Gli oceani coprono quasi i tre quarti del globo, ma si sa poco su come i gas e gli aerosol prodotti dai microbi oceanici influenzino il tempo e il clima, o come l'inquinamento prodotto dall'uomo potrebbe influenzare questo processo. Ora, gli scienziati riferiscono di aver utilizzato un "oceano in un laboratorio" per dimostrare che l'inquinamento atmosferico può cambiare la composizione di gas e aerosol che gli spruzzi marini rilasciano nell'atmosfera e, a sua volta, potenzialmente alterare i modelli meteorologici.

I ricercatori presenteranno oggi i loro risultati all'American Chemical Society (ACS) Fall 2020 Virtual Meeting &Expo.

"È sorprendente che non sappiamo di più sul ruolo centrale dei microbi oceanici nel controllo del clima, "dice Kimberly Prather, dottorato di ricerca, ricercatore principale del progetto. "Hanno il potenziale per influenzare la composizione atmosferica, formazione di nubi e condizioni meteorologiche. Gli esseri umani possono alterare questi processi naturali in due modi:modificando la struttura della comunità microbica nell'oceano, e producendo inquinanti atmosferici che reagiscono con i composti prodotti dai microrganismi".

Attraverso processi biologici naturali, microbi oceanici, inclusi batteri, fitoplancton e virus:producono composti che entrano nell'atmosfera sotto forma di gas o aerosol (minuscole goccioline d'acqua o particelle nell'aria che si formano quando le onde si infrangono). Inoltre, i microrganismi stessi possono essere espulsi dall'oceano sotto forma di goccioline aerosolizzate. Alcune di queste particelle possono seminare nuvole, assorbire o riflettere la luce solare, o influenzare in altro modo le condizioni atmosferiche e meteorologiche.

"C'è una convinzione standard che un modo in cui l'oceano può regolare la temperatura del pianeta è attraverso l'emissione di gas e particelle, "dice Prather, che è allo Scripps Institution of Oceanography presso l'Università della California a San Diego. "Alcuni scienziati si riferiscono all'oceano come al 'termostato planetario'".

Prather e colleghi si sono chiesti come gli esseri umani potrebbero influenzare questo termostato. Ma prima, avevano bisogno di imparare come i microbi oceanici influenzano il clima senza l'uomo. Per scoprirlo, i ricercatori hanno costruito un canale d'onda lungo 108 piedi e lo hanno riempito con 3, 400 galloni di acqua di mare. Hanno causato una fioritura di fitoplancton, una crescita eccessiva di alghe microscopiche che si verifica naturalmente negli oceani, in determinate condizioni, in questo oceano in un laboratorio. Hanno monitorato continuamente i gas e gli aerosol prodotti nell'aria sopra l'acqua, misurare cose come la dimensione dell'aerosol, composizione, forma, attività enzimatica e pH. Hanno anche studiato come i cambiamenti naturali nella comunità microbica, Per esempio, introducendo alcune specie di batteri e fitoplancton, influenzato il potenziale di formazione di nubi degli aerosol. "La risposta breve è che la biologia ha avuto un effetto molto limitato sulla composizione dell'aerosol di spruzzi marini, " Dice Prather. "L'alterazione dei processi biologici naturali nell'acqua di mare ha provocato un cambiamento molto piccolo nella capacità delle particelle primarie di formare goccioline di nuvole".

In contrasto, l'aggiunta di una piccola quantità di un ossidante atmosferico (radicale ossidrile, che può essere generato naturalmente e può essere potenziato in atmosfere inquinate) ha causato un cambiamento immediato nella composizione e nel potenziale di formazione di nubi degli aerosol marini. Secondo Prather, l'ossidante ha reagito con i gas prodotti dai microbi nell'aria, trasformandoli in composti che hanno cambiato la composizione dell'aerosol marino primario e hanno formato nuovi tipi di particelle. Sebbene i ricercatori non sappiano ancora come altri singoli inquinanti influenzino gli aerosol di spruzzi marini, Prather afferma che è importante studiare la miscela completa di inquinanti in fase gassosa per imitare e comprendere le reazioni chimiche del mondo reale.

Il team sta ora esplorando anche come l'inquinamento delle acque, in particolare, lo scarico delle acque reflue e il deflusso dell'inquinamento che si riversano negli estuari costieri e negli oceani possono ristrutturare le comunità microbiche e influire sulla salute umana, clima e qualità dell'aria. Precedenti studi hanno esaminato l'impatto dell'inquinamento umano sulla qualità dell'acqua; però, Prather sono i primi studi che si concentrano su come l'inquinamento portato dall'acqua che entra nella zona del surf influisce sulla qualità dell'aria e sulla salute umana. Il suo gruppo di ricerca sta effettuando misurazioni nell'oceano e nell'atmosfera in una regione nota per essere colpita dall'inquinamento proveniente da un estuario fortemente inquinato. Questo progetto mira a capire quali virus, batteri e altri inquinanti si disperdono nell'aria nella zona di surf.