Het is geen geheim dat enorme stofstormen in de Sahara-woestijn af en toe de Noord-Atlantische Oceaan met ijzer omhullen, maar het blijkt dat deze natuurlijke dekens niet de enige dingen zijn om naar te niezen. IJzer dat vrijkomt door menselijke activiteiten draagt ​​bij tot 80 procent van het ijzer dat op het oceaanoppervlak valt, zelfs in de stoffige Noord-Atlantische Oceaan, en wordt waarschijnlijk wereldwijd onderschat, volgens een nieuwe studie in Natuurcommunicatie .

"Mensen beseffen het niet eens, " zei hoofdauteur Dr. Tim Conway, Universitair docent aan het USF College of Marine Science, "maar we doen al tientallen jaren een soort ijzerbemestingsexperiment."

Verbranding van fossiele brandstoffen, biobrandstoffen, en bossen laten allemaal ijzer vrij, die als een aerosol over grote afstanden van het land naar de ingewanden van de Noord-Atlantische Oceaan en verder kan worden getransporteerd. Maar van mensen afgeleide ijzeraërosolen waren tot nu toe bijna onmogelijk om in de gegevens te zien. Het team gebruikte de isotoopverhoudingen van ijzer in de atmosfeer om 'vingerafdrukken' te maken, ongeacht of het ijzer afkomstig was van stof uit de Sahara of van menselijke bronnen zoals auto's, verbranding, of branden.

Een nieuwe tracer voor van mensen afgeleid ijzer

"Ondanks veel onderzoek, ijzerchemie is nog steeds een soort zwarte doos in de oceaan, " zei Conway. IJzer, een sporenelement, wordt in buitengewoon lage hoeveelheden in de oceaan aangetroffen; een liter zeewater bevat 35 gram zout, maar slechts ongeveer een miljardste gram ijzer. Dit maakt het erg moeilijk om te meten. Het ijzer is ook moeilijk te bemonsteren zonder risico op besmetting, vooral als je op een roestig schip werkt.

Proberen vast te stellen hoeveel ijzer uit de atmosfeer op de oceaan landt en oplost, levert nog meer uitdagingen op, met stormen, seizoenen, en landgebruik veranderen allemaal hoeveel stof er van de continenten wordt geblazen. Ook het verteren van stofdeeltjes in het lab om te zien hoeveel ijzer oplost, is problematisch, en heeft geleid tot schattingen van ijzer dat oplost wanneer het de oceaan raakt, variërend van 0 tot 100 procent.

De huidige studie behandelt enkele van deze mysteries die nog in de ijzerchemie bestaan, ons begrip van de atmosferische ijzertoevoer naar de oceanen naar een hoger niveau tillen.

Conway en zijn collega's analyseerden aerosolmonsters die waren verzameld tijdens onderzoekscruises naar de Noord-Atlantische Oceaan in 2010 en 2011 aan boord van de R/V Knorr. De cruises maakten deel uit van GEOTRACES, een wereldwijd gecoördineerd onderzoeksprogramma van 35 landen om sporenmetalen en hun isotopen in de oceaan te bestuderen.

Er zijn monsters genomen uit een gebied buiten West-Afrika waarvan bekend is dat het stof verzamelt van de stofstormen in de Sahara, en de anderen werden gehaald voor de kusten van New England en Europa, waar door mensen veroorzaakte vervuiling naar verwachting belangrijker zal zijn. Het team heeft vervolgens de ijzerisotoopverhoudingen in de monsters gemeten om te bepalen of het ijzer afkomstig was van een natuurlijke of menselijke bron.

IJzerisotoopverhoudingen (56Fe/54Fe) kunnen veranderen als reactie op chemische reacties, dus door de mens veroorzaakte processen, zoals het verbranden van fossiele brandstoffen, maken ijzer vrij met een andere isotoop 'signatuur' dan ijzer dat is afgeleid van natuurlijke materialen. Eerder werd aangenomen dat stofdeeltjes uit de Sahara een verhouding hadden die leek op de gemiddelde continentale korst, en Conway heeft gesuggereerd dat wanneer stofdeeltjes uit de Sahara de oceaan raken, het ijzer dat oplost, interageert met organische moleculen die het zwaardere 56Fe binden.

"We hebben dit onderzoek uitgevoerd om dat idee te onderzoeken en verwachtten volledig continentale signalen of misschien meer zware isotopen in de monsters van alle drie de regio's, ' zei Conway. 'Wat we vonden was behoorlijk gek en heel licht. Dit hadden we helemaal niet verwacht, ' zei Conway.

Het ijzer in de Sahara-lucht was inderdaad een partij voor de continentale korst, maar was veel zwaarder dan de monsters uit Noord-Amerika en Europa, die waren geladen met lichtere (meer 54Fe), van mensen afkomstig ijzer - geen ijzer uit de Sahara.

"Het feit dat we ijzer van menselijke oorsprong hebben gevonden in de stoffige Noord-Atlantische Oceaan, laat zien hoe effectief deze tracer is voor antropogeen ijzer, ' zei Conway.

Volgende, ze gebruikten het ijzer-isotoop tracerwerk om de modellen te verbeteren die worden gebruikt om de hoeveelheid stof te voorspellen die over de wereldwijde oceaan valt, en konden aantonen dat het ijzer van menselijke input veel groter is dan eerder werd gedacht.

Gevolgen voor klimaatverandering

Sinds de jaren negentig hebben wetenschappers het idee geopperd om het water te bemesten met ijzer dat vrijkomt uit schepen om de groei van fytoplankton te versnellen. Het denken gaat als volgt:

IJzer is een essentiële micronutriënt die fytoplankton nodig heeft om te groeien, maar het is over het algemeen schaars in de oceaan. Indien beschikbaar via stofstorm of andere bron, het fytoplankton slurpt de koolstofdioxide op tijdens de fotosynthese aan het oceaanoppervlak. Als ze sterven en naar de oceaanbodem zinken, ze nemen de koolstof mee - effectief als een 'koolstofput'. Dus laten we meer ijzer toevoegen om de koolstofdioxide door klimaatverandering te verminderen, zeggen liefhebbers van geo-engineering.

Deze geo-engineeringoefening wordt vandaag nog steeds fel bediscussieerd, en de studie van Conway en team voegen brandstof toe aan het vuur met een onverwachte wending.

"Het lijkt erop dat we de oceaan al hebben bemest. We konden het gewoon niet kwantificeren, "Conway zei, hoewel wetenschappers al sinds het midden van de jaren 2000 een vermoeden hebben over de input van menselijk ijzer.

"We hebben het systeem volledig veranderd, " hij zei, en voeg routinematig ijzer toe aan de oceaan bij het kappen van bossen of autorijden. Ironisch, vanwege de manier waarop ijzer werkt, is het daarom mogelijk dat deze menselijke bronnen van ijzer naar de oceaan in feite hebben gewerkt om de klimaatverandering te verminderen.

"We weten de omvang ervan nog niet, maar het is een eerlijke verklaring, ' zei Conway.