Naukowcy odkryli, że chociaż emisje azotu powstałe w wyniku działalności człowieka, np. stosowania nawozów i spalania paliw kopalnych, mogą ochłodzić klimat poprzez blokowanie światła słonecznego i promowanie wzrostu roślin, nad tymi korzyściami przeważają negatywne skutki, w tym zanieczyszczenie środowiska i zaostrzenie globalnego ocieplenia. Konieczne są pilne działania w celu ograniczenia emisji gazów cieplarnianych, ponieważ poleganie na efektach chłodzących azotu jest niewystarczające i szkodliwe dla środowiska. Źródło: SciTechDaily.com
Badanie pokazuje, że emisje azotu powodują ochłodzenie klimatu, ale ich ogólny wpływ na środowisko, w tym zanieczyszczenie i nasilenie globalnego ocieplenia, wymaga pilnej redukcji emisji gazów cieplarnianych.
Międzynarodowy zespół naukowców odkrył, że emisje azotu z nawozów i paliw kopalnych przyczyniają się do efektu chłodzenia netto klimatu. Ostrzegają jednak, że rosnący poziom azotu w atmosferze ma szkodliwy wpływ na środowisko i podkreślają pilną potrzebę ograniczenia emisji gazów cieplarnianych w celu zwalczania globalnego ocieplenia.
Opublikowane w NaturaW artykule stwierdzono, że reaktywny azot uwalniany do środowiska w wyniku działalności człowieka powoduje ochłodzenie klimatu o minus 0,34 wata na metr kwadratowy. Chociaż globalne ocieplenie posunęłoby się dalej bez udziału azotu wytwarzanego przez człowieka, ilość ta nie zrównoważyłaby poziomu gazów cieplarnianych podgrzewających atmosferę.
Artykułem kierował Instytut Maxa Plancka w Niemczech, a wzięli w nim udział autorzy z Uniwersytetu w Sydney. Orzeczenie to nadeszło dzień po tym, jak nowe dane pochodzące z unijnej usługi Copernicus ds. zmian klimatycznych wykazały, że niedziela 21 lipca była najgorętszym dniem odnotowanym w najnowszej historii.
Mechanizmy chłodzenia
Efekt chłodzenia netto występuje na cztery sposoby:
- Krótko żyjące tlenki azotu powstające w wyniku spalania paliw kopalnych zanieczyszczają atmosferę, tworząc drobne zawieszone cząstki, które osłaniają światło słoneczne, co z kolei chłodzi klimat;
- podobny efekt ma amoniak (związek na bazie azotu i wodoru) uwalniany do atmosfery w wyniku stosowania obornika i nawozów sztucznych;
- azot stosowany w uprawach pozwala roślinom na obfitszy wzrost, pochłaniając więcej CO2 z atmosfery, zapewniając efekt chłodzący;
- tlenki azotu odgrywają również rolę w rozkładzie metanu atmosferycznego, silnego gazu cieplarnianego.
Naukowcy ostrzegli, że zwiększenie ilości azotu atmosferycznego nie jest rozwiązaniem pozwalającym przeciwdziałać zmianom klimatycznym.
„Nawozy azotowe zanieczyszczają wodę, a tlenki azotu z paliw kopalnych zanieczyszczają powietrze. Dlatego zwiększanie zawartości azotu w atmosferze w celu przeciwdziałania zmianom klimatycznym nie jest akceptowalnym kompromisem ani rozwiązaniem” – powiedział profesor Federico Maggi z Instytutu Uniwersytet w SydneySzkoły Inżynierii Lądowej.
Sönke Zaehle z Instytutu Maxa Plancka powiedziała: „Może to brzmieć jak dobra wiadomość, ale należy pamiętać, że emisje azotu mają wiele szkodliwych skutków, na przykład dla zdrowia, różnorodności biologicznej i warstwy ozonowej. Obecne ustalenia nie są zatem powodem do ukrywania szkodliwych skutków, nie mówiąc już o postrzeganiu dodatkowego dopływu azotu jako środka walki z globalnym ociepleniem”.
Azot elementarny, który stanowi około 78 procent powietrza, jest neutralny dla klimatu, ale inne reaktywne związki azotu mogą mieć bezpośredni lub pośredni wpływ na globalny klimat – czasami ocieplając, a innym razem chłodząc. Podtlenek azotu (N2O) jest prawie 300 razy silniejszym gazem cieplarnianym niż CO2. Inne formy azotu stymulują powstawanie ozonu w troposferze, który jest silnym gazem cieplarnianym i przyspiesza globalne ocieplenie.
Profesor Maggi stwierdziła, że badanie było ważne, ponieważ pomogło zespołowi zrozumieć efekt netto rozkładu emisji azotu z rolnictwa.
„Ta praca jest niezwykłym przykładem tego, jak złożonych interakcji w skali planetarnej nie można uchwycić za pomocą uproszczonych narzędzi oceny. Pokazuje znaczenie opracowania modeli matematycznych, które mogą pokazać pojawienie się nieliniowy – lub nieproporcjonalne – skutki dla gleby, lądu i atmosfery” – stwierdził.
„Nawet jeśli wydaje się to sprzeczne z intuicją, reaktywny azot wprowadzany do środowiska, głównie jako nawozy rolnicze, może zmniejszyć całkowite ocieplenie. Jest to jednak niewielkie w porównaniu z redukcją emisji gazów cieplarnianych wymaganą do utrzymania planety w bezpiecznych i sprawiedliwych granicach operacyjnych.
„Narzędzia obliczeniowe nowej generacji pomagają zdobywać nową wiedzę w nauce o zmianach klimatycznych, ale zrozumienie nie wystarczy – musimy pilnie podjąć działania, aby zmniejszyć emisję gazów cieplarnianych”.
Uzyskanie całościowego zrozumienia wpływu azotu
Naukowcy określili ogólny wpływ azotu pochodzącego z działalności człowieka, najpierw analizując ilości różnych związków azotu, które trafiają do gleby, wody i powietrza.
Następnie wprowadzili te dane do modeli przedstawiających globalny obieg azotu i wpływ na obieg węgla, na przykład stymulację wzrostu roślin, a ostatecznie zawartość CO2 i metanu w atmosferze. Na podstawie wyników tych symulacji wykorzystali inny model chemii atmosfery do obliczenia wpływu emisji azotu spowodowanego przez człowieka na wymuszenie radiacyjne, czyli energię promieniowania uderzającą w metr kwadratowy powierzchni Ziemi w jednostce czasu.
Odniesienie: „Globalne skutki klimatyczne netto antropogenicznego reaktywnego azotu” autorstwa Cheng Gong, Hanqin Tian, Hong Liao, Naiqing Pan, Shufen Pan, Akihiko Ito, Atul K. Jain, Sian Kou-Giesbrecht, Fortunat Joos, Qing Sun, Hao Shi, Nicolas Vuichard, Qing Zhu, Changhui Peng, Federico Maggi, Fiona HM Tang i Sönke Zaehle, 24 lipca 2024 r., Natura.
DOI: 10.1038/s41586-024-07714-4
Badanie zostało sfinansowane przez Komisję Europejską, amerykańską Narodową Fundację Nauki, USDA CBG, Departament Skarbu USA, JSPS KAKENH oraz Biuro Badań Biologicznych i Środowiskowych Biura Naukowego Departamentu Energii Stanów Zjednoczonych.
