Menselijke emissies van het potentieel schadelijke sporenmetaal vanadium in de atmosfeer van de aarde zijn sinds het begin van de 21e eeuw sterk gestegen, grotendeels als gevolg van het toenemende gebruik van zware oliën door de industrie, teerzanden, bitumen en petroleumcokes voor energie, een nieuwe studie van Duke University vindt.

"De menselijke uitstoot van vanadium naar de atmosfeer overtreft nu die van alle natuurlijke bronnen samen - met een factor 1,7, " zei William H. Schlesinger, James B. Duke emeritus hoogleraar biogeochemie aan Duke's Nicholas School of the Environment, die de studie leidde.

"Minder dan twee decennia geleden, de verhouding tussen menselijke en natuurlijke emissies was 0,59 op 1, of minder dan de helft van het huidige niveau, " Zei Schlesinger. "Onze analyse suggereert dat veel van deze snelle stijging kan worden herleid tot het toegenomen gebruik van onconventionele zware aardoliebrandstoffen."

Vanadium is een sporenmetaal dat in veel aardmaterialen wordt aangetroffen, inclusief aardolie en kolen. Bij de verbranding van deze stoffen komt het vrij als fijnstof, en kan ook per ongeluk worden vrijgegeven, of "vluchteling, " uitstoot tijdens mijnbouw, extractie en verwerking.

Natuurlijke bronnen van vanadiumemissies zijn onder meer vulkaanuitbarstingen en de verwering van rotsen.

De gezondheidsrisico's van blootstelling aan vanadiumdeeltjes in de lucht zijn niet zo goed gedocumenteerd als die voor andere metallische verontreinigingen in de lucht, zoals kwik of lood, maar groeiend bewijs suggereert dat het inademen van vanadiumrijke aerosolen de ademhalingsfuncties kan schaden en aandoeningen zoals astma en chronische obstructieve longziekte (COPD) kan verergeren.

Olie- en cokesraffinaderijen worden over het algemeen gebouwd in gebieden waar de bewoners niet de politieke of economische macht hebben om terug te vechten, Schlesinger merkte op. Bijvoorbeeld, een van de grootste cokesraffinaderijen van Noord-Amerika ligt aan de zuidoostkant van Chicago. "We bevinden ons nog in de vroege fase van het begrijpen van de risico's die mensen in deze gebieden lopen, ' hij zei, "Maar ik vermoed dat we een groeiende focus op het probleem zullen zien, aangezien het gebruik van zware oliën en petroleumcokes de komende jaren blijft toenemen."

Emily M. Klein, hoogleraar aardwetenschappen aan Duke's Nicholas School, en Avner Vengosh, hoogleraar geochemie en waterkwaliteit aan Duke's Nicholas School, voerde de nieuwe studie uit met Schlesinger.

Ze publiceerden hun peer-reviewed bevindingen op 11 december in de Proceedings van de National Academy of Sciences online vroege editie.

Het nieuwe artikel is het eerste dat de hoeveelheid inputs voor de wereldwijde vanadiumcyclus kwantificeert die uit alle bronnen komen, natuurlijk en menselijk.

"Ongeveer 10 jaar geleden, een ander team van onderzoekers probeerde dit te doen, maar met veel minder gegevens, "Zei Schlesinger. "Onze analyse bouwt voort op die van hen door de eerste kwantificeerbare cijfers te verstrekken voor het vrijkomen van vanadium uit onconventionele zware aardoliebrandstoffen, en het bijwerken van cijfers voor alle andere bronnen om deze menselijke effecten in de juiste context te plaatsen.

"Als ik al deze getallen voor het eerst bij elkaar zie, de onontkoombare conclusie is dat de menselijke impact op de vanadiumcyclus groter is dan onze goed gepubliceerde impact op de beweging van lood door de atmosfeer of het vrijkomen van kwik uit steenkool, " hij zei.