有颜色的区域代表了有毒铜沉积的热点地区——蓝色表示有毒环境会持续3到4个月，绿色表示6到7个月，而红色圆圈则表示由人为因素导致铜毒性上升的区域。（图片提供:A. Paytan等, PNAS Early Edition）
从地球大气中飘落的富含营养的微粒对于浮游植物——能够支撑海洋食物链的漂浮的微小藻类——来说是一个福音。然而一项新的研究表明，这些所谓的大气粒子能够使浮游植物中毒，从而破坏海洋生态系统，同时改变大气中温室气体的含量。
这些大气粒子或浮质可能是自然形成的，也可能是人为产生的，它们包括富含矿物质的尘埃、煤烟、有机分子以及海盐晶体。之前的研究成果凸显了这种浮质沉积作用给海洋带来的好处。这一过程向海洋传送了高浓度的磷酸盐、氮和铁，从而刺激了浮游植物的生长。然而大气粒子并非仅仅包含营养物质。它们就像是一杯混合了各种物质的鸡尾酒，同时还包含了与酸雨形成有关的污染物质。然而迄今为止，科学家们尚未留意大气粒子对海洋构成的潜在威胁。
据美国《科学》杂志在线新闻报道，为了更加全面地了解大气粒子与海洋生产力之间的关系，美国加利福尼亚大学圣克鲁斯分校的海洋学家Adina Paytan和同事，着手对大气粒子中的几种成分——而非仅仅是营养物质——对红海浮游植物群落造成的影响进行了研究。研究人员采集了来自欧洲和非洲的大气浮质，并将它们与红海的水样混合在一起。
结果显示，那些暴露在欧洲大气浮质下的浮游植物群落生长得很旺盛，相反，暴露在非洲大气浮质下的浮游植物群落的生存状况却一落千丈。研究人员注意到，与欧洲的大气浮质相比，非洲大气粒子所含的铜几乎是前者的3倍。更多的试验证实，对于两类浮游植物而言，非洲大气粒子中的铜含量是致命的。研究小组在最近的美国《国家科学院院刊》（PNAS）网络版上报告了这一研究成果。
为了对大气粒子与全球海洋生态系统之间的关系有一个全面的了解，Paytan和她的研究小组对海洋中铜沉积作用的总量进行了模拟。研究人员最终确定了两个由人为因素导致的铜沉积的热点地区——印度东部的孟加拉湾，以及中国和东南亚附近的太平洋海域。Paytan指出，这些地区的浮游植物群落可能对有毒物质更为敏感，这是因为它们或许并不适应当前的毒素浓度——比工业革命之前高出了50%。
英国东英吉利亚大学的海洋与大气化学家Alex Baker认为：“这是针对一个潜在新问题的有益的危险警告。”美国塔拉哈西市佛罗里达州立大学的海洋学家Bill Landing则表示，尽管将他们的发现外推至全球海洋或许为时尚早，但这一研究无疑是很好的第一步。Landing说：“他们完成了一项很棒的工作，找出了那些潜在的影响，而这些影响大多数都是不利的。”（生物谷Bioon.com）
生物谷推荐原始出处：
PNAS March 9, 2009, doi: 10.1073/pnas.0811486106
Toxicity of atmospheric aerosols on marine phytoplankton
Adina Paytana,1, Katherine R. M. Mackeya,b, Ying Chena,2, Ivan D. Limac, Scott C. Doneyc, Natalie Mahowaldd, Rochelle Labiosae and Anton F. Postf
aInstitute of Marine Science, University of California, Santa Cruz, CA 95064;
bDepartment of Civil and Environmental Engineering, Stanford University, Stanford, CA 94305;
cMarine Chemistry and Geochemistry, Woods Hole Oceanographic Institution, Woods Hole, MA 02543;
dDepartment of Earth and Atmospheric Sciences, Cornell University, Cornell, NY 14850;
eUnited States Geological Survey, 345 Middlefield Road, Menlo Park, CA 94025; and
Abstract
Atmospheric aerosol deposition is an important source of nutrients and trace metals to the open ocean that can enhance ocean productivity and carbon rosol samples from different back trajectories in incubation experiments with natural communities, we demonstrate that the response of phytoplankton growth to aerosol additions depends on specific components in aerosols and differs across phytoplankton species. Aerosol additsequestration and thus influence atmospheric carbon dioxide concentrations and climate. Using aeions enhanced growth by releasing nitrogen and phosphorus, but not all aerosols stimulated growth. Toxic effects were observed with some aerosols, where the toxicity affected picoeukaryotes and Synechococcus but not Prochlorococcus. We suggest that the toxicity could be due to high copper concentrations in these aerosols and support this by laboratory copper toxicity tests preformed with Synechococcus cultures. However, it is possible that other elements present in the aerosols or unknown synergistic effects between these elements could have also contributed to the toxic effect. Anthropogenic emissions are increasing atmospheric copper deposition sharply, and based on coupled atmosphere–ocean calculations, we show that this deposition can potentially alter patterns of marine primary production and community structure in high aerosol, low chlorophyll areas, particularly in the Bay of Bengal and downwind of South and East Asia.
