將銅喂給微生物可能有助于抑制溫室氣體排放

新的研究表明，在一些微生物稱(chēng)之為家園的復(fù)雜、動(dòng)態(tài)的水生環(huán)境中，可能并不總是有足夠的銅可用于反硝化，這是幫助地球應(yīng)對(duì)氣候變化的重要過(guò)程。

 

反硝化是微生物在進(jìn)食后經(jīng)歷的消化過(guò)程，這得益于它們消耗的金屬。該過(guò)程涉及通過(guò)化學(xué)還原硝酸鹽并釋放無(wú)害的副產(chǎn)品來(lái)獲得能量：氮?dú)?，這種氣體構(gòu)成了地球大氣的 78%。

 

然而，如果不存在銅，則生物體不會(huì)在反硝化過(guò)程中釋放氮，而是釋放一氧化二氮，這是第三強(qiáng)的溫室氣體，其中 50% 來(lái)自水生生態(tài)系統(tǒng)中的微生物。

 

“燒杯中的材料與環(huán)境中的材料不同，”負(fù)責(zé)這項(xiàng)研究的丹尼爾·吉亞馬爾在一份媒體聲明中說(shuō)。“我們方法的很大一部分是從真實(shí)的環(huán)境系統(tǒng)中獲取真實(shí)的材料，并將它們帶到實(shí)驗(yàn)室并以可控的方式觀察它們。”

 

這些發(fā)現(xiàn)強(qiáng)調(diào)了銅在釋放一氧化二氮方面的巨大作用。

 

“在常規(guī)的背景水平下，這些系統(tǒng)可能沒(méi)有足夠的金屬來(lái)執(zhí)行該過(guò)程，”博士 Neha Sharma。Giammar 實(shí)驗(yàn)室的學(xué)生說(shuō)。

 

為了更好地了解銅如何影響這些系統(tǒng)中氣體的釋放，Sharma 和高級(jí)科學(xué)家 Elaine Flynn 找到了源頭。Sharma 和 Flynn 與美國(guó)能源部的三個(gè)實(shí)驗(yàn)室（橡樹(shù)嶺和阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室以及薩凡納河遺址）合作，從濕地和河床中收集微生物。當(dāng)他們分析系統(tǒng)中有多少銅時(shí)，他們意識(shí)到這不足以完成反硝化。

 

“然后我們想看看，如果我們手動(dòng)添加銅，它會(huì)影響一氧化二氮的釋放，”夏爾馬說(shuō)。“它做了。所有的一氧化二氮都被轉(zhuǎn)化為其他物質(zhì)，但沒(méi)有產(chǎn)生有害的溫室氣體。”

 

在夏爾馬看來(lái)，這一發(fā)現(xiàn)可能指向遏制氣候變暖的新方法。

 

“如果我們?cè)谧匀幌到y(tǒng)中加入一點(diǎn)金屬，它可能會(huì)減輕 N2O 的釋放，”她說(shuō)。它還可能對(duì)研究氣候的研究人員產(chǎn)生更直接的影響。

 

“目前，預(yù)測(cè)各種系統(tǒng)釋放氣體的模型并未考慮這些因素，”夏爾馬指出。“他們知道食物供應(yīng)或溫度等因素可能會(huì)影響溫室氣體的釋放，但他們不包括金屬對(duì)溫室氣體這一方面的影響。”

 

研究人員認(rèn)為，要讓人們真正了解氣候并做出有用的預(yù)測(cè)，氣候模型需要納入特定生態(tài)系統(tǒng)中存在的所有現(xiàn)實(shí)世界復(fù)雜性。