تحقیقات جدید دانشگاه استرلینگ می تواند به پیشرفت های عمده در فرآیندهای پاکسازی نشت نفت دریایی منجر شود. مطالعه ابتکاری که توسط محقق دکتر سابین ماتالانا-سورگت و دکتر وید جفری از دانشگاه فلوریدا غربی رهبری شد، تأثیر نشت نفت Deepwater Horizon را بر روی باکتری‌های میکروسکوپی آب دریا که نقش مهمی در عملکرد اکوسیستم دارند، ارزیابی کردند.

دکتر Matallana-Surget، از دانشکده علوم طبیعی دانشگاه استرلینگ، از یک تکنیک پیشرو که بیشتر در علم پزشکی در طول کار میدانی در خلیج مکزیک استفاده می شود، استفاده کرد. یافته‌ها نشان می‌دهد که پراکنده‌کننده‌های شیمیایی نفت مورد استفاده برای کاهش تأثیر فاجعه Deepwater Horizon در سال 2010، پاسخ استرس را در باکتری‌ها بدتر کرد و آن اثرات مضر با قرار گرفتن در معرض نور خورشید تشدید شد.

 نشت نفت دریایی Deepwater Horizon – بزرگترین در تاریخ با 4.9 میلیون بشکه نفت خام رها شده در خلیج مکزیک – در بهار اتفاق افتاد، فصلی که با نور شدید خورشید در منطقه مشخص می شود. دکتر Matallana-Surget گفت: “ما نشان داده‌ایم که پراکنده‌کننده‌ها تأثیر عمیق‌تری بر تنظیم جوامع میکروبی نسبت به نشت نفت دارند. تنها در 24 ساعت، این مواد شیمیایی واکنش‌های استرس حاد را ایجاد می‌کنند. علاوه بر این، نور خورشید نقش مهمی در تشدید سمیت پخش کننده در حضور نور خورشید و روغن، تنوع باکتری های تجزیه کننده هیدروکربن ضروری به طور قابل توجهی کاهش یافت. این نشان می‌دهد که نور خورشید می‌تواند ساختار شیمیایی روغن را تغییر دهد و آن را برای گونه‌های باکتریایی خاص سمی‌تر کند.

“مطالعه ما همچنین تاثیر روغن و مواد پراکنده بر فتوسنتز سیانوباکتری ها را نشان داد و بر تعاملات پیچیده بین آلاینده ها، نور خورشید و جوامع میکروبی در خلیج مکزیک تاکید کرد.” این تحقیق برای جامعه و صنعت اهمیت بین المللی دارد زیرا درک تأثیر واکنش های نشت نفت را عمیق تر می کند. دکتر Matallana-Surget افزود: “با درک اینکه چگونه پراکنده کننده ها بر جوامع میکروبی در حضور تجزیه کننده های هیدروکربن طبیعی تاثیر می گذارند، ما به استراتژی های موثرتر پاکسازی نشت نفت کمک می کنیم. مزایای آن در سطح جهانی گسترش می یابد، زیرا اکوسیستم های دریایی در سراسر جهان با چالش های مشابهی روبرو هستند.

“یافته‌ها پتانسیل تاثیرگذاری بر سیاست‌های زیست‌محیطی و رویه‌های پاک‌سازی در مقیاس بین‌المللی را دارند. پیامدهای این مطالعه به حفاظت از محیط‌زیست گسترش می‌یابد، بر استراتژی‌های آینده برای کاهش اثرات چنین حوادثی و حفاظت از اکوسیستم‌های دریایی تاثیر می‌گذارد.” در میان کشورهایی که می‌توانند از مزایای آن بهره ببرند. دکتر Matallana-Surget گفت: “این مطالعه در درجه اول بر تأثیر نشت نفت در خلیج مکزیک متمرکز است، اما نتایج آن برای سیاست گذاران در مناطقی مانند اسکاتلند که با چالش های مشابه مواجه هستند، مرتبط است. نشت روغن

بینش به‌دست‌آمده از تحقیقات ما می‌تواند راهنمایی‌های ارزشمندی برای ایجاد سیاست‌ها و استراتژی‌های واکنش مؤثر در این محیط‌های قابل مقایسه باشد. در این مطالعه محققان نشت نفت را در آب های جمع آوری شده در ساحل پنساکولا در فلوریدا شبیه سازی کردند. نفت خام با و بدون پراکنده تحت نور خورشید و شرایط تاریک اضافه شد و موجودات بزرگتر فیلتر شدند. استفاده از ابزارهای مولکولی پیشرفته در این مطالعه که معمولاً در علم پزشکی به کار می‌روند، آن را در خط مقدم تحقیقات علوم محیطی قرار می‌دهد.

دکتر Matallana-Surget که پیشگام این تکنیک است، گفت: “این امکان تجزیه و تحلیل دقیق تر و جامع تر واکنش جوامع میکروبی به نشت نفت را فراهم می کند.” ابزارهای مولکولی پیشرفته برای رسیدگی به نگرانی های حیاتی در حفاظت از دریا. این رویکرد نوآورانه نشان‌دهنده تغییر تحولی است که دقت و عمق تحقیقات نشت نفت را افزایش می‌دهد و تلاش‌های آینده را برای حفظ سلامت اقیانوس‌های ما هدایت می‌کند.»

پژوهشی که توسط دانشگاه استرلینگ انجام شد، یک همکاری بین‌المللی با دانشمندانی از دانشگاه فلوریدا غربی (ایالات متحده آمریکا)، دانشگاه سوربن (فرانسه)، دانشگاه مونس (بلژیک) و دانشگاه توبینگن (آلمان) بود. دکتر Matallana-Surget اضافه کرد: “این پروژه هرگز بدون تلاش واقعاً هماهنگ تیمی از همکاران بلندمدت که نقشی اساسی در گردآوری نتایج این مطالعه جاه طلبانه ایفا کرده اند، ممکن نبود.” مقاله Clarifying the dark: افشای دینامیک باکتریایی در پاسخ به آلودگی نفت خام، پراکنده کننده Corexit و نور طبیعی خورشید در خلیج مکزیک در مجله Frontiers در علوم دریایی ، در شماره ویژه تغییر محیط ها تحت عنوان Omics Insights Into Coast Pelagic Microbiome منتشر شد. 

فعالیت‌های انسانی، از سوزاندن سوخت‌های فسیلی و شومینه‌ها گرفته تا گرد و غبار و آلودگی تولید شده در معدن، جو زمین را به روش‌های بی‌شماری تغییر می‌دهد. سوابق این تاثیرات در طول زمان در یخ های قطبی ابدی که به عنوان نوعی کپسول زمان عمل می کند، حفظ می شود و به دانشمندان و مورخان این امکان را می دهد تا تاریخ زمین را با تاریخ جوامع انسانی مرتبط کنند. در یک مطالعه جدید، هسته‌های یخی قطب جنوب نشان می‌دهند که سرب و سایر فلزات سنگین سمی مرتبط با فعالیت‌های معدنی، نیمکره جنوبی را در اوایل قرن سیزدهم آلوده کرده‌اند.

جو مک کانل، دکترای پژوهشگر هیدرولوژی در دانشگاه، گفت: «دیدن شواهدی مبنی بر اینکه فرهنگ‌های اولیه آند 800 سال پیش، و بعداً استخراج معادن و متالورژی استعمار اسپانیا، به نظر می‌رسد باعث آلودگی سرب قابل تشخیص در فاصله 9000 کیلومتری قطب جنوب شده‌اند، بسیار شگفت‌انگیز است.» DRI و نویسنده اصلی این مطالعه.

این مطالعه که در 30 دسامبر در ژورنال Science of the Total Environment منتشر شد ، توسط تیم مک کانل در DRI همراه با همکارانش در نروژ، اتریش، و آلمان و همچنین در فلوریدا رهبری شد. این اولین باری است که دانشمندان تأثیرات انسان بر آلودگی سرب در قطب جنوب را در 2000 سال پیش ارزیابی کردند. همچنین این اولین ارزیابی دقیق از آلودگی تالیم، بیسموت و کادمیوم است. علاوه بر سرب، این فلزات سنگین (به استثنای بیسموت در سطوح پایین) بسیار سمی و مضر برای سلامت انسان و اکوسیستم در نظر گرفته می شوند.

این تیم دریافت که اولین افزایش آلاینده های فلزات سنگین – به ویژه سرب – در حدود سال 1200 آغاز شد، همزمان با ایجاد جوامع شهری توسط مردم Chimú در ساحل شمالی آمریکای جنوبی.

دکتر چارلز استانیش، باستان شناس و همکار پژوهشی دانشگاه فلوریدا جنوبی، می گوید: «این سکونتگاه ها به مقادیر زیادی نقره و سایر فلزات نیاز داشتند که از طریق معدن به دست می آمدند. سرب اغلب در سنگ‌های نقره یافت می‌شود و نمونه‌هایی از رسوبات دریاچه‌ای در منطقه پوتوسی بولیوی نیز نشان دهنده انتشار سرب در طول قرن‌های 12 و 13 است که مطابق با سوابق یخی قطب جنوب است.

آلودگی پایدارتر و پایدارتر به زودی پس از ورود مهاجران اسپانیایی به آمریکای جنوبی در سال 1532 آغاز شد، زمانی که پوتوسی به منبع اصلی نقره برای امپراتوری اسپانیا و بزرگترین منبع منفرد نقره در جهان تبدیل شد. سوابق یخی کاهش قابل توجهی در آلودگی سرب را بین سال‌های 1585 تا 1591 نشان می‌دهد، زمانی که اپیدمی‌های شدید جوامع آند را ویران کرد. این تیم توانستند ثبت نقره در ضرابخانه استعماری در پوتوسی را با داده های هسته یخی مقایسه کنند و دریافتند که آنها با کاهش آلودگی در قطب جنوب مطابقت دارند.

سوفیا ونسمن، دکترای دکترای DRI، محقق پس از دکترای DRI و همکار در این مطالعه، گفت: «بسیار شگفت‌انگیز است که فکر کنیم یک اپیدمی قرن شانزدهم در بولیوی، آلودگی در قطب جنوب و سراسر نیمکره جنوبی را تغییر داده است.

اگرچه موقعیت دور قطب جنوب هزاران کیلومتر از آمریکای جنوبی و استرالیا به این معنی است که تنها مقدار کمی از آلاینده ها در یخ ها ته نشین شده و حفظ می شود، سوابق دقیق تاریخی و سال به سال می توانند بینشی در مورد چگونگی و زمان تاثیر آلاینده های انسانی ارائه دهند. آندریاس استول، Ph.D. از دانشگاه وین، نویسنده و مدلساز جوی افزود: کل نیمکره.

همانطور که انتظار می رفت، آلاینده ها به طور قابل توجهی پس از صنعتی شدن افزایش یافتند و در آغاز استخراج سرب استرالیا در اواخر قرن نوزدهم افزایش یافت. همچنین کاهش قابل توجهی در رکوردهای مربوط به جنگ های جهانی و رکود بزرگ وجود دارد که نشان دهنده تأثیرات جهانی فعالیت های صنعتی و رویدادهای سیاسی در نیمکره شمالی است.

این مطالعه از تجزیه و تحلیل پنج هسته یخی مختلف استخراج شده از ورقه یخی شرق قطب جنوب در آزمایشگاه Ice Core DRI، یک مرکز منحصر به فرد با ابزارهایی که قادر به تشخیص مقادیر کمی از فلزات در یخ و برف هستند، نتیجه می گیرد. مک‌کانل و تیمش تکنیک‌های خود را در طول دهه‌ها بهبود بخشیده‌اند تا درک علمی از چگونگی تأثیر انسان‌ها بر جو زمین در طول زمان و ردیابی طاعون‌ها و جنگ‌های تاریخی با استفاده از تغییرات در سطوح آلودگی گرینلند را ارتقا دهند.

دکتر ناتان چلمن، استادیار تحقیقات DRI و محقق تحقیقاتی DRI، افزود: «ما احتمالاً تنها گروه تحقیقاتی در جهان هستیم که به طور معمول این نوع اندازه‌گیری‌های بسیار دقیق را انجام می‌دهیم، به ویژه در یخ‌های قطب جنوب که غلظت این فلزات بسیار کم است. D.

به لطف این پیشرفت‌ها، این مطالعه نگاهی عمیق‌تر از آنچه قبلاً ممکن بود به تاریخ ارائه می‌کند. مطالعات قبلی قادر به شناسایی آلودگی فلزات سنگین قبل از عصر صنعتی نبودند، زیرا تمایز بین فلزات تولید شده توسط فوران های آتشفشانی و فلزات تولید شده توسط فعالیت های انسانی غیرممکن بود. برای این مطالعه، تیم از سطوح تالیم ثبت‌شده در یخ برای تخمین و کم کردن سطوح پس‌زمینه آتشفشانی سرب، بیسموت و کادمیوم استفاده کرد که به آن‌ها اجازه می‌داد زمان شروع آلودگی منشأ انسانی و همچنین بزرگی را شناسایی کنند.

مک‌کانل می‌گوید: «ما دریافتیم که سطوح سرب، بیسموت و کادمیوم همگی پس از صنعتی‌سازی با یک مرتبه بزرگی یا بیشتر افزایش یافتند. اما تالیم واقعاً هیچ تغییری نکرد، که نشان دهنده انتشار اندک یا عدم انتشار انسانی از تالیم بود، بنابراین این چیزی بود که به ما اجازه داد از آن به عنوان شاخص آتشفشانی در طول 2000 سال گذشته استفاده کنیم.

مک‌کانل می‌گوید که او و تیمش امیدوارند از تکنیک‌های توسعه‌یافته در این مطالعه برای اصلاح درک سطوح آلودگی پیش از صنعت در قطب شمال استفاده کنند، جایی که معدن و متالورژی در تاریخ بشر بسیار زودتر از آمریکای جنوبی برجسته‌تر بود.