Havmikrober kan interagere med forurening for at påvirke klimaet

Havene dækker næsten tre fjerdedele af kloden, men man ved kun lidt om, hvordan gasser og aerosoler fremstillet af havmikrober påvirker vejr og klima, eller hvordan menneskeskabt forurening kan påvirke denne proces. Nu, Forskere rapporterer, at de har brugt et "hav-i-et-laboratorium" til at vise, at luftforurening kan ændre sammensætningen af ​​gasser og aerosoler, som havspray frigiver til atmosfæren og, på tur, potentielt ændre vejrmønstre.

Forskerne vil præsentere deres resultater i dag på American Chemical Society (ACS) Fall 2020 Virtual Meeting &Expo.

"Det er overraskende, at vi ikke ved mere om havmikrobernes centrale rolle i at kontrollere klimaet, " siger Kimberly Prather, Ph.D., projektets hovedefterforsker. "De har potentiale til at påvirke atmosfærisk sammensætning, skydannelse og vejr. Mennesker kan ændre disse naturlige processer på to måder:ved at ændre den mikrobielle samfundsstruktur i havet, og ved at producere luftforurenende stoffer, der reagerer med forbindelser, som mikroorganismerne producerer."

Gennem naturlige biologiske processer, havets mikrober - inklusive bakterier, fytoplankton og vira - producerer forbindelser, der kommer ind i atmosfæren som gasser eller aerosoler (små vanddråber eller partikler i luften, der dannes, når bølger slår ned). Ud over, selve mikroorganismerne kan udstødes fra havet i form af aerosoldråber. Nogle af disse partikler kan frø skyer, absorbere eller reflektere sollys, eller på anden måde påvirke atmosfæriske forhold og vejr.

"Der er en standard tro på, at en måde, havet kan regulere temperaturen på planeten på, er gennem emission af gasser og partikler, " siger Prather, som er på Scripps Institution of Oceanography ved University of California San Diego. "Nogle forskere omtaler havet som den 'planetariske termostat'."

Prather og kolleger undrede sig over, hvordan mennesker kunne påvirke denne termostat. Men først, de havde brug for at lære, hvordan havets mikrober påvirker klimaet uden mennesker. At finde ud af, forskerne byggede en 108 fod lang bølgekanal og fyldte den med 3, 400 liter havvand. De forårsagede en fytoplanktonopblomstring - en overvækst af mikroskopiske alger, der forekommer naturligt i havene - under visse forhold - i dette hav-i-et-laboratorium. De overvågede løbende de gasser og aerosoler, der blev produceret i luften over vandet, måling af ting såsom aerosolstørrelse, sammensætning, form, enzymaktivitet og pH. De undersøgte også, hvordan naturlige ændringer i det mikrobielle samfund, for eksempel, introduktion af visse arter af bakterier og planteplankton, påvirket aerosolens skydannende potentiale. "Det korte svar er, at biologien havde meget lille effekt på havspray-aerosolsammensætningen, " siger Prather. "Ændring af naturlige biologiske processer i havvand resulterede i en meget lille ændring i de primære partiklers evne til at danne skydråber."

I modsætning, tilsætning af en lille mængde af en atmosfærisk oxidant (hydroxylradikal, som kan genereres naturligt og kan forbedres i forurenede atmosfærer) forårsagede et øjeblikkeligt skift i havaerosolers sammensætning og skydannende potentiale. Ifølge Prather, oxidanten reagerede med mikrobe-producerede gasser i luften, omdanne dem til forbindelser, der ændrede sammensætningen af ​​den primære havsprayaerosol og dannede nye typer partikler. Selvom forskerne endnu ikke ved, hvordan andre individuelle forurenende stoffer påvirker havsprøjteaerosoler, Prather siger, at det er vigtigt at studere den komplette gasfaseblanding af forurenende stoffer for at efterligne og forstå kemiske reaktioner i den virkelige verden.

Holdet undersøger nu også, hvordan vandforurening - især, spildevandsudledning og forureningsafstrømning, der løber ud i kystmundinger og oceaner - kan omstrukturere mikrobielle samfund og påvirke menneskers sundhed, klima og luftkvalitet. Tidligere undersøgelser har undersøgt, hvordan menneskelig forurening påvirker vandkvaliteten; imidlertid, Prather's er de første undersøgelser, der fokuserer på, hvordan vandbåren forurening, der kommer ind i surfzonen, påvirker luftkvaliteten og menneskers sundhed. Hendes forskergruppe foretager målinger i havet og atmosfæren i en region, der vides at være påvirket af forurening, der strømmer ind fra en stærkt forurenet flodmunding. Dette projekt har til formål at forstå, hvilke vira, bakterier og andre forurenende stoffer bliver luftbårne i surfzonen.