Исследование, проведенное в Университете Индианы, показало, что деревья влияют на то, может ли почва удалять или выбрасывать газы, которые вызывают смог, кислотные дожди и проблемы с дыханием.

Химические вещества, известные как реактивные оксиды азота, производятся почвенными бактериями, которые питаются природным аммонием, а также азотными удобрениями из промышленных и сельскохозяйственных источников, которые попадают в почву из атмосферы.

Об исследовании сообщается 18 января в Известиях Национальной академии наук .

«Это исследование имеет глубокие последствия для будущего качества воздуха», — сказал Джонатан Рафф, доцент в Школе общественных и экологических вопросов в Блумингтоне. «Человеческая деятельность, такая как тушение пожаров, использование удобрений и изменение климата , заставляет население лесов переходить от древостоев, почва которых не выделяет эти газы, к тем, которые это делают.

«Реактивные газы оксида азота от сжигания ископаемого топлива были хорошо ограничены за последние несколько десятилетий благодаря эффективной политике», — добавил он. «Однако наше исследование показывает, что по мере изменения лесов мы можем ожидать более высокие фоновые уровни оксидов азота, что может затруднить достижение некоторыми регионами национальных стандартов качества атмосферного воздуха для оксидов азота и озона».

Лаборатория Рафа является одним из немногих университетских учреждений в стране, способных точно измерять химически активные оксиды азота, выбрасываемые из почвы. Газы включают оксид азота, диоксид азота и азотную кислоту.

«В лесах эти газы действительно находятся под радаром, отчасти потому, что их так трудно обнаружить», — сказал Райан Мушински, исследователь докторской диссертации в IU, который руководил исследованием. «Многие люди просто не думают о почве как о существенном производителе вредных химических веществ для воздуха».

Хотя известно, что определенные типы окисляющих аммиак бактерий могут выделять реактивный азот из почвы, исследователи из IU обнаружили, что деревья можно разделить на две группы: те, которые усиливают активность бактерий, выделяющих оксид азота, и те, которые этого не делают.

Виды деревьев, которые способствуют выбросу оксидов азота, включают клен, сассафрас и тополь тюльпана. Рост этих деревьев выталкивает другие виды, такие как дуб, бук и гикори, чьи связанные микробы поглощают реактивные оксиды азота, а не выделяют их.

Исследование, которое является первым для выявления лесных районов в США, которые выделяют химически активные оксиды азота на основе типов почв, было проведено благодаря обзору данных о почве с 78 000 лесных участков по всей стране из Программы инвентаризации и анализа лесов Службы лесов США. Этот анализ стал возможным отчасти благодаря работе под руководством Ричарда Филлипса, доцента факультета биологии Колледжа искусств и наук Блумингтонского университета, который является соавтором исследования. Филлипс является пионером исследований, которые связывают определенные виды деревьев с конкретными типами почв на основе их подземных грибковых сетей.

Согласно новому исследованию , в штатах Индиана, Иллинойс, Мичиган, Кентукки и Огайо ожидается самый высокий уровень выбросов оксидов азота из лесной почвы. Более высокие выбросы также ожидаются в лесах вдоль реки Миссисипи и некоторых регионах восточной части США.

Азот оксидных концентраций регулируются в соответствии с Законом о чистом воздухе, а также по охране окружающей среды регулярно контролирует их уровни. Но Мушински сказал, что нынешних правил недостаточно, чтобы ограничить рост выбросов в почву, поскольку стандарты качества воздуха не регулируют использование удобрений или осаждение азота.

В дополнение к регулированию загрязнения, он предлагает, чтобы пересмотренная политика управления земельными ресурсами, допускающая более широкое использование контролируемых ожогов, могла замедлить постепенное изменение состава леса . Эти пожары — эффективный способ уничтожения древесных пород, которые способствуют почве, которая выделяет химически активные газы азота .

«Это сложно, потому что людям действительно нравятся деревья, такие как клены и тополя», — сказал он. «Но без большей информированности или политических изменений мы не увидим сокращения вредных газов, которые они поощряют».

Эта работа относится к программе «Подготовлено к изменениям в окружающей среде» — второй инициативе Grand Challenges Университета Индианы, которая объединяет широкую двухпартийную коалицию правительственных, деловых, некоммерческих и общественных лидеров, чтобы помочь Индиане лучше подготовиться к вызовам, которые экологические изменения ставят перед государством. экономика, здоровье и средства к существованию.