Fertilisació de l'oceà
| Est artícul o secció necessita ser wikificat en un format adequat a les convencions d'estil de L'Enciclopèdia en valencià . Per favor, edita-lo per a complir en elles. No elimines est avís fins que ho hages fet. ¡Colabora ! També pots ajudar canviant este avís per u més específic. |
La fertilisació dels oceans o la nutrició dels oceans és un tipo de tecnologia per a l'eliminació de diòxit de carbono de l'oceà basada en l'introducció delliberada de nutrients vegetals en la part superior del oceà per a aumentar la producció d'aliments marins i eliminar el diòxit de carbono de l'atmòsfera.[1][2] La fertilisació en nutrients de l'oceà, per eixemple , la fertilisació en ferro, podria estimular la fotosíntesis en el fitoplàncton . El fitoplàncton convertiria el diòxit de carbono dissolt de l'oceà en carbohidrats, alguns dels quals s'afonarien en les profunditats de l'oceà abans de oxidarse. Més d'una dotzena d'experiments en mar oberta varen confirmar que agregar ferro a l'oceà aumenta la fotosíntesis en el fitoplàncton fins a 30 voltes.[3]
Est és un dels enfocaments d'eliminació de diòxit de carbono (CDR) millor investigats; no obstant, este enfocament solament seqüestraria carbono en una escala de temps de 10 a 100 anys depenent dels temps de mescla de l'oceà. Si be l'acidea de la superfície de l'oceà pot disminuir com a resultat de la fertilisació en nutrients, quan la matèria orgànica que s'afona es remineraliza, l'acidea de l'oceà profunt aumentarà. Un informe de 2021 sobre CDR indica que existix una confiança mija-alta de que la tècnica podria ser eficient i escalable a baix cost, en riscs ambientals mijos.[4] Un dels riscs clau de la fertilisació en nutrients és el robo de nutrients, un procés pel qual l'excés de nutrients utilisats en un lloc per a millorar la productivitat primària, com en un context de fertilisació, no estan disponibles per a la productivitat normal aigües avall. Açò podria resultar en impactes en l'ecosistema molt més allà del lloc original de fertilisació.[4]
S'han propost vàries tècniques, inclosa la fertilisació en el micronutriente ferro (cridada fertilisació en ferro) o en nitrogen i fòsfor (abdós macronutrientes). Algunes investigacions realisades a principis de la década de 2020 sugerien que només podria seqüestrar permanentment una chicoteta cantitat de carbono.[5] Investigacions més recents sostenen que la fertilisació en ferro és prometedora. Un informe especial de la NOAA va calificar la fertilisació en ferro de "potencial moderat sobre cost, escalabilidad i temps d'almagasenament de carbono en comparació a atres idees de seqüestre marí".[6]
Raó fonamental
La cadena alimentària marina es basa en la fotosíntesis del fitoplàncton marí que combina carbono en nutrients inorgànics per a produir matèria orgànica. La producció està llimitada per la disponibilitat de nutrients, més comunament nitrogen o ferro . Numerosos experiments[7] han demostrat cóm la fertilisació en ferro pot aumentar la productivitat del fitoplàncton. El nitrogen és un nutrient limitante en gran part de l'oceà i pot provindre de vàries fonts, inclosa la fixació per cianobacterias . Les proporcions de carbono a ferro en el fitoplàncton són molt majors que les proporcions de carbono a nitrogen o de carbono a fòsfor, per lo que el ferro té el major potencial de seqüestre per unitat de massa afegida.
El carbono oceànic circula naturalment entre la superfície i les profunditats a través de dos "bombes" d'escala similar. La bomba de "solubilitat" és impulsada per la circulació oceànica i la solubilitat del CO 2 en aigua de mar La bomba "biològica" és impulsada pel fitoplàncton i el posterior assentament de partícules detrítiques o la dispersió del carbono orgànic dissolt. El primer ha aumentat com a conseqüència de l'aument del CO 2 atmosfèric concentració. Este sumidero de CO 2 s'estima en aproximadament 2 GtC any−1.[8]
La població mundial de fitoplàncton va caure al voltant del 40 per cent entre 1950 i 2008, o al voltant de l'1 per cent per any. Els descensos més notables es varen produir en les aigües polars i en els tròpics. La disminució s'atribuïx a l'aument de la temperatura de la superfície del mar.[9] Un estudi separat va trobar que les diatomeas, el tipo més gran de fitoplàncton, va disminuir més de l'1 per cent per any entre 1998 i 2012, particularment en els oceans Pacífic Nort, Índic Nort i Índic Equatorial. La disminució sembla reduir la capacitat del fitoplàncton per a seqüestrar carbono en les profunditats de l'oceà.[10]
La fertilisació oferix la possibilitat de reduir la concentració de gasos d'efecte hivernàcul en l'atmòsfera en la finalitat de frenar el canvi climàtic i, al mateix temps, aumentar les poblacions de peixos per mig de l'aument de la producció primària . La reducció reduïx la taxa de seqüestre de carbono de l'oceà en les profunditats de l'oceà.
Cada àrea de l'oceà té una taxa de seqüestre base en alguna escala de temps, per eixemple, anual. La fertilisació deu aumentar eixa taxa, pero deu fer-ho en una escala més allà de l'escala natural. De lo contrari, la fertilisació canvia el moment, pero no la cantitat total seqüestrada. No obstant, la sincronisació accelerada pot tindre efectes beneficiosos per a la producció primària distints dels del seqüestre.[8]
La producció de biomassa agota inherentemente tots els recursos (llevat el sol i l'aigua). O tots deuen estar subjectes a fertilisació o el seqüestre eventualment es vorà llimitat pel que es repon en la seua majoria llentament (despuix d'una cantitat de cicles) a menos que l'últim recurs limitante siga la llum solar i/o l'àrea de superfície. Generalment, el fosfat és l'últim nutrient limitante. A mida que s'agote el fòsfor oceànic (a través del seqüestre), tindria que incloure's en el còctel de fertilisació suministrat des de fonts terrestres.[8]
Enfocaments
"Les opcions de fertilisació de l'oceà solament valen la pena si es mantenen en una escala de temps milenària i l'adició de fòsfor pot tindre un major potencial a llarc determini que la fertilisació en ferro o nitrogen".[11] El fitoplàncton requerix una varietat de nutrients. Estos inclouen macronutrientes com a nitrat i fosfat (en concentracions relativament altes) i micronutrientes com a ferro i zinc (en cantitats molt més menudes). Els requisits de nutrients varien segons els grups filogenético (p. eix., les diatomeas requerixen silici), pero és possible que no llimiten individualment la producció total de biomassa. La co-llimitació (entre múltiples nutrients) també pot significar que un nutrient pot compensar parcialment l'escassea d'un atre. El silici no afecta la producció total, pero pot canviar el temps i l'estructura de la comunitat en efectes secundaris en els temps de remineralisació i la subsegüent distribució vertical de nutrients mesopelágicos.[8]
Les aigües riques en nutrients i baixes en clorofila (HNLC, per les seues sigles en anglés) ocupen els sistemes de girs subtropicals dels oceans, aproximadament el 40 per cent de la superfície, a on l'afonament impulsat pel vent i una forta termoclina impedixen el reabastiment de nutrients des d'aigües més profundes. La fixació de nitrogen per part de les cianobacterias proporciona una font important de N. En efecte, en última instància evita que l'oceà perga el N necessari per a la fotosíntesis. El fòsfor no té una ruta de suministrament substancial, lo que ho convertix en el macronutriente limitante final. Les fonts que alimenten la producció primària són les reserves d'aigües profundes i la escorrentía o la pols.[8]
Fòsfor
A molt llarc determini, el fòsfor "a sovint es considera el macronutriente limitante últim en els ecosistemes marins"[12] i té un cicle natural llent. A on el fosfat és el nutrient limitante en la zona fótica, s'espera que l'adició de fosfat aumente la producció primària de fitoplàncton. Esta tècnica pot proporcionar 0,83 W/m 2 de forçament negatiu promig global,[11] que és suficient per a revertir l'efecte de calfament d'aproximadament la mitat dels nivells actuals de Plantilla:Fòrmula química antropogénicoPlantilla:Fòrmula química<br> Plantilla:Fòrmula química emissions. Un fertilisant soluble en aigua és el fosfat diamónico (DAP), Plantilla:Fòrmula química<br> Plantilla:Fòrmula química<br> Plantilla:Fòrmula química<br> Plantilla:Fòrmula química, que a partir de 2008 tenia un preu de mercat de 1700/tonellada−1 de fòsfor Usant eixe preu i la relació C : P Redfield de 106 : 1 produïx un cost de seqüestre (excloent els costs de preparació i injecció) d'uns $45/tonellada de carbono (2008), substancialment menor que el preu comercial de les emissions de carbono.[8]
Nitrogen (urea)
Esta tècnica propon fertilizar l'oceà en urea, una substància rica en nitrogen, per a favorir el creiximent del fitoplàncton .[13][14][15] Les concentracions de macronutrientes per àrea de la superfície de l'oceà serien similars a les dels grans afloraments naturals. Una volta exportat des de la superfície, el carbono permaneix seqüestrat durant molt temps.[16]
Una empresa australiana, Ocean Nourishment Corporation (ONC), va planejar injectar centenars de tonellades de urea en l'oceà per a impulsar el creiximent de Plantilla:Fòrmula química<br> Plantilla:Fòrmula química -Fitoplàncton absorbent, com a forma de combatre el canvi climàtic. En 2007, ONC, en sèu en Sídney, va completar un experiment en una tonellada de nitrogen en el mar de Sulu, front a les Filipines.[17] Este proyecte va ser criticat per moltes institucions, inclosa la Comissió Europea,[18] per la falta de coneiximent dels efectes secundaris en l'ecosistema marí.[19]
La nutrició en macronutrientes pot proporcionar 0,38 W/m 2 de forçament negatiu promig global,[11] que és suficient per a revertir l'efecte de calfament dels nivells actuals d'al voltant d'una quarta part del Plantilla:Fòrmula química antropogénicoPlantilla:Fòrmula química<br> Plantilla:Fòrmula química emissions.

En aigües en suficients micronutrientes de ferro, pero en dèficit de nitrogen, la fertilisació en urea és la millor opció per al creiximent d'algues.[20] La urea és el fertilisant més utilisat en el món, pel seu alt contingut de nitrogen, baix cost i alta reactivitat cap a l'aigua.[21] Quan s'expon a les aigües de l'oceà, el fitoplàncton metaboliza la urea a través de les enzimes ureasas per a produir amoníac .[22]
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><semantics><mrow class="MJX-TeXAtom-ORD"><mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mrow class="MJX-TeXAtom-ORD"><mtext> </mtext><msubsup><mrow class="MJX-TeXAtom-ORD"><mo stretchy="false"> </mo><msubsup><mtext> </mtext><mrow class="MJX-TeXAtom-ORD"><mn> </mn></mrow></msubsup><mo stretchy="false"> </mo></mrow><mrow class="MJX-TeXAtom-ORD"><mn> </mn></mrow></msubsup><mo> </mo><msubsup><mtext> </mtext><mrow class="MJX-TeXAtom-ORD"><mn> </mn></mrow></msubsup><mtext> </mtext><mrow class="MJX-TeXAtom-REL"><moure><mo> </mo><mpadded lspace="0.278em" voffset=".15em" width="+0.611em"><el meu> </el meu><el meu> </el meu><el meu> </el meu><el meu> </el meu><el meu> </el meu><el meu> </el meu></mpadded></moure></mrow><msubsup><mtext> </mtext><mrow class="MJX-TeXAtom-ORD"><mn> </mn></mrow></msubsup><mo> </mo><msubsup><mtext> </mtext><mrow class="MJX-TeXAtom-ORD"><mn> </mn></mrow></msubsup><mtext> </mtext></mrow></mstyle></mrow><annotation encoding="application/x-tex"> </annotation></semantics></math></img>
El carbamato producte intermig també reacciona en l'aigua per a produir un total de dos molècules d'amoníac.[23]
Un atre motiu de preocupació és la gran cantitat de urea necessària per a capturar la mateixa cantitat de carbono que eq. fertilisació en ferro. La proporció de nitrogen a ferro en una cèlula d'alga típica és de 16:0,0001, lo que significa que per cada àtom de ferro que s'agrega a l'oceà es captura una cantitat substancialment major de carbono en comparació a l'adició d'un àtom de nitrogen.[24] Els científics també emfatisen que agregar urea a les aigües de l'oceà podria reduir el contingut d'oxigen i provocar un aument d'algues marines tòxiques.[24] Açò podria tindre efectes potencialment devastadors en les poblacions de peixos, que, segons uns atres, es beneficiarien de la fertilisació en urea (l'argument és que les poblacions de peixos s'alimentarien de fitoplàncton saludable).[25]
Bombeig pelágico
L'energia de les ones local podria utilisar-se per a bombejar aigua rica en nutrients des de més de cent metros de profunditat fins a la zona eufótica. No obstant, les concentracions de CO 2 dissolt en aigües profundes podrien tornar-se a l'atmòsfera.[8]
El suministrament de DIC en aigua d'aflorament és generalment suficient per a la fotosíntesis permesa pels nutrients d'aflorament, sense requerir CO 2 atmosfèric. Els efectes de segon orde inclouen cóm la composició de l'aigua que sorgix diferix de la de les partícules que s'assenten. Es remineraliza més nitrogen que carbono a partir de l'afonament de matèria orgànica. L'aflorament d'esta aigua permet que s'afone més carbono que el de l'aigua aflorada, lo que deixaria espai per a que s'absorbixca a lo manco una miqueta de CO 2 atmosfèric. la magnitut d'esta diferència no està clara. Encara no hi ha estudis complets que hagen resolt esta qüestió. Els càlculs preliminars que utilisen suposicions de llímit superior indiquen un valor baix. 1.000 quilómetros quadrats (390 sq el meu) podria seqüestrar 1 gigatonelada/any.[8]
El seqüestre, per lo tant, depén del fluix ascendent i de la taxa de mescla superficial lateral de l'aigua superficial en aigua bombejada més densa.[8]
Cendra volcànica
La cendra volcànica afig nutrients a la superfície de l'oceà. Açò és més evident en àrees en nutrients llimitats. L'investigació sobre els efectes de l'adició de ferro antropogénico i eòlic a la superfície de l'oceà sugerix que les àrees en nutrients llimitats es beneficien més d'una combinació de nutrients proporcionada per la deposición antropogénica, eòlica i volcànica.[26] Algunes àrees oceàniques estan comparablemente llimitades en més d'un nutrient, per lo que és més provable que els règims de fertilisació que inclouen tots els nutrients llimitats tinguen èxit. La cendra volcànica proporciona múltiples nutrients al sistema, pero l'excés de ions metàlics pot ser amolador. Els impactes positius de la deposición de cendres volcàniques són potencialment superats pel seu potencial de causar dany.cita requerida
Evidència clara documenta que la cendra pot ser fins a un 45 per cent en pes en alguns sediment marins profunts.[27][28] En l'Oceà Pacífic, les estimacions afirmen que (en una escala milenària) la deposición atmosfèrica de cendres volcàniques caigudes des de l'aire va ser tan alta com la deposición de pols del desert.[29] Açò indica el potencial de la cendra volcànica com a font important de ferro.
En agost de 2008, l'erupció volcànica Kasatochi en les illes Aleutianas, Alaska, va depositar cendres en el Pacífic nort-oriental, llimitat en nutrients. Esta cendra (inclós el ferro) va resultar en una de les floració de fitoplàncton més grans observades en el subártico.[30][31] Els científics peixquers de Canadà varen vincular l'aument de la productivitat oceànica del ferro volcànic en les posteriors tornades récort de salmó en el riu Fraser dos anys despuix[32]
Nutrients monitoreados
L'enfocament defés per Ocean Nutrition Corporation és llimitar la distribució de nutrients agregats per a permetre que les concentracions de fitoplàncton aumenten solament fins als valors observats en les regions d'aflorament (5–10 mg Chl/m3). S'afirma que mantindre nivells saludables de fitoplàncton evita la proliferació d'algues nocives i l'agotament de l'oxigen. La concentració de clorofila és un indicador fàcilment mesurable de la concentració de fitoplàncton. L'empresa va indicar que valors d'aproximadament 4 mg Chl/m 3 complixen este requisit.[33] SS
Referències
- ↑ (2004).«Enhancement of oceanic uptake of anthropogenic CO2 by macronutrient fertilization».J. Geophys. Res..109(C4)
- C04001.doi:10.1029/2000JC000321.Consultat el 2009-01-19.
- ↑ (1997).«Engineering a large sustainable world fishery».Environmental Conservation.24(2)
- 99–104.doi:10.1017/S0376892997000167.
- ↑ Trujillo, Alan (2011). Essentials of Oceanography, Pearson Education, Inc., pp. 157. ISBN 9780321668127.
- ↑ 4,0 4,1 National Academies of Sciences, Engineering (2021-12-08). A Research Strategy for Ocean-based Carbon Dioxide Removal and Sequestration (en en). doi:10.17226/26278. ISBN 978-0-309-08761-2.
- ↑ «Rosat de núvols i matança d'huracans: cóm la geoingeniería oceànica es va convertir en la frontera de la crisis climàtica» (en en).
- ↑ «¿La fertilisació en ferro dels oceans ha resucitat com a ferramenta d'eliminació de CO₂?» (en en).
- ↑ «A massive phytoplankton bloom induced by an ecosystem-scale iron fertilization experiment in the equatorial Pacific Ocean».Nature.383(6600)
- 495–501.doi:10.1038/383495a0.
- ↑ 8,0 8,1 8,2 8,3 8,4 8,5 8,6 8,7 8,8 «Ocean fertilization: a potential means of geoengineering?».Philosophical Transactions of the Royal Society of London A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences.366(1882)
- 3919–3945.ISSN 1364-503X.doi:10.1098/rsta.2008.0139.
- ↑ «[1]», Scientific American. Consultat el 2018-07-19 (en en).
- ↑ «[2]», NASA. Consultat el 2018-07-19 (en en).
- ↑ 11,0 11,1 11,2 (2009).«The radiative forcing potential of different climate geoengineering options».Atmos. Chem. Phys..9(15)
- 5539–5561.doi:10.5194/acp-9-5539-2009.
- ↑ «The Oceanic Phosphorus Cycle».Chemical Reviews.107(2)
- 563–576.ISSN 1520-6890.doi:10.1021/cr0503613.
- ↑ (1996).«Enhanced Carbon Dioxide Uptake by the World's Oceans».Energy Conversion & Management.37(6–8)
- 1049–1052.doi:10.1016/0196-8904(95)00296-0. Note typo in paper Fig. 1.
- ↑ (2008).«Nitrogen fixation-enhanced carbon sequestration in low nitrate, low chlorophyll seascapes».Mar. Ecol. Prog. Ser..364
- 257–268.doi:10.3354/meps07547.
- ↑ «[3]». Consultat el 2018-01-15.
- ↑ Jones, Ian S F; Harrison, {{{nom2}}} (2013-06-04). Richmond (ed.). Handbook of Microalgal Culture: Applied Phycology and Biotechnology, 2 edició, Wiley. ISBN 978-0-470-67389-8.
- ↑ Anna Salleh. «Urea 'climate solution' may backfire». ABC Science: In Depth. Australian Broadcasting Commission. Archivat des d'el original, el 2009-02-02. Consultat el 2009-01-31.
- ↑ «The circulation pattern in the Mediterranean Siga: issues for modeller consideration».Journal of Operational Oceanography.3(2)
- 39–46.ISSN 1755-876X.doi:10.1080/1755876x.2010.11020116.
- ↑ 19,0 19,1 «Environmental, llegal and social implications of ocean urea fertilization: Sulu siga example».Marine Policy.34(5)
- 831–835.ISSN 0308-597X.doi:10.1016/j.marpol.2010.01.004.
- ↑ Mingyuan, Glibert, Patricia M. Azanza, Rhodora Burford, Michele Furuya, Ken Abal, Eva Al-Azri, Adnan Al-Yamani, Faiza Andersen, Per Anderson, Donald M. Beardall, John Berg, Gry M. Brand, Larry E. Bronk, Deborah Brookes, Justin Burkholder, JoAnn M. Cembella, Allan D. Cochlan, William P. Collier, Jackie L. Collos, Yves Diaz, Robert Doblin, Martina Drennen, Thomas Dyhrman, Sonya T. Fukuyo, Yasuwo Furnas, Mills Galloway, James Graneli, Edna Ha, Dao Viet Hallegraeff, Gustaaf M. Harrison, John A. Harrison, Paul J. Heil, Cynthia A. Heimann, Kirsten Howarth, Robert W. Jauzein, Cecile Kana, Austin A. Kana, Todd M. Kim, Hakgyoon Kudela, Raphael M. Legrand, Catherine Mallin, Michael Mulholland, Margaret R. Murray, Shauna A. O’Neil, Judith Pitcher, Grant C. Qi, Yuzao Rabalais, Nancy Raine, Robin Seitzinger, Sybil P. Salomon, Paulo S. Solomon, Caroline Stoecker, Diane K. Usup, Gires Wilson, Joanne Yin, Kedong Zhou, Mingjiang Zhu (2008-08-14). Ocean urea fertilization for carbon credits poses high ecological risks. OCLC 1040066339.
- ↑ «Review on materials & methods to produïx controlled release coated urea fertilizer».Journal of Controlled Release.181
- 11–21.ISSN 0168-3659.doi:10.1016/j.jconrel.2014.02.020.
- ↑ «Bacterial ureases: structure, regulation of expression and role in pathogenesis».Molecular Microbiology.9(5)
- 907–913.ISSN 0950-382X.doi:10.1111/j.1365-2958.1993.tb01220.x.
- ↑ «Long-Duration Carbon Dioxide Anesthesia of Fish Using Ultra Fine (Nano-Scale) Bubbles».PLOS ONE.11(4)
- i0153542.ISSN 1932-6203.doi:10.1371/journal.posa.0153542.
- ↑ 24,0 24,1 Caldeira, Ken, et al. “IPCC Special Report on Carbon Dioxide Capture and Storage: Ocean Storage.” International Panel on Climate Change, 2005.
- ↑ Erro en la seqüencia d'órdens: no existix el mòdul «Citas».
- ↑ (2007).«Subduction zone volcanic ash ca fertilize the surface ocean and stimulate phytoplankton growth: Evidence from biogeochemical experiments and satellite data».Geophysical Research Letters.34doi:10.1029/2006GL027522.Consultat el 2012-08-27.
- ↑ (2000).«Terrigenous matter and dispersed ash in sediment from the Caribbean Siga; results from Leg 165».Proceedings of the Ocean Drilling Program, Scientific Results.165
- 115–124.doi:10.2973/odp.proc.sr.165.003.2000.
- ↑ «Dispersed ash in deeply buried sediment from the northwest Pacific Ocean: An example from the Izu–Bonin arc (ODP Site 1149)».Earth and Planetary Science Letters.284(3–4)
- 639–648.doi:10.1016/j.epsl.2009.05.037.
- ↑ «Surface ocean iron fertilization: The role of airborne volcanic ash from subduction zone and hot espot volcanoes and related iron fluxes into the Pacific Ocean».Global Biogeochemical Cycles.25(4)
- GB4001.ISSN 1944-9224.doi:10.1029/2009gb003761.Consultat el 2020-09-07.
- ↑ «Geochemical evidence of oceanic iron fertilization by the Kasatochi volcanic eruption in 2008 and the potential impacts on Pacific sockeye salmon».Marine Ecology Progress Series.488
- 81–88.ISSN 0171-8630.doi:10.3354/meps10403.Consultat el 2019-08-12.
- ↑ (2010).«Volcanic ash fuels anomalous plankton bloom in subarctic northeast Pacific».Geophysical Research Letters.37(19)
- L19604.doi:10.1029/2010GL044629.Consultat el 2012-08-27.
- ↑ «Did volcanic ash from Mt. Kasatoshi in 2008 contribute to a phenomenal increase in Fraser River sockeye salmon (Oncorhynchus nerka) in 2010?».Fisheries Oceanography.21(5)
- 374–377.ISSN 1365-2419.doi:10.1111/j.1365-2419.2012.00630.x.
- ↑ «Ocean Solutions» (en en-us). ocean nourishment. Archivat des d'el original, el 2021-08-14. Consultat el 2021-08-14.
- Este artícul conté una traducció derivada de «Fertilisació del océano» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.