pētīja, kā gaisa piesārņojuma un minerālu putekļu izmaiņas ietekmē dzelzs mobilizāciju.
Datu iegūšana lidojuma laikā no divām dažādām Gobi tuksneša vētrām - viena notika 2001. gada 12. martā, bet otra - 2001. gada 6. aprīlī - Meskhidze analizēja piesārņojuma saturu un pēc tam modelēja vētru trajektoriju un ķīmiskās pārvērtības Klusā okeāna ziemeļdaļā . Izmantojot satelīta mērījumus, viņš noteica, vai ir palielinājies fitoplanktona pieaugums okeāna apgabalā, kur vētras pārgāja.
Rezultāti bija pārsteidzoši, viņš teica. Lai gan aprīļa vētra bija liela, trīs putekļu avoti saduras un ceļoja līdz Amerikas Savienotajām Valstīm, fitoplanktona aktivitāte nebija palielināta. Tomēr marta vētra, kaut arī mazāka, ievērojami palielināja fitoplanktona ražošanu.
Atšķirīgos rezultātus var saistīt ar sēra dioksīda koncentrāciju putekļu vētrās, sacīja Meskhidze. Lielas vētras ir ļoti sārmainas, jo tajās ir lielāks kalcija karbonāta daudzums. Tādējādi no piesārņojuma izdalītā sēra dioksīda daudzums nav pietiekams, lai pazeminātu pH līmeni zem 2.
“Lai arī lielas vētras var eksportēt milzīgu daudzumu minerālu putekļu uz atklāto okeānu, sēra dioksīda daudzums, kas nepieciešams, lai paskābinātu šos lielos krāšņumus un iegūtu bioloģiski pieejamu dzelzi, ir apmēram piecas līdz desmit reizes lielāks nekā šī piesārņotāja vidējā pavasara koncentrācija rūpnieciskajos apgabalos. no Ķīnas, ”skaidroja Meskhidze. "Tomēr šķīstošās dzelzs procentuālais daudzums nelielās putekļu vētrās var būt daudzkārt lielāks par lielām putekļu vētrām."
Tātad, kaut arī nelielas vētras ir ierobežotas putekļu daudzumā, ko tās ved uz okeānu, un tās, iespējams, neizraisa lielu planktona ziedēšanu, mazās vētras joprojām rada pietiekami daudz šķīstoša dzelzs, lai pastāvīgi barotu fitoplanktonu un mēslotu okeānu. Tas var būt īpaši svarīgi ūdeņiem ar augstu nitrātu saturu ar zemu hlorofila saturu, kur fitoplanktona ražošana ir ierobežota dzelzs trūkuma dēļ.
Dabiski sēra dioksīda avoti, piemēram, vulkānu izmeši un okeāna ražošana, var izraisīt arī dzelzs mobilizāciju un stimulēt fitoplanktona augšanu. Tomēr emisijas no cilvēku radītiem avotiem parasti veido lielāko daļu no gāzēm. Arī cilvēku radītās izmešu vietas var būt tuvāk vētras gaitai un tām būt spēcīgākai ietekmei nekā dabiskajam sēra dioksīdam, sacīja Meskhidze.
Šis pētījums padziļina zinātnieku izpratni par oglekļa apriti un klimata izmaiņām, viņš piebilda.
"Šķiet, ka recepte, kā pievienot piesārņojumu minerālu putekļiem no Austrumāzijas, patiesībā var uzlabot okeāna produktivitāti un, to darot, samazināt atmosfēras oglekļa dioksīdu un samazināt globālo sasilšanu," sacīja Chameides.
"Tādējādi Ķīnas pašreizējiem plāniem samazināt sēra dioksīda izmešus, kam būs tālejoši ieguvumi Ķīnas iedzīvotāju videi un veselībai, var būt neparedzētas globālās sasilšanas saasināšanās sekas," viņš piebilda. "Tas, iespējams, ir vēl viens iemesls, kāpēc mums visiem nopietni jādomā par oglekļa dioksīda un citu siltumnīcefekta gāzu emisiju samazināšanu."
Oriģinālais avots: Georgia Tech News Release
