Verter Hierro en los Océanos: ¿Receta para un Desastre o Solución Ambiental? (I)

Esta es la primera de varias entradas para las cuales voy (nuevamente) a reciclar textos que escribí para otros propósitos. Las entradas dedicadas a este tema corresponden a alrededor de un año atras. Se trata de un asunto muy interesante y polémico, el cual ha sido objeto de controversias a lo largo de décadas. Sin mas preambulos, aqui va:

A mediados de octubre de 1993, el navío de investigación Columbus Iselin navegó en una zona del Océano Pacífico, alrededor de 500 kilómetros al sur de las Islas Galápagos. El objetivo de esta misión era verter una solución con cantidades de una sal de hierro, junto con hexafluoruro de Azufre (SF₆), en un área de decenas de kilómetros cuadrados. Esta iniciativa se conoce como el experimento IronEx-I (Iron Enrichment Experiment: Martin et al, 1994; Coale, et al, 1998). ¿Con que propósito se vertían estos compuestos químicos al océano? Para comprender mejor los motivos detrás de esta iniciativa, es necesario primero explicar el recorrido de hallazgos e ideas que llevaron a su desarrollo.

El barco oceanográfico Columbus Iselin , es un buque de exploración oceanográfica que ha participado en diferentes ensayos y expediciones. Aqui lo vemos participando en un estudio sobre restauración de arrecifes coralinos.

En la década de 1930, los oceanógrafos habían encontrado que en vastas zonas del Océano Antártico el fitoplancton crecía mucho menos de lo esperado, a pesar de haber altas concentraciones de nutrientes esenciales como nitrógeno y fósforo (Ruud, 1930; Gran, 1931). Esta paradójica situación de zonas con “nutrientes altos/baja clorofila”, intrigó a los científicos durante décadas (Pitchford & Brindley, 1999). Varias hipótesis intentaron explicar este fenómeno (presión de pastoreo del zooplankton, limitaciones por luminosidad o temperatura, toxicidad causada por metales disueltos), entre las cuales destaca el papel de ciertos elementos traza en el agua de mar, en particular del hierro (Fe). Se propuso, por ejemplo, que la productividad del fitoplancton era más alta en la zonas costeras debido a la entrada de minerales de Fe procedentes del continente (Gran, 1933). También en los años 30’s se llevaron a cabo las primeras pruebas de laboratorio que indicaban la influencia del Fe y otros elementos en el crecimiento de algas microscópicas (e. g. Harvey, 1933; 1939).  

A pesar de que la importancia del Fe en los océanos estaba bien establecida, la falta de técnicas analíticas apropiadas impedía la medición apropiada de las concentraciones de Fe y otros elementos traza (Martin, 1990; Jickells et al, 2005; Tagliabue et al, 2017). Los primeros intentos de medición del Fe disuelto en el agua de mar eran poco confiables, y las cantidades detectadas eran muy bajas (Cooper, 1935). Estas mediciones erráticas y las bajas concentraciones de Fe en el océano abierto se explicarían por el ambiente oxidativo propio de las aguas superficiales, el cual causa la oxidación del ion ferroso a hidróxido férrico, de baja solubilidad (Cooper, 1935). Gran parte del Fe disuelto sería además adsorbido por partículas en suspensión, las cuales eventualmente se depositarían en el fondo marino (Goldberg, 1954). Sin embargo, la falta de evidencias concluyentes impidió verificar si la escasez de hierro era el factor causante de las zonas con zonas con “nutrientes altos/baja clorofila”.

Los avances en los métodos químicos de las siguientes décadas permitirían establecer el papel del hierro disuelto en el océano. ¿pero como llevó esto al vertimiento de hierro en el pacífico? La respuesta en la siguiente entrada de esta serie.

Referencias

• Coale, K. H., Johnson, K. S., Fitzwater, S. E., Gordon, R. M., Tanner, S., Chavez, F. P., Ferioli, L., Sakamoto, C., Rogers, P., Millero, F., Steinberg, P., Nightingale, P., Cooper, D., Cochlan, W. P., Landry, M. R., & Kudela, R. 1996. A massive Phytoplankton bloom induced by an ecosystem-scale iron fertilization experiment in the equatorial Pcific Ocean. Nature, 383:495-501.
• Cooper, L. H. N. 1935. Iron in the sea and in marine plankton. Proceedings of the Royal Society B, 118:419-438.
• Gran, H. H. 1931. On the conditions for the production of plankton in the sea. Conseil Permanent International pour l’Exploration de la Mer. Rapports et ProcèsVerbaux des reunions, 75, 37–46.
• Gran, H. H. 1933 Studies on the Biology and Chemistry of the Gulf of Maine. II. Distribution of Phytoplankton in August, 1932. Biological Bulletin, 64(23):159-182.
• Goldberg, E. D. 1954. Marine Geochemistry 1. Chemical Scavengers of the Sea. The Journal of Geology, 62(3):249-265.
• Harvey, H. W. 1933. On the rate of diatom growth. Journal of the Marine Biological Association of the United Kingdom. 19(1):253—276.
• Harvey, H. W. 1939. Substances Controlling the Growth of a Diatom. Journal of the Marine Biological Association of the United Kingdom, 23(2):499-520.
• Jickells, T. D., An, Z. S., Andersen, K. K. Baker, A. R., Bergametti, G., Brooks, N., Cao, J. J., Boyd, P. W., Duce, R. A., Hunter, K. A., Kawahata, H., Kubilay, N., LaRoche, J., Liss, P. S., Mahowald, N., Prospero, J. M., Ridgwell, A. J., Teen, I., & Torres, R. 2005. Global Iron Connections Between Desert Dust, Ocean Biogeochemistry, and Climate. Science, 308:67-71
• Martin, J. H. 1990. Glacial-Interglacial CO2 change: The Iron Hypothesis. Paleoceanography, 5(1):1-13. 
• Martin, J.H., Coale, K.H., Johnson, K.S., Fitzwater, S.E., Gordon, R.M., Tanner, S.J., Hunter, C.N., Elrod, V.A., Nowicki, J.L., Coley, T.L., Barber, R.T., Lindley, S., Watson, A.J., Van Scoy, K., Law, C.S., Liddicoat, M.I., Ling, R., Stanton, T., Stockel, J., Collins, C., Anderson, A., Bidigare, R., Ondrusek, M., Latasa, M., Millero, F.J., Lee, K., Yao, W., Zhang, J.Z., Friederich, G., Sakamoto, C., Chavez, F., Buck, K., Kolber, Z., Greene, R., Falkowski, P., Chisholm, S.W., Hoge, F., Swift, R., Yungel, J., Turner, S., Nightingale, P., Hatton, A., Liss, P., & Tindale, N.W. 1994. Testing the iron hypothesis in ecosystems of the equatorial Pacific Ocean. Nature, 371:123-129.
• Pitchford, J. W., & Brindley, J. 1999. Iron limitaton, grazing pressure and oceanic high nutrient-low chlorophyll (HNLC) regions. Journal of Plankton Research, 21(3):525-547.
• Ruud, J. T. 1930. Nitrates and Phosphates in the Southern Seas. ICES Journal of Marine Science, 5(3):347–360.