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Science子刊:英国学者揭示空气污染生成可提高海洋温室气体吸收能力的含铁营养物质

摘要 : 2017年3月1日,国际顶尖学术期刊《Science》旗下《Science Advances》杂志上在线发表了英国伯明翰大学时宗波博士和山东大学李卫军教授合作的一篇研究论文,研究报道人为空气污染可以溶解雾霾颗粒物中的不可溶的铁氧化物。

2017年3月1日,国际顶尖学术期刊《Science》旗下《Science Advances》杂志上在线发表了英国伯明翰大学时宗波博士和山东大学李卫军教授合作的一篇研究论文,研究报道人为空气污染可以溶解雾霾颗粒物中的不可溶的铁氧化物。这些颗粒物在沉降到海洋中以后,可为海洋表面的浮游生物提供铁营养物质,从而有可能提高海洋吸收温室气体的能力。

科学家在二三十年前就提出了铁溶解假说,即人类污染所形成的酸性物质能够溶解大气颗粒物中的不可溶铁,从而增加海洋上空生物可利用铁的沉降通量。但是,科学家们一直缺乏证明这一假说的直接证据。

经过多年研究,科学家们首次发现,在中国东海上空采集的由燃煤和重工业排放的单个飞灰和富铁颗粒表面形成的硫酸盐中含有可溶性铁,这为证明铁溶解假说提供了“铁证”。

时宗波博士说:“空气污染可溶解雾霾颗粒物中的铁,这有助于增加海洋表面铁营养物质的量。我们知道空气污染严重危害人类健康和陆地生态系统,但这种‘新的’生物可利用的铁营养物质有可能增加海洋中储存的二氧化碳的能力,从而无意中部分抵消了全球变暖。”李卫军教授补充说:“在单个颗粒物表面的硫酸盐中检测到硫酸铁这一发现首次为铁的酸溶解假说提供了明确的证据,因为没有其它的大气来源或过程会导致这些硫酸铁的形成。”

科学家们从位于中国大陆和朝鲜半岛之间的东海北部的黄海收集了三种类型的含铁颗粒。他们使用了精密的显微仪器来寻找纳米级的含铁颗粒。研究人员发现,大部分富铁颗粒和飞灰颗粒中含有大量的含可溶性铁的硫酸盐。由于东亚地区大部分的大气二氧化硫来自燃煤和工业排放,而北半球大部分的硫酸盐是由人类活动造成的二氧化硫所形成,黄海上空中发现的含可溶铁的硫酸盐肯定是来自人为排放的二氧化硫。该研究还间接表明了我们采集到的单个雾霾颗粒是呈酸性的。

“自工业革命以来,人类活动可能已经导致了大气中可溶性铁增加了好几倍,这可能对海洋调节气候变化的能力产生重大影响。”时宗波博士补充说,“控制空气污染将极大地增加人类的福祉,但它也可能减少海洋中的营养物质,从而减少海洋的碳吸收率。我们需要开展更多的研究来量化人为污染导致的可溶性铁对海洋生态系统和气候的影响。”

原文链接:

Air pollution–aerosol interactions produce more bioavailable iron for ocean ecosystems

原文摘要:

It has long been hypothesized that acids formed from anthropogenic pollutants and natural emissions dissolve iron (Fe) in airborne particles, enhancing the supply of bioavailable Fe to the oceans. However, field observations have yet to provide indisputable evidence to confirm this hypothesis. Single-particle chemical analysis for hundreds of individual atmospheric particles collected over the East China Sea shows that Fe-rich particles from coal combustion and steel industries were coated with thick layers of sulfate after 1 to 2 days of atmospheric residence. The Fe in aged particles was present as a “hotspot” of (insoluble) iron oxides and throughout the acidic sulfate coating in the form of (soluble) Fe sulfate, which increases with degree of aging (thickness of coating). This provides the “smoking gun” for acid iron dissolution, because iron sulfate was not detected in the freshly emitted particles and there is no other source or mechanism of iron sulfate formation in the atmosphere.

来源: Science Advances 浏览次数:0

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