En overraskende kobling kan eksistere mellom fruktbarhet i havet og luftforurensning over land, ifølge Georgia Institute of Technology-forskningen rapportert i 16. februar utgaven av Journal of Geophysical Research - Atmospheres. Arbeidet gir ny innsikt i hvilken rolle fruktbarhet i havet spiller i den komplekse syklusen som involverer karbondioksid og andre klimagasser i den globale oppvarmingen.
Når støvstormer passerer over industrialiserte områder, kan de plukke opp svoveldioksid, en sur sporingsgass som slippes ut fra industrianlegg og kraftverk. Når støvstormene beveger seg utover havet, reduserer svoveldioksid de bærer pH (et mål på surhet og alkalitet) nivået av støv og forvandler jern til en løselig form, sa Nicholas Meskhidze, en postdoktor i professor Athanasios Nenes 'gruppe ved Georgia Techs School of Earth and Atmospheric Sciences og hovedforfatter av papiret “Dust and Pollution: A Recipe for Enhanced Ocean Gertilization.”
Denne konverteringen er viktig fordi oppløst jern er et nødvendig mikronæringsstoff for planteplankton - bittesmå vannlevende planter som fungerer som mat for fisk og andre marine organismer, og også reduserer karbondioksidnivået i jordens atmosfære via fotosyntese. Planteplankton utfører nesten halvparten av jordens fotosyntese, selv om de representerer mindre enn 1 prosent av klodens biomasse.
I forskning finansiert av National Science Foundation, begynte Meskhidze å studere støvstormer for tre år siden under ledelse av William Chameides, regentenes professor og Smithgall-leder ved Georgia Tech's School of Earth and Atmospheric Sciences og medforfatter av papiret.
"Jeg visste at store stormer fra Gobi-ørkenene i Nord-Kina og Mongolia kunne føre jern fra jorda til avsidesliggende regioner i det nordlige Stillehavet, noe som ville muliggjøre fotosyntese og karbondioksidopptak," sa Meskhidze. ”Men jeg ble forundret fordi jernet i ørkenstøv først og fremst er hematitt, et mineral som er uoppløselig i høy-pH-løsninger som sjøvann. Så det er ikke lett tilgjengelig for planktonet. "
Ved hjelp av data hentet under en flytur over studieområdet, analyserte Meskhidze kjemien til en støvstorm som oppsto i Gobi-ørkenen og passerte over Shanghai før han flyttet til det nordlige Stillehavet. Hans oppdagelse: Når en høy konsentrasjon av svoveldioksid blandet med ørkenstøvet, forsuret det støvet til en pH under 2 - nivået som trengs for at mineraljern kan omdannes til en oppløst form som ville være tilgjengelig for planteplankton.
Utvidet til dette funnet, studerte Meskhidze hvordan variasjoner i luftforurensning og mineralstøv påvirker jernmobilisering.
Innhenting av data fra flyplassen fra to forskjellige stormer fra Gobiørkenen - den ene oppsto 12. mars 2001 og den andre 6. april 2001 - Meskhidze analyserte forurensningsinnholdet og modellerte deretter stormenes bane og kjemiske transformasjon over Nord-Stillehavet . Ved hjelp av satellittmålinger bestemte han om det hadde vært økt vekst av planteplankton i havområdet der stormene passerte.
Resultatene var overraskende, sa han. Selv om aprilstormen var stor, med tre kilder til støv som kolliderte og reiste så langt som til det kontinentale USA, var det ingen økt planteplanktonaktivitet. Likevel økte marsstormen, om enn mindre, produksjonen av planteplankton betydelig.
De forskjellige resultatene kan tilskrives konsentrasjonen av svoveldioksid som eksisterer i støvstormer, sa Meskhidze. Store stormer er svært alkaliske fordi de inneholder en høyere andel kalsiumkarbonat. Dermed er mengden svoveldioksid hentet fra forurensning ikke nok til å få ned pH under 2.
Selv om store stormer kan eksportere enorme mengder mineralstøv til det åpne hav, er mengden svoveldioksid som kreves for å forsure disse store plommene og generere biotilgjengelig jern, omtrent fem til ti ganger høyere enn de gjennomsnittlige vårkonsentrasjonene av dette forurensende stoffet som finnes i industrialiserte områder. av Kina, ”forklarte Meskhidze. "Likevel kan prosentandelen av løselig jern i små støvstormer være mange størrelsesordener høyere enn store støvstormer."
Så selv om små stormer er begrenset i mengden støv de transporterer til havet og kanskje ikke forårsaker store planktonblomninger, produserer små stormer fortsatt nok oppløselig jern til å mate fytoplankton konsekvent og gjødsle havet. Dette kan være spesielt viktig for vann med høyt nitrat, lavklorofyll, der planteplanktonproduksjonen er begrenset på grunn av mangel på jern.
Naturlige kilder til svoveldioksid, så som vulkanutslipp og havproduksjon, kan også forårsake jernmobilisering og stimulere planteplanktonvekst. Likevel representerer utslipp fra menneskeskapte kilder normalt en større del av sporingsgassen. Menneskeskapte utslippssteder kan også være nærmere stormens gang og ha sterkere innflytelse på det enn naturlig svoveldioksid, sa Meskhidze.
Denne forskningen utvider forskernes forståelse av karbonsyklusen og klimaendringene, la han til.
"Det ser ut til at oppskriften på å tilføre forurensning til mineralstøv fra Øst-Asia faktisk kan forbedre havproduktiviteten og på den måten trekke ned atmosfærisk karbondioksid og redusere den globale oppvarmingen," sa Chameides.
"Kinas nåværende planer om å redusere svoveldioksidutslipp, som vil ha vidtrekkende fordeler for miljøet og helsen til folket i Kina, kan således ha en utilsiktet konsekvens av å forverre den globale oppvarmingen," la han til. "Dette er kanskje enda en grunn til at vi alle trenger å bli seriøse med å redusere utslippene av karbondioksid og andre klimagasser."
Originalkilde: Georgia Tech News Release
