Выбросы парниковых газов, широко известных как веселящий газ, стремительно растут. Можем ли мы сократить выбросы из его крупнейшего антропогенного источника?
В мировых усилиях по сокращению выбросов парниковых газов источник нашего продовольствия оказывается в центре внимания. Для этого есть веская причина: на сельское хозяйство приходится от 16 до 27% антропогенных выбросов, вызванных потеплением климата. Но большая часть этих выбросов происходит не от углекислого газа, этого знакомого злодея изменения климата. Они вообще из другого газа: закиси азота (N2O).
Также известный как веселящий газ, N2O не получает почти того внимания, которого он заслуживает, говорит исследователь загрязнения питательными веществами в Нью-Йоркском университете и вице-председатель Международной инициативы по азоту, организации, занимающейся исследованиями загрязнения азота и разработкой политики. "Это забытый парниковый газ", - говорит он.
Тем не менее, молекула за молекулой, N2O примерно в 300 раз мощнее углекислого газа при нагревании атмосферы. И, как и CO2, он долгоживущ, проводя в среднем 114 лет в небе, прежде чем распасться. Он также разрушает озоновый слой. В целом, воздействие веселящего газа на климат-это не шутка. Ученые Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК) подсчитали, что закись азота составляет примерно 6% выбросов парниковых газов, и около трех четвертей этих выбросов N2O приходится на сельское хозяйство.
Но, несмотря на его важный вклад в изменение климата, выбросы N2O в значительной степени игнорируются в климатической политике. И газ продолжает накапливаться. Проведенный в 2020 году обзор источников и поглотителей закиси азота показал, что выбросы выросли на 30% за последние четыре десятилетия и превышают все, кроме самых высоких потенциальных сценариев выбросов, описанных МГЭИК. Сельскохозяйственная почва – особенно из-за интенсивного использования синтетических азотных удобрений в мире – является главным виновником.
Сегодня ученые рассматривают несколько способов обработки почвы или корректировки методов ведения сельского хозяйства, чтобы сократить производство N2O.
"Все, что можно сделать для повышения эффективности использования удобрений, будет иметь большое значение", - говорит агроэколог и почвовед из Университета штата Айова.
Человечество вывело азотный цикл Земли из равновесия. До появления современного сельского хозяйства большая часть доступного растениям азота на фермах поступала из компоста, навоза и азотфиксирующих микробов, которые берут газообразный азот (N2) и превращают его в аммоний, растворимое питательное вещество, которое растения могут принимать через свои корни. Все изменилось в начале 1900-х годов с дебютом процесса Хабера-Боша, который обеспечил промышленный метод производства огромного количества аммиачных удобрений.
Это изобилие синтетических удобрений повысило урожайность сельскохозяйственных культур и помогло накормить людей по всему миру, но этот избыток нитратов и аммония связан с экологическими издержками. На производство аммиачных удобрений приходится около 1% всего мирового потребления энергии и 1,4% выбросов CO2 (процесс требует нагрева газообразного азота и воздействия на него давления до 400 атмосфер, поэтому он очень энергоемкий). Что еще более важно, удобрение приводит к увеличению выбросов закиси азота, потому что фермеры, как правило, применяют азот на своих полях несколькими большими партиями в течение года, и сельскохозяйственные культуры не могут использовать его полностью.
Когда корни растений не убирают это удобрение, часть его стекает с поля и загрязняет водные пути. То, что остается, потребляется последовательностью почвенных микробов, которые превращают аммиак в нитрит, затем нитрат и, наконец, обратно в газ N2. N2O производится в качестве побочного продукта в нескольких точках во время этого процесса.
Тщательная дозировка удобрений именно тогда, когда они нужны растениям, или поиск способов поддержания урожайности с помощью уменьшенных азотных удобрений уменьшили бы эти выбросы N2O. Ученые рассматривают различные способы сделать это. Одна из исследуемых стратегий заключается в использовании методов точного земледелия, которые используют технологию дистанционного зондирования для определения того, где и когда добавлять азот на поля и в каком количестве. Другой способ заключается в использовании ингибиторов нитрификации, химических веществ, которые подавляют способность микробов превращать аммиак в нитрат, препятствуя образованию N2O и удерживая азот в почве для использования растениями в течение более длительного периода времени.
Заботит ли вас состояние экологии? Если да, и если вы хотите сделать этот мир лучше, то наши курсы по профессиональной переподготовке в области экологии - идеальное для вас решение.