Mänskliga utsläpp av den potentiellt skadliga spårmetallen vanadin till jordens atmosfär har ökat kraftigt sedan början av 2000-talet, till stor del på grund av industrins ökande användning av tungoljor, tjärsand, bitumen och petroleumkoks för energi, en ny Duke University-studie finner.

"Mänskliga utsläpp av vanadin till atmosfären överstiger nu utsläppen från alla naturliga källor tillsammans - med en faktor på 1,7, sade William H. Schlesinger, James B. Duke professor emeritus i biogeokemi vid Duke's Nicholas School of the Environment, som ledde studien.

"För mindre än två decennier sedan, förhållandet mellan mänskliga och naturliga utsläpp var 0,59 till 1, eller mindre än hälften av den nuvarande nivån, " sade Schlesinger. "Vår analys tyder på att mycket av denna snabba ökning kan spåras till den ökade användningen av okonventionella tunga petroleumbränslen."

Vanadin är en spårmetall som finns i många jordmaterial, inklusive petroleum och kol. Det avges som partiklar när dessa material bränns, och kan också släppas som oavsiktlig, eller "flykting, "utsläpp under gruvdrift, utvinning och bearbetning.

Naturliga källor till vanadinutsläpp inkluderar vulkanutbrott och vittring av stenar.

Hälsoriskerna med exponering för luftburna vanadinpartiklar är inte lika väldokumenterade som för andra metalliska luftburna föroreningar som kvicksilver eller bly, men växande bevis tyder på att andning av vanadinrika aerosoler kan försämra andningsfunktionerna och förvärra tillstånd som astma och kronisk obstruktiv lungsjukdom (KOL).

Olje- och koksraffinaderier byggs i allmänhet i områden där invånarna inte har politisk eller ekonomisk styrka att slå tillbaka, Schlesinger noterade. Till exempel, ett av Nordamerikas största koksraffinaderier ligger på den sydöstra sidan av Chicago. "Vi är fortfarande i den tidiga fasen av att förstå riskerna människor som bor i dessa områden står inför, ' han sa, "men jag misstänker att vi kommer att se ett växande fokus på frågan när användningen av tungoljor och petroleumkoks fortsätter att öka under de kommande åren."

Emily M. Klein, professor i geovetenskap vid Duke's Nicholas School, och Avner Vengosh, professor i geokemi och vattenkvalitet vid Duke's Nicholas School, genomförde den nya studien med Schlesinger.

De publicerade sina referentgranskade resultat den 11 december i Förfaranden från National Academy of Sciences Tidig upplaga online.

Det nya papperet är det första som kvantifierar mängden insatser till den globala vanadincykeln som kommer från alla källor, naturligt och mänskligt.

"För cirka 10 år sedan, ett annat team av forskare försökte göra detta men med mycket mindre data, " sade Schlesinger. "Vår analys bygger på deras genom att tillhandahålla de första kvantifierbara siffrorna för utsläpp av vanadin från okonventionella tunga petroleumbränslen, och uppdatera siffror för alla andra källor för att sätta dessa mänskliga effekter i ett sammanhang.

"När jag ser alla dessa siffror tillsammans för första gången, det ofrånkomliga resultatet är att mänsklig påverkan på vanadinkretsloppet är större än vår väl omtalade påverkan på blyets rörelse genom atmosfären eller frigörandet av kvicksilver från kol, " han sa.