Cik Sīki Mikrobi Izņēma Lielu Kodumu No Dziļūdens Horizonta Naftas Noplūdes

{h1}

Divi pētnieki apraksta savus pētījumus par masveida metāna noplūdi no līča naftas noplūdes 2010. Gada vasarā un rudenī.

Šis raksts Aiz ainas tika piegādāts WordsSideKick.com sadarbībā ar Nacionālo zinātnes fondu.

Metāns, spēcīga siltumnīcefekta gāze, dabiski nokļūst no jūras dibena daudzviet ap planētu, ieskaitot Meksikas līci.

Zinātnieki zina, ka daļu no līča dabiski izdalītā metāna ēd mikrobi, taču viņi joprojām cenšas noteikt, cik daudz no šī izdalītā metāna kādreiz nonāk atmosfērā, kur tas var ietekmēt klimatu. Lai palīdzētu precīzāk noteikt sakarības starp metāna sūcēm un klimata izmaiņām, mēs jau iepriekš bijām veikuši daudzus pētījumus par dabiskā metāna svītrām. Tomēr ne visi jūras metāna notekūdeņi ir dabiski; ievērojams daudzums metāna nokļūst arī no nedabiskiem avotiem, piemēram, naftas akām. Tātad, kad BP 2010. gada 20. aprīlī Meksikas līcī eksplodēja BP Deepwater Horizon stends un Makondo prospekts sāka atbrīvot ogļūdeņražus, mums radās aizdomas, ka naftas noplūde radīs lielu metāna izdalīšanos.

Mega metāna izdalīšanās

Patiešām, mums bija taisnība. Faktiski no akas izplūda tik daudz metāna, ka daļa no tā savācās kā cietas, kristālveidīgas struktūras - kas pazīstamas kā klatrāta hidrāti - urbumu vāciņos, kurus platformu operatori izmantoja, mēģinot aiztaisīt aku. Diemžēl šie metāna klatrāta hidrāta uzkrājumi galu galā piepildīja urbuma vāciņus un tādējādi neļāva tiem noslēgt urbumu.

Turklāt drīz pēc Deepwater Horizon platformas eksplozijas Enerģētikas departaments un BP savāca mērījumus, norādot, ka, balstoties uz molekulām pa molekulām, metāns bija visbagātākais materiāls, kas izdalījās no platformas. Tā kā stendā līcī tika izliets 52 700 barelu naftas dienā, mēs tagad sapratām, ka tas arī izdala daudz vairāk metāna nekā jebkurš cits iepriekš pētīts dabiskā metāna noplūde.

Kad zinātnes aprindās un plašākai sabiedrībai izplatījās ziņas par lielu metāna daudzumu izplatīšanos platformā, pieauga savvaļas spekulāciju vilnis par tā galīgo iedarbību.

Piemēram, daži cilvēki paredzēja, ka metāns pakāpeniski un nekaitīgi paaugstināsies atmosfērā. Cita prognoze bija tāda, ka metāns paliks okeānā, nosmaks jūras dzīvi un tādējādi radīs lielu daudzumu nedzīva okeāna (ko sauc par mirušajām zonām). Daži cilvēki pat daudzo līča piekrastes iedzīvotāju sašutumā prognozēja, ka no Persijas līča dibena pēkšņi pacelsies milzīgs metāna burbulis un izraisīs milzīgu plūdmaiņu vilni.

Diemžēl lielākā daļa spekulāciju par metāna izmešu likteni tika pamatoti nepamatotā pieņēmumā - nevis uz nekādiem pamatotiem datiem. Šādas neatbalstītas spekulācijas mums atgādina slaveno lorda Kelvina citātu 1883. gadā:

"Es bieži saku, ka, izmērot to, par ko jūs runājat, un izteikt to skaitļos, jūs kaut ko par to zināt; bet, kad jūs to nevarat izmērīt, kad nevarat to izteikt skaitļos, jūsu zināšanas ir niecīgas un neapmierinošas; tas var būt zināšanu sākums, bet jūs tik tikko neesat pārdomājis, vai esat nonācis līdz stāvoklim Zinātneneatkarīgi no tā, kas tas būtu. "

Metāna izsekošana

Būdami uzticīgi metāna pētnieki, mēs vēlējāmies uzzināt, kas īsti notiks ar Metāna izdalīto metānu - gan tāpēc, ka esam ieinteresēti attiecībās starp metāna izmešiem un klimata izmaiņām, gan tāpēc, ka esam norūpējušies par līča ekoloģisko veselību.

Kā zinātnieki mēs gribējām atrisināt metāna noslēpumu, izmantojot tradicionālo zinātnisko metodi. Tas vispirms ietvertu idejas, ko sauc par hipotēzi, izstrādi, kuras pamatā ir sākotnējais datu kopums par izdalīto metānu, un pēc tam tādu testu veikšana, kas saistīti ar lielāku datu vākšanu, kas vai nu atbalsta, vai atspēko mūsu hipotēzi.

Dažu nedēļu laikā pēc eksplozijas mēs saņēmām finansējumu no Nacionālā zinātnes fonda, lai izpētītu naftas noplūdes metāna komponentu. 2010. gada jūnijā, lai sagatavotos tikai divas nedēļas, mēs sākām savu pirmo ekspedīciju uz naftas noplūdi, izmeklējot metānu, atrodoties uz pētniecības kuģa.

Šajā braucienā mēs izmērījām metāna līmeni okeānā, izmantojot vinčas, lai rūpīgi nolaistu elektronisko aprīkojumu pāri bortam. Elektroniskais aprīkojums vāca datus un piegādāja mums ūdens paraugus no dažādiem dziļumiem, kurus mēs varētu izmantot metāna pārbaudei.

Izmantojot šo metodi, mēs atklājām milzu horizontālus metāna un citu gāzu plūmes, kas atradās apmēram divas trešdaļas jūdzes zem okeāna virsmas un bija apmēram 110 līdz 220 jardus (100 līdz 200 metru) biezas.

Plūdos bija izšķīdušā metāna koncentrācija, kas bija 10 000 līdz 100 000 reizes augstāka par normālo līmeni, kas ir augstākā metāna koncentrācija, kāda jebkad dokumentēta okeāna ūdeņos.

Turklāt mēs pārbaudījām metāna līmeni okeāna virspusē un virs tā, lai noteiktu, vai gāze izplūst atmosfērā. Mūsu rezultāti no šiem testiem liecināja, ka Macondo potenciālais metāns netika izvadīts atmosfērā un tas atradās izšķīdis un suspendēts dziļajā okeānā.

2010. gada jūnijā mēs arī izmērījām metāna ēšanas mikrobu patēriņa ātrumu un tādējādi no līča ūdeņiem izvadījām Macondo potenciālo metānu. Lai arī daži iegūtie mērījumi liecināja, ka mikrobi diezgan ātri patērē metānu, lielākajā daļā mērījumu tika atspoguļots lēns patēriņa ātrums vai "bioloģiskā noārdīšanās".

Tā kā ir pierādījumi par plūmju metāna lēno bioloģisko noārdīšanos, kā arī ar rekordlielo metāna koncentrācijas raksturu plūdos, jūnijā mēs izvirzījām hipotēzi, ka līcī līča līcī pastāvēs ilgus gadus augstas metāna koncentrācijas slāņi.

Pārsteidzošs stāsts

Turpinot līča metāna līmeņa izsekošanu, mēs veica trīs papildu apsekojumus visā līcī 2010. gada augustā, septembrī un oktobrī. Izmantojot šos apsekojumus, kurus atbalstīja Nacionālā okeāna un atmosfēras pārvalde, mēs izvēlējāmies 207 unikālas vietas un izmērījām izšķīdināts metāns un skābeklis tūkstošos paraugu no apgabala, kas aptver 36 000 kvadrātjūdzes (apmēram 93 000 kvadrātkilometrus).

Pārsteidzoši, ka mūsu datu analīze, kas iegūta, izmantojot jaunākos apsekojumus, pastāstīja pilnīgi negaidītu stāstu: nevis ilgstoši gadi, kā mēs jau bijām izvirzījuši, augstās metāna koncentrācijas, ko mēs izmērījām 2010. gada jūnijā, diez vai ilga mēnešus un bija pazudušas līdz 2010. gada rudenim., skābekļa līmenis straumēs bija nedaudz samazinājies.

Metānu ēšanas mikrobi elpojot noņem skābekli no ūdens. Tāpēc, ja mikrobi plūmēs patērēja metānu, mēs varētu sagaidīt, ka kritīs plūmju metāna un skābekļa līmenis - parādības, kuras patiešām atspoguļojās datos, kas savākti no plūdiem rudenī.

Tāpēc mēs attiecīgi pārskatījām savu hipotēzi. Mēs tagad esam izvirzījuši hipotēzi, ka kādā laikā 2010. gada vasaras vidū līdz vēlam beigām metāna ēšanas mikrobi gandrīz pilnībā bija patērējuši milzīgo metāna daudzumu, kas izdalījās no Deepwater Horizon katastrofas.

Jaunās hipotēzes pārbaude

Lai pārbaudītu mūsu pārskatīto hipotēzi, mēs veica daudzu veidu testus gan jūrā, gan laboratorijā. Atšķirībā no mūsu sākotnējās hipotēzes, kuru atspēkoja šādi papildu testi, mūsu pārskatīto hipotēzi atbalstīja visi šādi testi, kas ietvēra sekojošo:

  • Izsmeļoši metāna meklējumi virs, zem, un prom no plūdiem, kas ietvēra vairāk nekā 650 ūdens paraugu ņemšanu. Mēs arī pastāvīgi atlasījām atmosfēras paraugus, veicot vairāk nekā 60 000 gaisa mērījumu. Mūsu rezultāti parādīja, ka nevienā no mūsu gaisa vai ūdens mērījumiem nebija paaugstināts metāna līmenis.
  • Kopējā skābekļa daudzuma mērījumi, kas tika noņemti no putekļiem. Šīs analīzes atklāja, ka plūdos trūkst tik daudz skābekļa, ka tā noņemšanu varēja izskaidrot tikai ar vienu parādību, ka mikrobi gandrīz pilnībā patērēja milzīgo metāna daudzumu, ko izdalīja Deepwater Horizon katastrofa.
  • Plūdos palikušo mikrobu ģenētiskās analīzes, kas parādīja, ka organismi bija metāna ēšanas mikrobi.
  • Matemātiskie aprēķini, kuros tika integrēti dati par okeāna straumēm un mūsu dati par metānu, skābekli un metāna patēriņa rādītājiem, liecināja, ka gandrīz viss Deepwater Horizon metāns bija pilnībā patērēts ap augusta sākumu.

Kāds bija masīvo metāna-mikrobu mikrobu populācijas avots, kas negaidīti bija iztīrījuši metāna nogulsnes un samazinājuši skābekļa līmeni? Pats līcis. Galu galā, pat pirms Dziļūdens horizonta platformas eksplodēšanas, līci bija izraibinājušas daudzas dabiskas metāna sūces, kas nodrošināja pārtiku pieticīga izmēra metāna ēšanas mikrobu populācijām.

Reaģējot uz eksploziju un no tā izrietošajiem milzīgajiem metāna daudzumiem, mikroorganismu populācijas aizturēja dienu, izdalījās metāna izdalījumi un piedzīvoja lielu iedzīvotāju skaita pieaugumu. Pēc tam, kad galu galā ēda paši no mājām un mājām, lielā skaitā metāna ēšanas mikrobu populācijas galu galā saruka.

Tātad, ja ne metāna ēšanas mikrobu klātbūtne līcī pirms sprādziena sākotnējā stāvoklī, milzīgais metāna daudzums, kas izdalījās Deepwater Horizon katastrofas laikā, iespējams, bija saglabājies daudz ilgāk, nekā tas notika. Tā kā metāna daudzums, kas izdalījās no Deepwater Horizon katastrofas, bija precedentu noteikšana un nekad agrāk nebija novērots, tā izraisītā ātrā un varenā mikrobu reakcija arī nekad agrāk nebija novērota.

Mēs priecājāmies par šo iespēju izmantot savu pieredzi, lai izpētītu naftas noplūdi. Bet mēs arī centāmies panākt nelielu labumu no šīs katastrofas un to izmantot, lai uzzinātu kaut ko par to, kā planēta dabiski funkcionē. Mūsu pētījums mums ir iemācījis, ka, ja kādreizējie lielie metāna krājumi, kas pašlaik ir aprakti zem jūras dibena, kādreiz tiek atbrīvoti lielos daudzumos - vai nu okeāna sasilšanas, zemestrīču, vai cilvēku izraisītu faktoru dēļ, - vietēji esošie mikrobi var vismaz daļēji palīdz samazināt iespējamo ietekmi uz klimatu.

Redaktora piezīme: Šo pētījumu atbalstīja Nacionālais zinātnes fonds (NSF), federālā aģentūra, kuras uzdevums ir finansēt pētniecību un izglītību visās zinātnes un inženierzinātnes jomās. Visi viedokļi, secinājumi un secinājumi vai ieteikumi, kas izteikti šajā materiālā, ir autora viedoklis, un tie ne vienmēr atspoguļo Nacionālā zinātnes fonda uzskatus. Skatīt Aiz ainas arhīvs.


Video Papildinājums: .




Pētniecība


Kāda Ir Bārbekjū Vēsture?
Kāda Ir Bārbekjū Vēsture?

10 Briesmīgākie Militārie Eksperimenti
10 Briesmīgākie Militārie Eksperimenti

Zinātne Ziņas


Kā Orientieris Trokšņu Novēršanā Aizsargā Okeānus Un Rūpniecību (Op-Ed)
Kā Orientieris Trokšņu Novēršanā Aizsargā Okeānus Un Rūpniecību (Op-Ed)

'Jurassic World: Fallen Kingdom' Nodrošina Dinozauru Zinātni
'Jurassic World: Fallen Kingdom' Nodrošina Dinozauru Zinātni

Kā Tiek Nosaukti Viesuļvētras?
Kā Tiek Nosaukti Viesuļvētras?

Vairāki Desmiti Saslimst Teksasas Uzliesmojumā: Kas Ir Ciklospora?
Vairāki Desmiti Saslimst Teksasas Uzliesmojumā: Kas Ir Ciklospora?

Kā Augi Ietekmē Globālo Oglekļa Ciklu
Kā Augi Ietekmē Globālo Oglekļa Ciklu


LV.WordsSideKick.com
Visas Tiesības Aizsargātas!
Pavairošana Materiālu Atļauts Tikai Prostanovkoy Aktīvu Saiti Uz Vietni LV.WordsSideKick.com

© 2005–2020 LV.WordsSideKick.com