Een verrassend verband kan bestaan tussen oceaanvruchtbaarheid en luchtverontreiniging over land, volgens onderzoek van het Georgia Institute of Technology, gerapporteerd in het nummer van 16 februari van de Journal of Geophysical Research - Atmospheres. Het werk geeft nieuw inzicht in de rol die oceaanvruchtbaarheid speelt in de complexe cyclus van kooldioxide en andere broeikasgassen bij de opwarming van de aarde.
Wanneer stofstormen over geïndustrialiseerde gebieden gaan, kunnen ze zwaveldioxide opnemen, een zuur sporengas dat wordt uitgestoten door industriële installaties en energiecentrales. Terwijl de stofstormen over de oceaan trekken, verlaagt het zwaveldioxide dat ze vervoeren het pH-gehalte (een maat voor zuurgraad en alkaliteit) en verandert ijzer in een oplosbare vorm, zei Nicholas Meskhidze, een postdoctoraal onderzoeker bij de groep van professor Athanasios Nenes aan de Georgia Tech's School of Earth and Atmospheric Sciences en hoofdauteur van het artikel 'Dust and Pollution: A Recipe for Enhanced Ocean Fertilization'.
Deze conversie is belangrijk omdat opgelost ijzer een noodzakelijke micronutriënt is voor fytoplankton - kleine waterplanten die dienen als voedsel voor vissen en andere mariene organismen, en die ook het kooldioxidegehalte in de atmosfeer van de aarde verlagen via fotosynthese. Fytoplankton voert bijna de helft van de fotosynthese van de aarde uit, hoewel ze minder dan 1 procent van de biomassa van de planeet vertegenwoordigen.
In onderzoek dat werd gefinancierd door de National Science Foundation, begon Meskhidze drie jaar geleden met het bestuderen van stofstormen onder leiding van William Chameides, de professor van Regents en de Smithgall-leerstoel aan de Georgia Tech's School of Earth and Atmospheric Sciences en co-auteur van de paper.
"Ik wist dat grote stormen uit de Gobi-woestijnen in het noorden van China en Mongolië ijzer van de grond naar afgelegen gebieden van de noordelijke Stille Oceaan konden vervoeren, wat de fotosynthese en de opname van kooldioxide vergemakkelijkte," zei Meskhidze. 'Maar ik was verbaasd omdat het ijzer in woestijnstof voornamelijk hematiet is, een mineraal dat onoplosbaar is in oplossingen met een hoge pH, zoals zeewater. Het is dus niet direct beschikbaar voor het plankton. "
Met behulp van gegevens die zijn verkregen tijdens een vlucht boven het studiegebied, analyseerde Meskhidze de chemie van een stofstorm die zijn oorsprong vond in de Gobi-woestijn en over Shanghai ging voordat hij naar de noordelijke Stille Oceaan trok. Zijn ontdekking: wanneer een hoge concentratie zwaveldioxide vermengd met het woestijnstof, verzuurde het het stof tot een pH onder 2 - het niveau dat nodig is om mineraal ijzer om te zetten in een opgeloste vorm die beschikbaar zou zijn voor fytoplankton.
Voortbordurend op deze ontdekking, onderzocht Meskhidze hoe variaties in luchtvervuiling en mineraal stof de mobilisatie van ijzer beïnvloeden.
In-flight gegevens verkrijgen van twee verschillende Gobi-woestijnstormen - één op 12 maart 2001 en de andere op 6 april 2001 - Meskhidze analyseerde het vervuilingsgehalte en modelleerde vervolgens het traject van de stormen en de chemische transformatie over de Noordelijke Stille Oceaan . Met behulp van satellietmetingen stelde hij vast of er een verhoogde groei was van fytoplankton in het oceaangebied waar de stormen voorbij kwamen.
De resultaten waren verrassend, zei hij. Hoewel de storm in april groot was, met drie bronnen van stof die in botsing kwamen en tot aan het vasteland van de Verenigde Staten reisden, was er geen verhoogde fytoplanktonactiviteit. Maar de maartstorm, zij het kleiner, verhoogde de productie van fytoplankton aanzienlijk.
De verschillende resultaten kunnen worden toegeschreven aan de concentratie van zwaveldioxide in stofstormen, zei Meskhidze. Grote stormen zijn sterk alkalisch omdat ze meer calciumcarbonaat bevatten. De hoeveelheid door vervuiling opgenomen zwaveldioxide is dus niet voldoende om de pH onder de 2 te brengen.
"Hoewel grote stormen enorme hoeveelheden mineraal stof naar de open oceaan kunnen exporteren, is de hoeveelheid zwaveldioxide die nodig is om deze grote pluimen aan te zuren en biologisch beschikbaar ijzer te genereren, ongeveer vijf tot tien keer hoger dan de gemiddelde lenteconcentraties van deze verontreinigende stof in industriële gebieden van China, 'legde Meskhidze uit. "Maar het percentage oplosbaar ijzer in kleine stofstormen kan vele ordes van grootte hoger zijn dan grote stofstormen."
Dus hoewel kleine stormen beperkt zijn in de hoeveelheid stof die ze naar de oceaan transporteren en mogelijk geen grote planktonbloei veroorzaken, produceren kleine stormen nog steeds voldoende oplosbaar ijzer om fytoplankton consequent te voeden en de oceaan te bevruchten. Dit kan met name van belang zijn voor wateren met een hoog nitraat- en chlorofylgehalte, waar de productie van fytoplankton beperkt is vanwege een gebrek aan ijzer.
Natuurlijke bronnen van zwaveldioxide, zoals vulkanische emissies en oceaanproductie, kunnen ook de mobilisatie van ijzer veroorzaken en de groei van fytoplankton stimuleren. Toch vertegenwoordigen emissies van door mensen gemaakte bronnen normaal gesproken een groter deel van het spoorgas. Ook kunnen door mensen gemaakte emissielocaties dichter bij de loop van de storm liggen en er een sterkere invloed op hebben dan natuurlijk zwaveldioxide, zei Meskhidze.
Dit onderzoek verdiept het inzicht van wetenschappers in de koolstofcyclus en klimaatverandering, voegde hij eraan toe.
"Het lijkt erop dat het recept om verontreiniging toe te voegen aan mineraal stof uit Oost-Azië de oceaanproductiviteit daadwerkelijk kan verbeteren en daardoor atmosferische kooldioxide kan verminderen en de opwarming van de aarde kan verminderen", zei Chameides.
"Dus de huidige plannen van China om de uitstoot van zwaveldioxide te verminderen, die verstrekkende voordelen zullen hebben voor het milieu en de gezondheid van de Chinese bevolking, kunnen het onbedoelde gevolg hebben van een verergering van de opwarming van de aarde", voegde hij eraan toe. "Dit is misschien nog een reden waarom we allemaal serieus moeten worden over het verminderen van onze uitstoot van kooldioxide en andere broeikasgassen."
Oorspronkelijke bron: Georgia Tech News Release
