Исследование NASA показало, что аммиака в воздухе планеты больше всего в селькохозяйственных регионах

Первое глобальное долгосрочное спутниковое исследование содержания аммиака в воздухе выявило очаги загрязнения в четырёх наиболее продуктивных сельскохозяйственных регионах мира. Результаты исследования, проведённого с использованием данных прибора NASA Air Infrared Sounder (AIRS) на спутнике Aqua, могут помочь в разработке стратегий контроля загрязнения аммиаком и его побочными продуктами в сельскохозяйственных районах Земли.

Группа исследователей под руководством Мэрилендского университета обнаружила неуклонный рост концентрации аммиака с 2002 по 2016 год над сельскохозяйственными центрами США, Европы, Китая и Индии. Повышение концентрации аммиака в атмосфере связано с ухудшением качества воздуха и воды.

В финансируемом НАСА исследовании, опубликованном 16 марта в журнале Geophysical Research Letters, описываются вероятные причины наблюдаемого повышения концентрации аммиака в воздухе в каждом регионе. Хотя конкретные причины различаются в зависимости от региона, рост в целом связан с удобрениями для сельскохозяйственных культур, отходами животноводства, изменениями химического состава атмосферы и повышением температуры почв, которые хуже удерживают аммиак.

«Измерять уровень аммиака с земли сложно, но разработанный нами сп утниковый метод позволяет нам эффективно и точно отслеживать его выбросы», — сказал Джуинг Уорнер, научный сотрудник Мэрилендского университета в области атмосферных и океанических наук. «Мы надеемся, что наши результаты помогут более эффективно контролировать выбросы аммиака».

AIRS, совместно с усовершенствованным модулем микроволнового зондирования (AMSU), также установленным на борту Aqua, регистрирует инфракрасное и микроволновое излучение Земли, обеспечивая трёхмерное представление о погоде и климате нашей планеты. Работая в тандеме, приборы ведут одновременные наблюдения вплоть до поверхности Земли, даже при наличии плотной облачности. Система использует более 2000 каналов для измерения различных областей атмосферы, создавая глобальную трёхмерную карту температуры и влажности воздуха, количества и высоты облаков, концентрации отдельных парниковых и других газовых примесей, а также многих других атмосферных явлений.

«AIRS не был разработан для наблюдения за аммиаком, но чувствительность и стабильность прибора позволили нам отслеживать тенденции его содержания», — сказал Эрик Фетцер, научный сотрудник проекта AIRS из Лаборатории реактивного движения НАСА в Пасадене, Калифорния. «Неожиданный резкий рост концентрации аммиака — один из примеров быстрых атмосферных изменений, вызванных деятельностью человека, которые наблюдает AIRS».

Газообразный аммиак является естественной частью азотного цикла Земли, но его избыток вреден для растений и снижает качество воздуха и воды. В тропосфере — самой нижней и плотной части атмосферы, где формируются все погодные условия и где живут люди — аммиак реагирует с азотной и серной кислотами, образуя нитратсодержащие частицы. Эти частицы способствуют аэрозольному загрязнению, которое вредно для здоровья человека. Аммиак также может попадать в озера, ручьи и океаны, где он способствует вредоносному цветению водорослей и образованию «мертвых зон» с опасно низким содержанием кислорода.

В каждом крупном сельскохозяйственном регионе, рассмотренном в исследовании, наблюдалось несколько иное сочетание факторов, которые коррелируют с повышением концентрации аммиака в воздухе в период с 2002 по 2016 год.

Например, в США не наблюдалось резкого увеличения использования удобрений или существенных изменений в практике их применения. Однако авторы исследования обнаружили, что успешное принятие законодательства по сокращению кислотных дождей в начале 1990-х годов, скорее всего, привело к непреднамеренному увеличению количества газообразного аммиака. Кислоты, вызывающие кислотные дожди, также вымывают аммиак из атмосферы, поэтому резкое снижение содержания этих кислот в атмосфере является наиболее правдоподобным объяснением роста концентрации аммиака за тот же период.

В Европе наблюдалось наименее значительное увеличение концентрации аммиака в атмосфере среди основных сельскохозяйственных регионов, исследованных в исследовании. Исследователи предполагают, что это отчасти связано с успешными ограничениями использования удобрений с высоким содержанием аммиака и совершенствованием методов переработки отходов животноводства. Как и в США, основная потенциальная причина повышения концентрации аммиака связана со снижением концентрации атмосферных кислот, которые обычно способствуют его удалению из атмосферы.

«Уменьшение количества кислотных дождей — это хорошо. Содержание аэрозолей резко снизилось — это существенная выгода для всех нас», — сказал Дикерсон. «Но это также увеличило содержание газообразного аммиака, что мы видим из космоса».

В Китае повышение уровня аммиака в атмосфере обусловлено сложным взаимодействием факторов. Авторы предполагают, что отчасти это может быть связано с усилиями по ограничению диоксида серы — основного предшественника серной кислоты, одной из кислот, очищающих атмосферу от аммиака. Однако с 2002 года Китай также значительно расширил сельскохозяйственную деятельность, увеличив использование аммиачных удобрений и выбросы аммиака из отходов животноводства. Потепление сельскохозяйственных почв, вызванное, по крайней мере отчасти, глобальным изменением климата, также может способствовать этому.

«Повышение концентрации аммиака привело к резкому увеличению аэрозольной нагрузки в Китае. Это одна из основных причин густой дымки, наблюдаемой, например, в Пекине зимой», — сказал Уорнер. «Кроме того, мясо становится всё более популярным компонентом рациона китайцев. По мере перехода от вегетарианства к мясной диете выбросы аммиака будут продолжать расти».

В Индии широкое использование удобрений в сочетании со значительным вкладом отходов животноводства привело к самой высокой в ​​мире концентрации аммиака в атмосфере. Однако исследователи отмечают, что концентрация аммиака росла не так быстро, как в других регионах. Авторы исследования предполагают, что это, скорее всего, связано с увеличением выбросов веществ, являющихся предшественниками кислотных дождей, и, как следствие, с некоторым увеличением очистки атмосферы от аммиака. Это приводит к повышению уровня дымки, что является опасной тенденцией, подтвержденной другими спутниковыми приборами НАСА, сказал Дикерсон.

Во всех регионах исследователи связывают часть повышения концентрации аммиака в атмосфере с изменением климата, которое выражается в повышении температуры воздуха и почвы. Аммиак легче испаряется из более тёплой почвы, поэтому по мере того, как почвы в каждом регионе нагреваются из года в год, их вклад в концентрацию аммиака в атмосфере также увеличивается с 2002 года. Исследование также связывает некоторые колебания концентрации аммиака с лесными пожарами, но эти явления носят спорадический и непредсказуемый характер. Поэтому авторы исключили лесные пожары из своего текущего анализа.

«Этот анализ предоставил первые доказательства некоторых процессов, которые, как мы подозревали, происходили в атмосфере уже некоторое время», — сказал Уорнер. «Мы хотели бы включить данные из других источников в будущие исследования, чтобы составить более ясную картину».

AIRS был создан и управляется JPL. Aqua управляется Центром космических полётов имени Годдарда НАСА, Гринбелт, штат Мэриленд. 

Источник: http://airs.jpl.nasa.gov

Союз органического земледелия — независимое общественное движение. Рост производства и потребления здоровых, органических продуктов, обучение, просвещение потребителей, научные исследования, внедрение экоагротехнологий в АПК.
Мы за здоровье почв, экосистем и людей! Вы с нами?

Вступить в Союз органического земледелия

Подписывайтесь на нас в социальных сетях:
Телеграм:
https://t.me/organicsozbio
Вконтакте:
https://vk.com/unio