تلوث الهواء يغير الغلاف الجوي فوق القطب الشمالي.. حرق الوقود الأحفوري السبب الأول

يصل تلوث الهواء الناجم عن حرق الوقود الأحفوري إلى القطب الشمالي بكميات كبيرة بما يكفي لتغيير كيمياء الغلاف الجوي، وفقًا لدراسة من كلية دارتموث.

وتسلط النتائج الضوء على التأثيرات بعيدة المدى لانبعاثات الوقود الأحفوري وتؤكد على أهمية القواعد المنظمة للهواء النظيف، والتي تظهر الدراسة أنها يمكن أن تعكس هذه التأثيرات.

البصمة البيئية للتلوث في القطب الشمالي

وتشير الأبحاث إلى أن تأثير التلوث على القطب الشمالي بدأ بمجرد أن شهد العصر الصناعي استخدامًا واسع النطاق للوقود الأحفوري.

اكتشف الفريق هذه البصمة التلوثية في مكان غير متوقع.

حيث قام الخبراء بقياس الانخفاض في حمض الميثان سلفونيك (MSA)، وهو منتج ثانوي محمول جواً لنشاط العوالق النباتية البحرية، والذي تم حبسه في نوى الجليد في القطب الشمالي عندما زاد تلوث الهواء المرتبط بالوقود الأحفوري.

نُشر البحث في مجلة Nature Geoscience .

مستويات حمض الميثان سلفونيك

العوالق النباتية حيوية لشبكات الغذاء في المحيطات ودورات الكربون، وقد استُخدم حمض الميثان سلفونيك كمؤشر على إنتاجيتها، وكثيراً ما يُفسَّر انخفاض المساحة السطحية للمحيطات على أنه علامة على تدهور النظام البيئي في المحيطات.

ومع ذلك، وجد الفريق الذي تقوده جامعة دارتموث أن مستويات حمض الميثان سلفونيك تنخفض أيضًا في البيئات ذات الانبعاثات العالية من احتراق الوقود الأحفوري، حتى لو ظلت أعداد العوالق النباتية مستقرة.

وأظهرت النماذج أن تلوث الهواء يتسبب في تحول ثنائي ميثيل الكبريتيد – الذي ينتجه العوالق النباتية في البداية – إلى كبريتات بدلاً من حمض الميثان سلفونيك، مما يؤدي إلى انخفاض مضلل في مستويات MSA.

التلوث القطبي من مصادر بعيدة

وقد لاحظ الباحثون انخفاضات حادة في مستويات MSA تزامنت مع بداية التصنيع.

ومع بدء أوروبا وأميركا الشمالية في حرق كميات كبيرة من الوقود الأحفوري في منتصف القرن التاسع عشر، بدأت مستويات MSA في نوى الجليد في جرينلاند في الانخفاض.

وعلى نحو مماثل، بعد مرور ما يقرب من قرن من الزمان، انخفضت مستويات المادة الصلبة الوسيطة في نوى الجليد في ألاسكا عندما شهدت شرق آسيا التصنيع على نطاق واسع.

المؤلف الأول للدراسة جاكوب شاليف هو طالب دراسات عليا في مختبر المؤلف الرئيسي إيريك أوستربيرج، وهو أستاذ مشارك في علوم الأرض في دارتموث.

قال شاليف “إن دراستنا هي مثال صارخ على كيف يمكن للتلوث الجوي أن يغير بشكل كبير الكيمياء الجوية على بعد آلاف الأميال، لم يتم احتواء التلوث المنبعث في آسيا أو أوروبا هناك”.

وأضاف “من خلال إطلاق كل هذا التلوث في العالم، فإننا نغير العمليات الجوية بشكل جذري، وحقيقة أن هذه المناطق النائية من القطب الشمالي تشهد هذه البصمات البشرية التي لا يمكن إنكارها تُظهر أنه لا يوجد حرفيًا أي ركن من هذا الكوكب لم نلمسه.”

بيانات مناخية تعود إلى ألف عام

وقال أوستربيرج، الذي قاد عملية استخراج نواة جليدية يبلغ طولها 700 قدم من متنزه دينالي الوطني، إن هذه الدراسة تحل لغزًا بحريًا قائمًا منذ فترة طويلة يتعلق بأهمية منطقة البحر المتوسط.

وقد قام أوستربيرج وزملاؤه، بما في ذلك الأستاذان كاميرون ويك من جامعة نيو إنجلاند وكارل كروتز من جامعة ماين، بالإضافة إلى خريج جامعة دارتموث دومينيك وينسكي، بجمع النواة في عام 2013.

احتوى قلب الجليد على بيانات مناخية تمتد لألف عام، بما في ذلك فقاعات الغاز والجسيمات والمركبات مثل MSA.

قال أوستربيرج: “على مدى قرون من الزمان، خضعت المساحة الأرضية المتوسطة في قلب دينالي لتقلبات طفيفة – حتى منتصف القرن العشرين عندما سقطت من على الطاولة”.

تغير غامض في كيمياء الغلاف الجوي

في البداية، اشتبه الباحثون في أن انخفاض مستويات MSA يشير إلى انهيار في إنتاجية العوالق النباتية البحرية، ومع ذلك، لم يكن هناك شيء يتوافق مع الأنماط المتوقعة.

تواصل شاليف والمؤلفة المشاركة أورسولا جونجبلويد، وهي خريجة من جامعة دارتموث، أثناء مناقشة هذه الشذوذ في مؤتمر في عام 2022.

وأوضح شاليف “لقد أعدنا النظر في كل افتراضاتنا السابقة. كنا نعلم أن انحدار المساحة السطحية في دينالي لم يكن بسبب الإنتاجية البحرية، لذا كنا نعلم أن نوعًا ما من التغيير في الكيمياء الجوية لابد وأن يكون له دور”.

تلوث النترات في القطب الشمالي

وأشارت التحقيقات في نهاية المطاف إلى تلوث النترات، الذي ينبعث عادة من حرق الوقود الأحفوري، باعتباره العامل الرئيسي.

وأوضح شاليف “في نفس العام تقريبًا، عندما ينخفض مستوى MSA في دينالي، ترتفع مستويات النترات بشكل كبير. حدث شيء مماثل للغاية في جرينلاند”.

وأضاف “في دينالي، ظل مستوى سطح البحر المتوسط مستقرًا نسبيًا لمدة 500 عام، ولم يكن هناك أي اتجاه ملحوظ، ثم في عام 1962، انخفض بشكل حاد، وكان مستوى سطح البحر مشابهًا لنترات الأمونيوم، ولكن في الاتجاه المعاكس ــ فقد ظل مستقرًا بشكل أساسي لعدة قرون ثم ارتفع بشكل حاد، وعندما رأيت ذلك، أدركت ذلك.”

وأثبت البحث، أن تلوث الهواء الناجم عن احتراق الوقود الأحفوري ينتشر عبر المحيطين الأطلسي والهادئ، مما يعوق إنتاج حمض السلفونيك السام في القطب الشمالي.

وهذا يستبعد فكرة انهيار النظام البيئي البحري على نطاق واسع باعتباره السبب في تراجع المنطقة البحرية الرئيسية، ويظهر بدلاً من ذلك أن التلوث يلعب دوراً مباشراً في منع تشكل المنطقة البحرية الرئيسية.

فهم تأثيرات تلوث الهواء

وتفتح النتائج إمكانيات جديدة لاستخدام مستويات MSA كمقياس للتلوث الجوي، وخاصة في المناطق التي لا توجد بها مصادر انبعاث واضحة.

وقال أوستربيرج: ” إن انهيار النظام البيئي البحري لم يكن بمثابة تفسير لتراجع المساحة البحرية الحضرية، وقد اكتشف هؤلاء العلماء الشباب ما كان يحدث بالفعل” .

وأضاف “بالنسبة لي، إنها طريقة جديدة لفهم كيفية تأثير التلوث على الغلاف الجوي. والخبر السار هو أننا لا نشهد انهيار الأنظمة البيئية البحرية كما كنا نعتقد، والخبر السيئ هو أن تلوث الهواء هو السبب في ذلك”.

قوة تنظيم جودة الهواء

ولكن الدراسة قدمت أيضاً بعض الأخبار المشجعة، فقد أظهرت البيانات المستمدة من عينات الجليد في جرينلاند، أنه عندما تم تنظيم تلوث الهواء في أوروبا وأميركا، بدأت الظروف الجوية المحلية في الاستقرار.

بدأت مستويات MSA في التعافي في تسعينيات القرن العشرين مع انخفاض تلوث النيتروجين، وعلى عكس ثاني أكسيد الكربون، الذي يظل موجودًا في الغلاف الجوي لقرون، فإن أكاسيد النيتروجين – الملوثات التي تؤثر على MSA – تتبدد في غضون أيام.

وقال أوستربيرج: “تظهر هذه البيانات قوة اللوائح التنظيمية في الحد من تلوث الهواء، حيث يمكن أن يكون لها تأثير فوري بمجرد إغلاق الصنبور”، مضيفا “أشعر بالقلق إزاء استسلام الشباب للأزمة البيئية لأن كل ما نسمعه هو أخبار سيئة، وأعتقد أنه من المهم أن ندرك الأخبار الجيدة عندما نتلقاها، وهنا نرى أن اللوائح التنظيمية يمكن أن تنجح”.