Nalaganje ...
Projekti / Programi vir: ARIS

Stabilni izotopi pri študiju vpliva naraščajoče koncentracije CO2 na kroženje C in Hg v obalnem morju

Raziskovalna dejavnost

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 
Ključne besede
stabilni izotopi, atmosferski CO2, zakisanost, kroženje ogljika, morsko okolje, senzorske tehnologije, živo srebro, CSIA, Tržaški zaliv
Vrednotenje (pravilnik)
vir: COBISS
Raziskovalci (18)
št. Evidenčna št. Ime in priimek Razisk. področje Vloga Obdobje Štev. publikacijŠtev. publikacij
1.  05249  dr. Jadran Faganeli  Varstvo okolja  Raziskovalec  2017 - 2020  574 
2.  10582  dr. Ingrid Falnoga  Nevrobiologija  Raziskovalec  2017 - 2020  343 
3.  22617  dr. Janja France  Biologija  Raziskovalec  2019 - 2020  218 
4.  10454  dr. Andreja Gutmaher  Tekstilstvo in usnjarstvo  Raziskovalec  2017 - 2020  159 
5.  05027  dr. Milena Horvat  Kemija  Raziskovalec  2017 - 2020  1.884 
6.  34499  dr. Katja Klun  Varstvo okolja  Raziskovalec  2017 - 2020  111 
7.  25622  dr. David Kocman  Varstvo okolja  Raziskovalec  2017 - 2020  355 
8.  22280  dr. Aljoša Košak  Materiali  Raziskovalec  2017 - 2020  206 
9.  11600  dr. Nives Kovač  Biologija  Raziskovalec  2017 - 2020  290 
10.  50798  dr. Bor Krajnc  Varstvo okolja  Raziskovalec  2018 - 2020  63 
11.  01407  dr. Aleksandra Lobnik  Tekstilstvo in usnjarstvo  Raziskovalec  2017 - 2020  731 
12.  05226  dr. Vlado Malačič  Vodarstvo  Raziskovalec  2017 - 2020  366 
13.  32964  dr. Polonca Nedeljko  Kemija  Raziskovalec  2017 - 2020  36 
14.  11279  dr. Nives Ogrinc  Varstvo okolja  Vodja  2017 - 2020  1.133 
15.  38496  dr. Doris Potočnik  Kemija  Raziskovalec  2017 - 2020  189 
16.  28486  dr. Marko Štrok  Energetika  Raziskovalec  2017 - 2020  358 
17.  22423  dr. Matejka Turel  Kemija  Raziskovalec  2017 - 2019  119 
18.  21623  dr. Katarina Vogel Mikuš  Biologija  Raziskovalec  2017 - 2020  615 
Organizacije (3)
št. Evidenčna št. Razisk. organizacija Kraj Matična številka Štev. publikacijŠtev. publikacij
1.  0105  Nacionalni inštitut za biologijo  Ljubljana  5055784  13.335 
2.  0106  Institut "Jožef Stefan"  Ljubljana  5051606000  90.038 
3.  2772  IOS, Inštitut za okoljevarstvo in senzorje, proizvodnja, trgovina in storitve d.o.o.  Maribor  2251914000  1.913 
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
Zgodovina ogledov
Priljubljeno