Hvorfor ozon udgør en udfordring for fødevaresikkerheden

Ozon er en velkendt og interessant gasart. Det betragtes som en "god" gas, når det er til stede i stratosfæren, hvor det danner ozonlaget, der sidder 15 til 30 kilometer over Jorden, og som beskytter liv mod skadelig ultraviolet stråling.

Men når de er til stede i det laveste atmosfæriske lag - troposfæren, som strækker sig 8 til 14 kilometer over jorden – ozon bliver en bekymring for menneskers og planters sundhed. Det er også den tredjevigtigste drivhusgas efter kuldioxid og metan. Der er betydelige beviser for, at ozon er en af ​​de mest fytotoksiske (giftige for planter) luftforurenende stoffer, forårsager betydelig skade på landbrugsafgrøder verden over.

En kombination af forurenende stoffer

Dette skyldes til dels, at ozon er en sekundær luftforurening:det udsendes ikke direkte, men dannes, når andre primære forurenende stoffer – hovedsageligt nitrogenoxider (NO _x ), kulilte (CO) og flygtige organiske forbindelser (VOC), som hovedsageligt udledes fra afbrænding af fossile brændstoffer i transport, industri og elproduktion – gennemgår fotokemiske reaktioner under solrige forhold.

Der kræves adskillige timer for at disse fotokemiske reaktioner kan forekomme, hvilket betyder, at ozonkoncentrationerne ofte er højere i modvind fra by- og industricentre.

Nogle vigtige landbrugsregioner beliggende tæt på by- og industricentre oplever forhøjede ozonkoncentrationer, disse omfatter det midtvestlige USA, store dele af det europæiske fastland, Sydasiens indo-gangetiske sletter, og Kinas kyst.

I disse regioner, ozonkoncentrationer bliver ofte høje nok til at påvirke afgrødens fysiologi, vækst og udbytte. Halvkugletransport af ozon og dets prækursorer kan også forekomme, således at emissioner på et kontinent påvirker koncentrationer i et andet, for eksempel, Nordamerikanske emissioner kan påvirke ozoninducerede udbyttetab i Europa.

Ozon trænger ind i plantebladene gennem stomata - porer, der letter gasudveksling - hvor det reagerer med cellulære komponenter, producerer en række kemiske reaktioner, der skaber stærk oxidativ stress. Skader spænder fra synlige blade skader såsom gulfarvning (klorose) og stipling og lokaliseret celledød (nekrose), til subtile fysiologiske ændringer såsom reduceret fotosyntese og for tidlig alderdom. Disse effekter reducerer i sidste ende afgrødeudbyttet.

En voksende bekymring

Ozonniveauet er fordoblet siden førindustriel tid på grund af menneskeskabte emissioner. På grund af streng luftkvalitetskontrol, de højeste ozonniveauer er faldet i løbet af de sidste par årtier i Europa og Nordamerika. Imidlertid, "baggrund ozon", som er ozonkoncentrationen i fravær af lokale menneskeskabte kilder, er steget globalt de seneste par år.

I udviklingslande, især Syd- og Østasien, ozonniveauerne er stigende, og denne tendens vil fortsætte i det mindste indtil 2030, medmindre emissioner af ozonprækursorer (NO _x og VOC'er) reduceres betydeligt.

Det er vigtigt at bemærke, at regioner, der oplever høje nuværende og fremtidige ozonniveauer, også har en fremtrædende position i globalt landbrug og fødevareproduktion og er sårbare over for fødevareusikkerhed.

Kina og Indien er vigtige eksempler på lande, hvor ozonforurening allerede truer afgrødeproduktionen. I Indien, op til 14 og 6 % udbyttetab i hvede og ris, henholdsvis, anslås at være forårsaget af ozon.

Vidtgående socioøkonomiske implikationer

Ozon føjer således endnu en faktor til den eksisterende sammenhæng mellem fattigdom, fejlernæring og klimaforandringer, der udfordrer fødevare- og ernæringssikkerheden i nogle af disse regioner. Det er også vigtigt at overveje, at ustabilitet i disse fødevaresystemer vil have vidtrækkende socioøkonomiske konsekvenser via ændringer i fødevarepriserne, landbrugsindkomster, forbrugeradfærd og ernæringsadgang for forskellige grupper i samfundet, herunder kvinder.

Undersøgelser viser, at afgrødetab på grund af miljøfaktorer ofte rammer landmændene ved at øge gælden og intensivere arbejdsbyrden samt ændre kønsrelationerne.

På samme tid, at lukke udbyttegab i eksisterende og fremtidige landbrugsregioner er afgørende for global fødevaresikkerhed.

Landmænd og politiske beslutningstagere undlader ofte at identificere luftforurening som en bidragyder til lavere afgrødeudbytte, og bekymringer om luftkvaliteten er fortsat fokuseret på byer og bycentre, hvor forhøjet forurening påvirker menneskers sundhed. Derfor, det er vigtigt, at medier, forskere og miljøaktivister går forrest til at nå ud til landmænd, offentlighed og politikere, og give dem bevis på risiko og skader og samarbejde om at forstå, hvor løsninger er nødvendige for at mindske ozonforurening og dens konsekvenser.

Integrering af ozonforurening

I erkendelse af disse udfordringer, forskere bør overveje at integrere ozonforurening i sæsonbestemte afgrødeudbytteprognoser. Forskere ved Stockholm Environment Institute er ved at udvikle værktøjer til vurdering af ozonrisiko og skader til afgrøder. En nylig rapport fremhæver betydningen af ​​ozonovervågningsnetværk i landdistrikter til vurdering af baggrundskoncentrationer af ozon og hyppigheden af ​​høje ozonepisoder.

Dette er særligt vigtigt, fordi overvågning af luftkvalitet generelt er fokuseret på byområder og semi-byområder. Denne rapport syntetiserede information fra 15 ozonovervågningsnetværk over hele verden, herunder det europæiske overvågnings- og evalueringsprogram, sammen med data indsamlet af individuelle forskere eller mindre regionale til nationale netværk.

Sådanne netværk vil muliggøre integration af oplysninger om ozonforurening med potentiale til at give tidlige advarsler om ozonepisoder (som ofte kan vare i dage til uger) og hjælpe landmændene med at minimere tab af afgrøder gennem passende forvaltningspraksis.

Forskning til udvikling af modstandsdygtige landbrugssystemer ville ideelt set integrere tilpasning for at undgå de værste virkninger fra ozonforurening sideløbende med klimaændringer gennem forbedret afgrødeforædling og agronomiske praksisser. Imidlertid, det er en absolut nødvendighed at forstå sammenhængene og interaktionerne mellem luftkvalitet, klima forandring, landbrug, madforsyning, og tilhørende socioøkonomiske implikationer på det lokale, regional og global skala for at skabe et komplet billede af problemet og derved tilbyde effektive løsninger.

Denne artikel blev oprindeligt publiceret på The Conversation. Læs den originale artikel.