Η έρευνα δημιουργεί μια φυσική βάση για τον υδράργυρο στην ατμόσφαιρα, υπολογίζοντας τις εκπομπές από ηφαιστειακές εκρήξεις.
Νέα έρευνα από το Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) αποκαλύπτει ότι από περίπου το 1500 CE, την αρχή της σύγχρονης εποχής, οι άνθρωποι έχουν επταπλασιάσει τη συγκέντρωση του δυνητικά τοξικού υδραργύρου στην ατμόσφαιρα.
Νέα Μεθοδολογία Εκτίμησης Εκπομπών Υδράργυρου
Η ερευνητική ομάδα, με επικεφαλής την Elsie M. Sunderland, τον Fred Kavli, καθηγητή Περιβαλλοντικής Χημείας και Καθηγητή Γης και Πλανητών Επιστημών, ανέπτυξε μια νέα μέθοδο για να εκτιμήσει με ακρίβεια πόσο υδράργυρος εκπέμπεται ετησίως από τα ηφαίστεια, τον μεγαλύτερο φυσικό εκπομπό υδραργύρου. Η ομάδα χρησιμοποίησε αυτή την εκτίμηση – μαζί με ένα μοντέλο υπολογιστή – για να ανακατασκευάσει τα προ-ανθρωπογόνα επίπεδα υδραργύρου στην ατμόσφαιρα.
Διαβάστε επίσης: Οι αράχνες της ακτογραμμής μεταφέρουν τον υδράργυρο στην τροφική αλυσίδα
Εκτίμηση Προβιομηχανικών Επιπέδων Υδράργυρου
Οι ερευνητές υπολόγισαν ότι προτού οι άνθρωποι αρχίσουν να αντλούν υδράργυρο στην ατμόσφαιρα, περιείχε κατά μέσο όρο περίπου 580 μεγαγραμμάρια υδραργύρου. Ωστόσο, το 2015, ανεξάρτητη έρευνα που εξέτασε όλες τις διαθέσιμες ατμοσφαιρικές μετρήσεις υπολόγισε ότι η ατμοσφαιρική δεξαμενή υδραργύρου ήταν περίπου 4.000 Mg — σχεδόν 7 φορές μεγαλύτερη από τη φυσική κατάσταση που εκτιμάται σε αυτήν τη μελέτη.
Οι ανθρώπινες εκπομπές υδραργύρου από σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής με καύση άνθρακα, αποτέφρωση απορριμμάτων, βιομηχανία και εξόρυξη αποτελούν τη διαφορά.
Κατανόηση του Κύκλου του Ερμή
«Ο μεθυλυδράργυρος είναι ένα ισχυρό νευροτοξικό που βιοσυσσωρεύεται στα ψάρια και σε άλλους οργανισμούς — συμπεριλαμβανομένων και εμάς», δήλωσε ο Σάντερλαντ, ανώτερος συγγραφέας της εργασίας. «Η κατανόηση του φυσικού κύκλου υδραργύρου που προκαλείται από τις ηφαιστειακές εκπομπές θέτει έναν βασικό στόχο για πολιτικές που στοχεύουν στη μείωση των εκπομπών υδραργύρου και μας επιτρέπει να κατανοήσουμε πλήρως τον αντίκτυπο των ανθρώπινων δραστηριοτήτων στο περιβάλλον».
Η έρευνα δημοσιεύεται στο Επιστολές Γεωφυσικής Έρευνας.
Προκλήσεις στην Ανίχνευση Ερμή
Η πρόκληση με τη μέτρηση του υδραργύρου στην ατμόσφαιρα είναι ότι δεν υπάρχει πολύς υδράργυρος, παρά τον μεγάλο αντίκτυπό του στην ανθρώπινη υγεία. Σε ένα κυβικό μέτρο αέρα, μπορεί να υπάρχει μόνο ένα νανογραμμάριο υδραργύρου, καθιστώντας ουσιαστικά αδύνατο τον εντοπισμό μέσω δορυφόρου.
Αντίθετα, οι ερευνητές χρειάστηκε να χρησιμοποιήσουν μια άλλη χημική ουσία που εκπέμπεται παράλληλα με τον υδράργυρο ως υποκατάστατο. Σε αυτή την περίπτωση, η ομάδα χρησιμοποίησε διοξείδιο του θείου, ένα σημαντικό συστατικό των ηφαιστειακών εκπομπών.
Χρήση διοξειδίου του θείου ως υποκατάστατο
«Το ωραίο με το διοξείδιο του θείου είναι ότι είναι πραγματικά εύκολο να το δει κανείς χρησιμοποιώντας δορυφόρους», δήλωσε ο Benjamin Geyman, ένας διδάκτορας στην Περιβαλλοντική Επιστήμη & Μηχανική στο SEAS και πρώτος συγγραφέας της εργασίας. «Η χρήση του διοξειδίου του θείου ως αντιπροσώπου για τον υδράργυρο μας επιτρέπει να κατανοήσουμε πού και πότε συμβαίνουν οι ηφαιστειακές εκπομπές υδραργύρου».
Χρησιμοποιώντας μια συλλογή αναλογιών υδραργύρου προς διοξείδιο του θείου που μετρήθηκαν σε λοφία ηφαιστειακών αερίων, οι ερευνητές αναθεώρησαν πόσο υδράργυρος θα μπορούσε να αποδοθεί στις ηφαιστειακές εκρήξεις. Στη συνέχεια, χρησιμοποιώντας το ατμοσφαιρικό μοντέλο GEOS-Chem, μοντελοποίησαν τον τρόπο με τον οποίο ο υδράργυρος από ηφαιστειακές εκρήξεις μετακινήθηκε σε όλη την υδρόγειο.
Επιπτώσεις ηφαιστειακών εκπομπών
Η ομάδα διαπίστωσε ότι ενώ ο υδράργυρος αναμιγνύεται στην ατμόσφαιρα και μπορεί να ταξιδέψει μεγάλες αποστάσεις από το σημείο της έγχυσης, οι ηφαιστειακές εκπομπές είναι άμεσα υπεύθυνες μόνο για ένα μικρό ποσοστό των συγκεντρώσεων στο επίπεδο του εδάφους στις περισσότερες περιοχές του πλανήτη. Ωστόσο, υπάρχουν περιοχές – όπως στη Νότια Αμερική, τη Μεσόγειο και το Δαχτυλίδι της Φωτιάς στον Ειρηνικό – όπου τα επίπεδα ηφαιστειακών εκπομπών υδραργύρου καθιστούν δυσκολότερη την παρακολούθηση των ανθρώπινων εκπομπών.
«Στη Βοστώνη, μπορούμε να κάνουμε την τοπική μας παρακολούθηση και δεν χρειάζεται να σκεφτόμαστε αν ήταν μια χρονιά μεγάλου ηφαιστείου ή μια μικρή ηφαιστειακή χρονιά», είπε ο Geyman. «Αλλά σε ένα μέρος όπως η Χαβάη, έχετε μια μεγάλη πηγή φυσικού υδραργύρου που είναι πολύ μεταβλητή με την πάροδο του χρόνου. Αυτός ο χάρτης μας βοηθά να κατανοήσουμε πού είναι σημαντικά τα ηφαίστεια και πού όχι, κάτι που είναι πραγματικά χρήσιμο για την κατανόηση της επίδρασης των ανθρώπων στις μακροπρόθεσμες τάσεις υδραργύρου στα ψάρια, στον αέρα και στον ωκεανό. Είναι σημαντικό να μπορούμε να διορθώσουμε τη φυσική μεταβλητότητα της ηφαιστειακής επιρροής σε μέρη όπου πιστεύουμε ότι αυτή η επιρροή μπορεί να μην είναι αμελητέα».
Αναφορά: «Επιπτώσεις των ηφαιστειακών εκπομπών στον παγκόσμιο βιογεωχημικό κύκλο του υδραργύρου: Insights From Satellite Observations and Chemical Transport Modeling» από τους Benjamin M. Geyman, Colin P. Thackray, Daniel J. Jacob και Elsie M. Sunderland, 01 Νοεμβρίου 2023, Επιστολές Γεωφυσικής Έρευνας.
DOI: 10.1029/2023GL104667
Η έρευνα συντάχθηκε από τον Colin Thackray και τον Daniel J. Jacob, τον καθηγητή της οικογένειας Vasco McCoy στην Ατμοσφαιρική Χημεία και την Μηχανική Περιβάλλοντος.
Η μελέτη χρηματοδοτήθηκε από το Εθνικό Ίδρυμα Επιστημών.
Διαβάστε επίσης:
Η ανακάλυψη ενός μικροοργανισμού 3 σε 1 ανατρέπει τα σχολικά βιβλία
Το υγρό πλύσης παρμπρίζ είναι μια απροσδόκητη πηγή εκπομπών οχημάτων
