Một liên kết đáng ngạc nhiên có thể tồn tại giữa khả năng sinh sản của đại dương và ô nhiễm không khí trên đất liền, theo nghiên cứu của Viện Công nghệ Georgia báo cáo trong số ra ngày 16 tháng 2 của Tạp chí Nghiên cứu Địa vật lý - Khí quyển. Công trình cung cấp cái nhìn sâu sắc mới về vai trò của khả năng sinh sản đại dương trong chu trình phức tạp liên quan đến carbon dioxide và các khí nhà kính khác trong sự nóng lên toàn cầu.
Khi bão bụi đi qua các khu vực công nghiệp hóa, họ có thể thu khí lưu huỳnh điôxít, một loại khí có tính axit phát ra từ các cơ sở công nghiệp và nhà máy điện. Khi những cơn bão bụi di chuyển ra ngoài đại dương, lưu huỳnh điôxit mà chúng mang theo làm giảm độ pH (độ đo độ axit và độ kiềm) của bụi và biến sắt thành dạng hòa tan, Nicholas Meskhidze, một nghiên cứu sinh sau tiến sĩ thuộc nhóm Giáo sư Athanasios Nenes nói. tại Trường Khoa học Trái đất và Khí quyển của Georgia Tech và là tác giả chính của bài báo Bụi Bụi và Ô nhiễm: Công thức phân bón đại dương tăng cường.
Sự chuyển đổi này rất quan trọng vì sắt hòa tan là một vi chất dinh dưỡng cần thiết cho thực vật phù du - thực vật thủy sinh nhỏ bé làm thức ăn cho cá và các sinh vật biển khác, và cũng làm giảm nồng độ carbon dioxide trong bầu khí quyển Trái đất thông qua quá trình quang hợp. Thực vật phù du thực hiện gần một nửa quá trình quang hợp của Trái đất mặc dù chúng chiếm chưa đến 1% sinh khối của hành tinh.
Trong nghiên cứu do Quỹ khoa học quốc gia tài trợ, Meskhidze đã bắt đầu nghiên cứu các cơn bão bụi cách đây ba năm dưới sự hướng dẫn của William Chameides, Regents hồi giáo sư và Chủ tịch Smithgall tại Trường Khoa học Trái đất và Khí quyển Georgia và đồng tác giả của bài báo.
Tôi biết rằng những cơn bão lớn từ các sa mạc Gobi ở miền bắc Trung Quốc và Mông Cổ có thể mang sắt từ đất đến các vùng xa xôi của bắc Thái Bình Dương, tạo điều kiện cho quá trình quang hợp và hấp thụ carbon dioxide, theo ông Meskhidze. Tuy nhiên, tôi rất bối rối vì chất sắt trong bụi sa mạc chủ yếu là hematit, một khoáng chất không hòa tan trong các dung dịch có độ pH cao như nước biển. Vì vậy, nó không có sẵn cho sinh vật phù du.
Sử dụng dữ liệu thu được trong một chuyến bay qua khu vực nghiên cứu, Meskhidze đã phân tích hóa học của một cơn bão bụi bắt nguồn từ sa mạc Gobi và đi qua Thượng Hải trước khi di chuyển lên phía bắc Thái Bình Dương. Phát hiện của ông: Khi nồng độ lưu huỳnh đioxit nồng độ cao trộn lẫn với bụi sa mạc, nó đã axit hóa bụi đến độ pH dưới 2 - mức độ cần thiết để sắt khoáng chuyển thành dạng hòa tan có sẵn cho thực vật phù du.
Mở rộng về khám phá này, Meskhidze đã nghiên cứu sự biến đổi của ô nhiễm không khí và bụi khoáng ảnh hưởng đến việc huy động sắt.
Lấy dữ liệu trên chuyến bay từ hai cơn bão sa mạc Gobi khác nhau - một xảy ra vào ngày 12 tháng 3 năm 2001 và lần khác vào ngày 6 tháng 4 năm 2001 - Meskhidze đã phân tích hàm lượng ô nhiễm và sau đó mô hình hóa quỹ đạo và biến đổi hóa học của cơn bão trên Bắc Thái Bình Dương . Sử dụng các phép đo vệ tinh, ông xác định liệu có sự tăng trưởng của thực vật phù du trong khu vực đại dương nơi các cơn bão đi qua hay không.
Kết quả thật đáng ngạc nhiên, ông nói. Mặc dù cơn bão tháng Tư là một cơn bão lớn, với ba nguồn bụi va chạm và di chuyển đến tận lục địa Hoa Kỳ, không có hoạt động thực vật phù du gia tăng. Tuy nhiên, cơn bão tháng ba, mặc dù nhỏ hơn, đã thúc đẩy đáng kể việc sản xuất thực vật phù du.
Các kết quả khác nhau có thể được quy cho nồng độ lưu huỳnh điôxit tồn tại trong bão bụi, Meskhidze nói. Những cơn bão lớn có tính kiềm cao vì chúng chứa tỷ lệ canxi cacbonat cao hơn. Do đó, lượng lưu huỳnh điôxit thu được từ ô nhiễm là không đủ để làm giảm độ pH dưới 2.
Mặc dù các cơn bão lớn có thể xuất một lượng lớn bụi khoáng ra đại dương, lượng lưu huỳnh đioxit cần thiết để axit hóa các luồng lớn này và tạo ra sắt sinh học cao hơn khoảng 5 đến 10 lần so với nồng độ trung bình vào mùa xuân của chất ô nhiễm này được tìm thấy trong các khu vực công nghiệp hóa của Trung Quốc, leo Meskhidze giải thích. Tuy nhiên, tỷ lệ sắt hòa tan trong các cơn bão bụi nhỏ có thể cao hơn nhiều so với các cơn bão bụi lớn.
Vì vậy, mặc dù những cơn bão nhỏ bị hạn chế về lượng bụi mà chúng vận chuyển ra đại dương và có thể không gây ra những sinh vật phù du lớn, những cơn bão nhỏ vẫn tạo ra đủ chất sắt hòa tan để liên tục nuôi thực vật phù du và thụ tinh cho đại dương. Điều này có thể đặc biệt quan trọng đối với nước có hàm lượng nitrat cao, ít chất diệp lục, nơi sản xuất thực vật phù du bị hạn chế do thiếu chất sắt.
Các nguồn lưu huỳnh điôxit tự nhiên, như khí thải núi lửa và sản xuất đại dương, cũng có thể gây ra sự huy động sắt và kích thích sự phát triển của thực vật phù du. Tuy nhiên, khí thải từ các nguồn nhân tạo thường chiếm một phần lớn hơn của khí vi lượng. Ngoài ra, các vị trí phát thải do con người tạo ra có thể gần với khóa bão hơn và có ảnh hưởng mạnh hơn đến nó so với sulfur dioxide tự nhiên, Meskhidze nói.
Nghiên cứu này giúp các nhà khoa học hiểu sâu hơn về chu trình carbon và biến đổi khí hậu, ông nói thêm.
Có vẻ như công thức bổ sung ô nhiễm vào bụi khoáng từ Đông Á thực sự có thể tăng cường năng suất đại dương và, bằng cách đó, rút ra carbon dioxide trong khí quyển và giảm sự nóng lên toàn cầu, theo ông Chameides.
Vì vậy, Trung Quốc hiện tại có kế hoạch giảm phát thải sulfur dioxide, sẽ mang lại lợi ích sâu rộng cho môi trường và sức khỏe của người dân Trung Quốc, có thể có hậu quả không lường trước là làm trầm trọng thêm tình trạng nóng lên toàn cầu, ông nói thêm. Đây có lẽ là một lý do nữa khiến tất cả chúng ta cần nghiêm túc trong việc giảm lượng khí thải carbon dioxide và các khí nhà kính khác.
Nguồn gốc: Georgia Tech News phát hành
