Projekti / Programi
Stabilni izotopi pri študiju vpliva naraščajoče koncentracije CO2 na kroženje C in Hg v obalnem morju
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 1.08.00 |
Naravoslovje |
Varstvo okolja |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| P305 |
Naravoslovno-matematične vede |
Kemija okolja |
| Koda |
Veda |
Področje |
| 1.05 |
Naravoslovne vede |
Zemlja in okolje |
stabilni izotopi, atmosferski CO2, zakisanost, kroženje ogljika, morsko okolje, senzorske tehnologije, živo srebro, CSIA, Tržaški zaliv
Raziskovalci (18)
Organizacije (3)
Povzetek
Nove študije so pokazale, da naraščajoča topla greda vpliva na transport, speciacijo in kroženje biogenih elementov, med njimi primarno ogljika (C), in tudi onesnažil, kot je živo srebro (Hg). Morja imajo temeljno vlogo pri izmenjavi CO2 z atmosfero in predstavljajo pomemben ponor atmosferskega CO2. S pomočjo stabilnih izotopov C so ocenili, da oceani trenutno absorbirajo približno eno tretjino skupnih letnih antropogenih emisij CO2. Ta izmenjava ima velik vpliv na biogeokemijo C v morju in s tem na zakisanost, ki vpliva tudi na porazdelitev onesnažil, n.pr. Hg. Hg je strupena kovina in obstojen globalni polutant, ki je prisoten v okolju v različnih kemijskih oblikah z različno mobilnostjo, biološko dostopnostjo in reaktivnostjo. Velik problem v okolju predstavlja njegova organska oblika, metil živo srebro (MeHg), ki se akumulira in biomagnificira v prehranjevalnih varigah in ogroža okolje in zdravje ljudi. Zakisanje oceanov ni samo okoljski problem, ampak tudi družbeni, saj vpliva na življenje, zdravje in dobro počutje človeštva. V okviru predlaganega projekta bomo z uporabo stabilnih izotopov, kot naravnih sledilcev, ovrednotili procese in izvore C in Hg v povezavi z naraščanjem vpliva tople grede v obalnem morskem ekosistemu. Kombinirana uporaba molekularnih in multi-izotopskih tehnik C in Hg je v velikem vzponu in odpira nove dimenzije proučevanja njihovih izvorov in ponorov v okolju. Študirali bomo anorganske in organske tokove C v Tržaškem zalivu (severni Jadran) kot primeru obremenjenga obalnega morja. Rezultate bomo nadalje integrirali v nastajajočo globalno mrežo opazovalnih sistemov (Global Ocean Acidification Observing Network - GOA-ON). Tako bomo zagotovili celovit nabor podatkov o karbonatnem ravnotežju in zalogah organskega ogljika, ki bodo osnova za ovrednotenje procesov in njihovih vplivov na zakisanje obalnega morja. V okviru projekta bomo razvili in uporabili optični senzor (optode) za merjenje parcialnega tlaka CO2 (pCO2) v morju, ki bo omogočil kontinuirane meritve in s tem omogočili boljše spremljanje sprememb. Nadalje bomo eksperimentalno testirali (mezokozmos) uporabo stabilnih izotopov pri določanju vpliva različenega izvora (naravni, antropogeni) CO2 na kroženje anorganskega in organskega C v bioloških sistemih (fitoplankton). Senzorske tehnologije in uporaba stabilnih izotopov C za identifikacijo izvora CO2 predstavljata tudi možno uporabo za odkrivanje uhajanja CO2 iz podmorskih lokacij, kjer se shranjuje atmosferski CO2 (Carbon Capture Storage sites - CCS). Določitev izotopske sestave Hg in uporaba molekularno-specifičnih izotopskih analiz (CSIA) C v MeHg z uporabo novih tehnik, ki predstavljata state-of-the-art v znanosti o okolju, sta glavna poudarka raziskav Hg. Pričakujemo, da bodo ti izsledki zagotovili boljše razumevanje zapletenih mehanizmov, ki uravnavajo procese nastajanja strupenih oblik Hg v okolju in njihov prenos v prehranjevalne verige, kar predstavlja inovativni doprinos predlagane študije. Rezultati projekta bodo tako predstavljali pomembno znanstveno podlago za bodoče načrtovanje gospodarjenja z morjem in prilagajanju podnebnim spremembam v prihodnosti.
Projekt združuje izkušnje dveh javnih raziskovalnih inštitucij in MSP v Sloveniji in štirih vrhunskih mednarodnih partnerjev iz Italije, Francije in Kanade. V raziskave bodo vključeni tudi mladi raziskovalci, kar bo edinstvena priložnost za prenos raziskovalnih dosežkov v prakso, hkrati pa bo zagotovilo odlično podlago za njihovo kariero. Intenzivno povezovanje s konzorciji projektov EU, ki se trenutno izvajajo, bo zagotovilo podlago za nadaljnje izkoriščanje rezultatov.
Pomen za razvoj znanosti
Raziskave v predlaganem projektu posegajo v sam vrh svetovnih raziskav, saj vključujejo izvirne in nove tehnike, ki predstavljajo "state-of-the-art" v znanosti o okolju. Predlagani projekt bo prispeval nove raziskovalne ideje in ugotovitve na področju morske biogeokemije v Sloveniji kot tudi na nivoju EU ter bo spodbudil konkurenčnost na področju okoljskih znanosti v svetu. Rezultati bodo doprinesli edinstven in celovit nabor podatkov o karbonatnem ravnotežju in zalogah organskega ogljika, ki bodo osnova za ovrednotenje procesov in njihovih vplivov na zakisanje obalnega morja. Razviti novi senzorji, ki bodo uporabni na terenu za izvedbo kontinuirnih meritev in bodo kvalitativno in kvantitativno bistveno boljši od konvencionalnih meritev, pri katerih so podatki dosegljivi z veliko časovno zamudo ter predmet klasičnih analitskih napak, predstavljajo boljše kontrolno orodje za študij zakisanosti oceanov. IOS si bo prizadeval razviti senzorje kot komercialni produkt, ki bo omogočal meritve pCO2 v različnih aplikacijah, vključno z meritvami morebitnega uhajanja CO2 pri zajemanju in shranjevanju ogljika (Carbon Capture Storage - CCS). Senzorske tehnologije bodo skupaj z uporabo pristopa stabilnih izotopov, predstavljale pomembno znanstveno osnovo za načrtovanje strategij monitoringa pri upravljanju z morskimi CCS območji. Poleg tega znanstvena novost temelji na razvoju novih orodij in tehnik na področju uporabe stabilnih izotopov, ki nam podajajo dodatne informacije o obsegu in izvoru onesnažil v okolju in vsebuje: 1) multidisciplinarni pristop preučevanja sprememb izotopske sestave Hg v morskem okolju za nadaljnje aplikacije pri presojah o vplivih na okolje in zdravje; in 2) kombinacijo multi-izotopskih informacij na molekularnem nivoju (C, Hg) za določitev izvirov (naravnih, antropogenih), metilacijskih procesov ter ekoloških in kontaminacijskih vplivov. Ena enostavnejših, vendar pa pomembnih aktivnosti izotopskih tehnik je ugotavljanje raznolikosti v sestavi, torej iskanje signatur, ki bodo predstavljale temelje za nova raziskovalna orodja. Potrebno je poudariti, da bodo takšni integrativni pristopi tokrat uporabljeni prvič v svetovnem merilu in odpirajo nove možnosti in pristope pri raziskavah biogeokemijskih procesov C in Hg v povezavi s sedanjimi in prihodnjimi okoljskimi spremembami.
Pomen za razvoj Slovenije
Predlagani projekt bo imel širši gospodarski in družbeni vpliv, posamezni sklopi pa bodo imeli vpliv tudi na človeško zdravje.
Vpliv na okolje
Projekt bo imel neposreden vpliv na okolje in kakovost življenja, saj bo podprt z globalnim monitoringom, ki po zagotovil boljše razumevanje vpliva človeškega delovanja na ozračje in omogočil primerne politične odločitve. Delo bo usmerjeno k izpolnjevanju zahtev kjotskega protokola in COP21 za zmanjšanje emisij najpomembnejših toplogrednih plinov. Meritve razmerij izotopov bodo omogočile razlikovanje med antropogenimi in biogenimi viri (izgorevanje fosilnih v primerjavi z biogenimi gorivi). To bo imelo vpliv na ekonomske in ekološke interese Evropske unije, posamezne države znotraj EU in gospodarske panoge, npr. energetiko. Obetavna tehnologija, ki bi lahko prispevala k zmanjšanju prihodnjih emisij CO2 v ozračje, je zajemanje in shranjevanje ogljika (Carbon Capture Storage - CCS) v geoloških strukturah (ali pod morskim dnom). Rezultati projekta bodo pripomogli k izpopolnitvi tehnik spremljanja podpovršinskih nahajališč ogljika na priobalnih območjih, ki so koristne za ugotavljanje izvora CO2. Na tak način bodo rezultati projekta predstavljali pomembno znanstveno podlago za načrtovanje strategije spremljanja in upravljanja CCS na morskih območjih.
Vpliv na družbo
Del raziskav je namenjen živemu srebru kot globalnemu polutantu, ki ogroža okolje in zdravje ljudi zaradi nastanka in prisotnosti metil živega srebra (MeHg). MeHg je nevrotoksin, ki lahko povzroči dolgotrajen zastoj razvoja pri otrocih, povezali pa so ga tudi z boleznimi srca in ožilja pri odraslih. MeHg je prevladujoča oblika Hg v ribah in se kopiči v živih organizmih v vodni prehranjevalni verigi. Zaužitje zastrupljenih rib je glavni vir izpostavljenosti ljudi MeHg. Predlagani projekt bo zagotovil kakovostne podatke in nove informacije o izvoru MeHg v ribah v Tržaškem zalivu, in bo prispeval k izdelavi smernic na področju javnega zdravja v Sloveniji glede uživanja rib. Takšne informacije so potrebne, za izvedbo stroškovno učinkovitih blažilnih ukrepov.
Vpliv na gospodarstvo
Učinek zakisanosti oceanov na svetovno in tudi nacionalno gospodarstvo je odvisen tako od prilagoditve morskega ekosistema, kot tudi politike človekovega prilagajanja. Oboje je težko predvideti, zaradi česar je težko izračunati ekonomski učinek. Medvladni forum o podnebnih spremembah v svojem zadnjem poročilu (IPCC poročilo 5. Presoja, 2014) navaja, da obstaja jasen vpliv človeka na podnebje in dlje kot bomo čakali z zmanjšanjem emisij, dražje bo. Zato je pomembno takojšnje ukrepanje, da bi bolje razumeli sistem kroženja ogljika in posledice zakisanosti oceanov na nacionalni ravni, ki se bo nadalje integrirala v svetovnem merilu. V okviru projekta bo IOS razvil optični senzor kot komercialni produkt, ki bi omogočal merjenje pCO2 v različnih aplikacijah, vključno z detekcijo uhajanja CO2 iz CCS, kar je pomembna dejavnost za razvoj slovenskega malega in srednjega podjetja (SME).
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Vmesno poročilo,
zaključno poročilo
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Vmesno poročilo,
zaključno poročilo
