Как закись азота вызывает глобальное потепление

Автор

1. Бретт Джеймсон Кандидат биологических наук в области биологической океанографии, Университет Виктории

Заявление о раскрытии информации

Бретт Джеймсон получает финансирование от Университета Виктории, Канадской сети здоровых океанов (CHONe), Национального совета по научным и инженерным исследованиям (NSERC) и Бермудского института наук об океане.

Партнеры

Университет Виктории предоставляет финансирование в качестве члена The Conversation CA.

Университет Виктории предоставляет финансирование в качестве члена The Conversation CA-FR.

Языки

В октябре 2019 года я вместе с группой ученых отправился в плавание на борту канадского корабля береговой охраны «Джон П. Талли» в северо-восточной части Тихого океана, у побережья острова Ванкувер. Борясь с бурным морем и недостатком сна, мы провели большую часть недели, работая плечом к плечу в небольшом стационарном холодильнике, анализируя донные отложения, чтобы узнать больше о влиянии условий с низким содержанием кислорода на глубоководную среду.

Когда организмы умирают, они тонут в толще воды, потребляя кислород в подповерхностном океане по мере разложения. Это приводит к полосам обедненной кислородом воды, называемым зонами минимума кислорода или «мертвыми зонами».

Эти суровые условия непригодны для жизни большинства организмов. Хотя в некоторых районах они встречаются естественным образом, мертвые зоны часто появляются после того, как удобрения и сточные воды смываются вниз по течению в прибрежные районы, вызывая цветение водорослей, которые затем отмирают и разлагаются.

Одно из наших исследований той экспедиции показало, что отложения под бедными кислородом водами являются важным источником закиси азота (N2O). Этот газ выбрасывается в атмосферу, когда глубинные воды поднимаются на поверхность в процессе, известном как апвеллинг.

Закись азота, более известная как «веселящий газ», является мощным парниковым газом, в 300 раз более мощным, чем углекислый газ. Глобальные выбросы N2O увеличиваются в результате деятельности человека, которая стимулирует его производство.

Горячие точки N2O

В настоящее время на океаны приходится около 25 процентов глобальных выбросов N2O, и ученые работают над улучшением оценок вклада морской среды. Большинство исследований было сосредоточено на зонах минимума кислорода, которые известны как очаги выбросов N2O.

Потепление океана из-за изменения климата приводит к расширению зон минимума морского кислорода во всем мире. Это привело к предположению, что выбросы N2O из океанов будут продолжать увеличиваться и еще больше ускорят изменение климата. Наши результаты показывают, что можно ожидать еще большего образования N2O там, где эти воды с низким содержанием кислорода соприкасаются с морским дном.

Эта история является частью Oceans 21
Наша серия о глобальном океане началась с пяти подробных профилей. Следите за новыми статьями о состоянии наших океанов в преддверии следующей климатической конференции ООН, COP26. Сериал представлен международной сетью The Conversation.

Азот является важным компонентом жизни на Земле и существует в окружающей среде во многих различных формах. Специализированные группы одноклеточных микробов используют азотсодержащие соединения, такие как аммоний и нитраты, для получения энергии для управления клеточными функциями. Эти метаболические реакции опосредуют превращение азота между его различными состояниями в окружающей среде, во время которых N2O может вытекать в окружающую среду в качестве побочного продукта.

Помимо парникового эффекта, N2O также является преобладающим озоноразрушающим веществом, выбрасываемым в атмосферу.

Мангровые заросли как банки N2O

Наша команда отправилась на Бермудские острова осенью 2020 года, чтобы измерить выбросы N2O в нетронутом мангровом лесу в сотрудничестве с Бермудским институтом наук об океане. Эти отложения были более мелкими и доступными для ныряльщиков, что позволило нам тщательно изучить их роль в круговороте N2O в различных условиях окружающей среды.

Мы обнаружили, что отложения морского дна в мангровых зарослях Бермудских островов фактически потребляли N2O из вышележащей морской воды. Подобные «поглотители» N2O были описаны ранее в других нетронутых системах, включая эстуарии, мангровые заросли и даже наземные почвы.

Способность этих районов поглощать N2O из атмосферы связана с концентрацией азотсодержащих питательных веществ в окружающей среде. Производство закиси азота подавляется, когда этих азотсодержащих питательных веществ не хватает. Когда уровни питательных веществ достаточно низки, морские среды обитания могут действовать как чистые потребители N2O.

Отложения, которые действуют как поглотители N2O, могут также выступать в качестве нетто-источников N2O в атмосферу, когда они подвергаются повышенной азотной нагрузке сельскохозяйственных стоков и городских сточных вод. Действительно, мангровые заросли и другие прибрежные экосистемы, в которые постоянно поступает растворенный азот, как правило, являются крупными источниками выбросов N2O.

Степень, в которой нетронутая окружающая среда может служить буфером против увеличения концентрации N2O в атмосфере, все еще остается неопределенной. На сегодняшний день большинство исследований сосредоточено на густонаселенных и сильно нарушенных регионах Европы и Азии, которые выступают в качестве источников N2O. Это еще многое предстоит узнать о роли нетронутых морских местообитаний в качестве поглотителей N2O и их общем влиянии на глобальные балансы N2O.

Целевое удобрение

Хотя сокращение выбросов N2O в море в будущем зависит от более сложной проблемы замедления роста и распространения зон минимума кислорода в морской среде, действия по сохранению и восстановлению первозданной прибрежной среды представляют собой решительные меры, которые могут быть реализованы в краткосрочной перспективе.

В настоящее время на сельскохозяйственные методы человека приходится более двух третей глобальных выбросов N2O. В результате большое внимание было направлено на снижение количества избыточного азота, добавляемого в сельскохозяйственные почвы с помощью удобрений. Поскольку питательные вещества, которые не поглощаются растениями, часто попадают в водоразделы, впадающие в океан, политика, направленная на решение проблемы чрезмерного использования удобрений, также принесет пользу прилегающим водным экосистемам.

Однако для дальнейшего сокращения морских выбросов потребуется многогранный подход, который также касается развития прибрежных районов и методов удаления сточных вод в сильно пострадавших районах.

Организация Объединенных Наций объявила 2021 год началом Десятилетия наук об океане в интересах устойчивого развития. Детализация жизненно важной связи между океанами и изменением климата никогда не была более своевременной, чем сейчас.

• Изменение климата
• океаны
• Мертвые зоны
• Выбросы закиси азота
• Океаны 21
• Выбросы парниковых газов (ПГ)