个人观点

关于乌塔·帕索的五个问题,石油泄漏如何影响海洋中的碳运动

水下暴风雪,海洋微生物,“海鼻涕”和藻类。
最肮脏的暴风雪:“2010年的肮脏暴风雪”不是一个or'easter。相反,它是一块石油,海洋微生物,“海鼻子”由强调的微生物生产的,和藻类在一起深水地平线漏油并落到深海。它听起来很大 - 特别是“海上鼻涕”部分 - 但它仍然是Gomrii研究人员在海洋泄漏之后对石油发生了什么的全新发现。 (南部密西西比州大学Undersea科技学会Arne Diercks)
通过艾米丽霜

在阳光照耀下的海洋中有数百万微小的浮游植物,叫做浮游植物。它们产生氧气,人类最终吸入,并为浮游动物提供食物。在死后,一些浮游植物和一些浮游动物的废物一起沉到更深的水中,并带走了碳。科学家称这种碳转移为生物碳泵。

Uta Passow是加州大学Santa Barbara的生物海洋学家,她研究了生物碳泵的工作原理,以及它如何在2010年深水地平线溢出期间发布的石油。

什么是生物碳泵?

生物碳泵不是常用的泵。该术语用于描述从表面海洋中移动碳的过程,在那里有大量碳,深海,较少的地方。

浮游植物,在光淹水的表面海洋中生长的微型藻类,使用二氧化碳和光线通过光合作用使有机碳,脂肪和蛋白质如糖,脂肪和蛋白质。一些浮游植物被动物吃掉或被细菌分解;当发生这种情况时,我们说碳是呼吸的,因此它被释放为二氧化碳。

这种碳的最终命运取决于它在呼吸之前到达的深度。如果发生这种情况,它会导致碳预算没有净变化(储存在海洋中的二氧化碳总量)。然而,有机碳的一些部分地沉入深水中,直接作为浮游植物或作为吃浮游植物的动物的粪便。深海水(1000米)需要超过100年的时间返回表面,因此在深海中释放的二氧化碳被困在那里100年或更长时间。

通过这种方式,生物碳泵可以影响大气中的二氧化碳浓度。迄今为止,海洋吸收了自工业革命以来人类释放的化石碳的大约四分之一。

你是如何对海洋的生物泵感兴趣的?

当我是研究生时,科学家们刚刚开始弄清楚,当他们聚集在一起时,一些在阳光下的上海洋中的藻类和粪便迅速下沉。单独地,这些微观粒子沉入非常缓慢,并且通常在达到100米深度之前被吃或分解。然而,我的博士学位表明,并非所有在表面海洋中占据的颗粒在相同的速率 - 一些水槽每天速度快到100米 - 并且在海底陷阱中的颗粒的组成与表面海洋中的速度不同.

这两个谜团至少部分地解释了海雪是我的两个同事描述的。海洋雪是由大量快速下沉的藻类、粪便、死亡和正在分解的动物组成的。它被称为海洋雪,因为这些颗粒在潜水者看来就像落下的雪。我觉得这很有趣,于是开始研究海洋雪是如何以及何时形成和下沉的。

你如何在海洋中跟踪碳运动?

有很多不同的方法可以追踪海洋中的碳。一种方法是测量随着时间的推移,海洋中不同部分的不同形式的碳。我们收集水并直接测量溶解的碳,我们过滤这些水来测量微小颗粒中的碳,比如藻类,粪便和浮游生物制造的小贝壳。我们使用网和水下泵来收集稍大一点的生物,用陷阱来收集下沉的颗粒。

其他方法依赖于我们对海洋生物学的理解。例如,我们知道海藻进行光合作用的数量与可用的氮有关。所以在一些地区,我们可以通过测量氮的含量来估算光合作用。另一个例子是,我们可以利用卫星图像中海洋的绿色来估算表层海洋中的植物产量。我们还利用同一种元素原子之间的微小差异(称为同位素)来追踪和估计海洋中碳流动的特定部分。所有这些方法都有不准确性;但因为它们都有不同的不准确性,把它们放在一起,我们就能很好地了解碳是如何移动的。这就是为什么海洋学是一门非常依赖团队合作的科学!

生物泵与海湾漏油泄漏有什么关系?

生物泵在任何地方工作24/7,包括墨西哥湾。在后智,它具有完美的感觉,即生物泵会将油移动到深海。但是,因为通常一个人认为油向上漂浮在海洋的表面上,因此漏油者的反应者并没有真正考虑海洋雪对溢油的分布的重要性。

我们对2010年的后果的科学工作深水地平线溢出明确表示,大量泄漏的油被运送到海底,在那里它影响了珊瑚,底栖鱼和住在那里的所有其他动物。油陷入了海洋雪中,然后沉到了深水中,在那里我们在我们的陷阱中抓住了它。即使现在它也可以在积累的海底上测量。

另外,似乎油本身加强了生物泵。这种想法,石油导致海洋雪的形成和沉没,有时被称为“肮脏暴雪假设”。我的同事和我目前正在研究创造这一大量沉没粒子的过程中的重要性。了解导致油的机制到达海底的机制对于对未来的溢油泄漏的反应非常重要。只要我们在越来越具有挑战性的环境中钻出石油,即使我们采取所有预防措施也会发生溢出。

人类还有其他方式影响生物泵的工作吗?

是的,几乎任何影响海洋的事情都会对生物碳泵产生影响。例如,污染提供的营养经常导致浮游植物的增长(被称为藻类爆发)。更多的浮游植物意味着更多的碳可以作为海洋雪沉入海底。在几乎没有水运动的地区,这可能会导致氧气消耗和所谓的死区。例如,密西西比河的羽流在墨西哥湾形成了这样一个区域。

海洋酸化气候变暖,这是大气中增加二氧化碳的直接后果,影响促进生物泵的海洋浮游植物的生长和繁殖。这意味着泵的功能可能会发生变化,尽管我们尚未理解净效果。

这是对泵的无意改变的两个例子。但一些科学家也在研究有意改变水泵。因为生物碳泵将碳从大气中抽走,一些人认为增加它的强度可以减少气候变化的影响。为了验证这一想法,进行了一系列铁施肥试验。然而,他们表明,与大规模改造生物碳泵的潜在危险相比,铁施肥的潜在效益可能很小。

编者按:这里提到的有关石油影响的研究是由墨西哥湾研究计划资助的。海洋门户网站得到了墨西哥湾研究计划(GoMRI)的支持,以发展和分享有关GoMRI和漏油科学的故事。该研究所是一个为期10年的独立研究项目,目的是研究碳氢化合物释放对环境和公共健康的影响及其潜在的相关影响,并开发改进的泄漏缓解、石油检测、特性描述和补救技术。欲了解更多信息,请访问http://gulfresearchinitiative.org/

2015年3月