Подходы к обогащению воды кислородом доказали свою эффективность в озерах, но их потенциальные побочные эффекты необходимо тщательно изучить, прежде чем применять их в океане. К такому выводу пришли исследователи из GEOMAR и Университета Радбоуда в Нидерландах. В статье, опубликованной в журнале EOS, они предупреждают, что, хотя технические меры могут смягчить ущерб в ограниченное время и в ограниченном месте, они сопряжены с неопределенностью и рисками. Что наиболее важно, они не предлагают постоянного решения, поскольку уровень кислорода вернется к прежним значениям после прекращения мер, если не будут устранены коренные причины проблемы — поступление питательных веществ и глобальное потепление.
Прибрежные воды по всему миру все больше теряют кислород, что имеет драматические последствия не только для самих экосистем, но и для людей, которые от них зависят. Балтийское море — хорошо известный пример : последствия расширения зон с дефицитом или полным отсутствием кислорода проявляются в массовой гибели рыбы, сокращении нерестилищ и цветении токсичных сине-зеленых водорослей. Разве не было бы логично насытить море кислородом — именно там, где он наиболее необходим?
«Уже были опробованы различные технические подходы, некоторые из которых показали положительные эффекты в озерах», — говорит профессор, доктор Андреас Ошлис, профессор морского биогеохимического моделирования в Центре океанических исследований имени Гельмгольца GEOMAR в Киле. «Но искусственная оксигенация не может творить чудеса — она временно облегчает симптомы, но не устраняет причины».
Андреас Ошлис совместно с профессором, доктором наук Каролиной П. Сломп, профессором геомикробиологии и биогеохимии в Университете Радбауда в Нидерландах, возглавляет отдел Глобальной сети по исследованию кислорода в океане (GO2NE), международной экспертной группы Межправительственной океанографической комиссии ООН (МОК ЮНЕСКО), которая исследует причины и последствия снижения уровня кислорода в океане и провела осенью свой первый международный семинар по искусственной оксигенации.
Прибрежные моря получают кислород естественным путем за счет обмена между морем и воздухом, а также через фитопланктон, который фотосинтезирует на поверхности. Более глубокие слои воды могут получать кислород только посредством обмена с поверхностными водными массами. Морская вода теряет кислород из-за бактерий, которые потребляют его при разложении органического материала. Они могут особенно хорошо развиваться при высоком уровне поступления питательных веществ, поэтому чрезмерное поступление питательных веществ (особенно азота и фосфора) из сточных вод и сельского хозяйства является одной из основных причин снижения уровня кислорода. К этому добавляется потепление вод — в более теплой воде растворяется меньше кислорода, а теплые слои воды, лежащие поверх более холодных, препятствуют перемешиванию слоев воды.
Ошлис: «Сейчас в Балтийском море есть огромные зоны, где кислорода совсем нет. Мы называем их аноксическими, то есть бескислородными. В разговорной речи их называют «мертвыми зонами» . Они не совсем мертвы, потому что в этой среде все еще могут жить бактерии. Но для всех других организмов эти зоны абсолютно враждебны для жизни».
Ошлис и Сломп исследовали два технических подхода к добавлению кислорода в водоемы: нагнетание воздуха или чистого кислорода (пузырьковая диффузия) и закачивание богатых кислородом поверхностных вод в более глубокие слои (искусственный даунвеллинг). Оба метода уже были опробованы на местном уровне и дали некоторые положительные результаты. Однако как только меры прекращаются, кислородное голодание обычно возвращается в течение очень короткого времени. Сломп: «Эта искусственная оксигенация может успешно применяться в озерах, мелководных эстуариях или небольших заливах. Но эффект сохраняется только до тех пор, пока поддерживается эта операция». Одним из примеров является Чесапикский залив недалеко от Балтимора в США, где после десятилетий аэрации мелководного притока системы были закрыты, и в течение одного дня уровень кислорода вернулся к прежним значениям.
Кроме того, искусственное снабжение кислородом создает экологические риски. Например, восходящее движение таких газов, как метан — мощного парникового газа — можно усилить путем впрыскивания кислорода. Изменения в распределении температуры и солености, а также подводный шум также могут повлиять на морскую среду обитания и, в экстремальных случаях, даже привести к еще большему снижению уровня кислорода. «Эти процедуры могут использоваться только после тщательного тестирования и при сопровождении мониторинга окружающей среды», — подчеркивает Ошлис.
Актуальной причиной дебатов является расширение установок по производству зеленого водорода. Зеленый водород получают путем электролиза, при котором вода расщепляется на водород и кислород. Если электролизеры будут размещены в море, то получаемый в качестве побочного продукта кислород можно будет напрямую использовать для обогащения кислородом прибрежных морских районов. Однако исследователи призывают к осторожности: при наличии подходящих условий технические вмешательства могут быть полезными, но они должны быть включены в комплексные стратегии защиты водных ресурсов.
Вывод Сломпа: «Технические возможности оксигенации не могут заменить последовательную защиту климата и сокращение поступления питательных веществ из сельского хозяйства и сточных вод. Однако при определенных условиях они могут помочь хотя бы временно смягчить наихудшие последствия дефицита кислорода».
Оригинальная публикация
Может ли пузырьки кислорода оживить умирающие прибрежные моря? – Эос
Читайте также
Гигантский клон водорослей в Балтийском море | Пугналом
Кислород в Балтийском море: два типа притока соленой воды определяют его количество | Пугналом
