Nitrogenoxid, en kraftig drivhusgas, er på vej op fra havets døde zoner

I oktober 2019, Jeg satte sejl med et hold videnskabsmænd ombord på det canadiske kystvagtfartøj John P. Tully i det nordøstlige Stillehav, ud for Vancouver Islands kyst. Kæmper hårdt hav og mangel på søvn, vi brugte det meste af en uge på at arbejde skulder-til-skulder i et lille stand-up køleskab, analysere havbundens sedimenter for at lære mere om virkningerne af iltfattige forhold på dybhavsmiljøer.

Når organismer dør, de synker gennem vandsøjlen, forbruger ilt i havet under overfladen, når de nedbrydes. Dette fører til bånd af iltfattigt vand kaldet iltminimumszoner, eller "døde zoner".

Disse barske miljøer er ubeboelige for de fleste organismer. Selvom de forekommer naturligt i nogle områder, Døde zoner opstår ofte efter gødning og spildevandsvask nedstrøms ind i kystområder, gnistende algeopblomstring, som derefter dør og nedbrydes.

Artikel i Science om faldende ilt i det globale hav og kystnære farvande, resultat af klimaændringer og menneskelige aktiviteter. Havene fodrer> 500 millioner mennesker og mindst 500 døde zoner er blevet rapporteret nær kyster, op fra færre end 50 i 1950 https://t.co/NBohXhtkaI pic.twitter.com/VLKA4PbHmO

— Manolis Kogevinas (@KogevinasM) 5. januar, 2018

En af vores undersøgelser fra den ekspedition antydede, at sedimenterne under iltfattigt vand er en betydelig kilde til lattergas (N ₂ O). Denne gas frigives til atmosfæren, når dybt vand stiger op til overfladen i en proces kendt som upwelling.

Nitrogenoxid, mere almindeligt kendt som "lattergas, "er en potent drivhusgas, 300 gange stærkere end kuldioxid. Globale emissioner af N ₂ O stiger som følge af menneskelige aktiviteter, der stimulerer dens produktion.

N ₂ O hotspots

Havene står i øjeblikket for omkring 25 procent af det globale N ₂ O emissioner, og forskere arbejder på at forbedre estimater af marine bidrag. Mest forskning har fokuseret på iltminimumszoner, som er kendt som hotspots af N ₂ O emissioner.

Opvarmning af havet på grund af klimaændringer driver udvidelsen af ​​marine iltminimumszoner globalt. Dette har ført til spekulationer om, at N ₂ O-emissioner fra havene vil fortsætte med at stige og yderligere accelerere klimaændringerne. Vores resultater indikerer, at endnu mere N ₂ O-produktion kan forventes, hvor disse vand med lavt iltindhold er i kontakt med havbunden.

Kvælstof er en væsentlig bestanddel for livet på Jorden og findes i miljøet i mange forskellige former. Specialiserede grupper af encellede mikrober bruger nitrogenholdige forbindelser, såsom ammonium og nitrat, for energi til at drive cellulære funktioner. Disse metaboliske reaktioner medierer omdannelsen af ​​nitrogen mellem dets forskellige tilstande i miljøet, hvorunder N ₂ O kan sive ud i miljøet som et biprodukt.

Bortset fra dets virkninger som drivhusgas, N ₂ O er også det overvejende ozonlagsnedbrydende stof, der udsendes til atmosfæren.

Mangrover som N ₂ O banker

Vores team rejste til Bermuda i efteråret 2020 for at måle N ₂ O-emissioner i en uberørt mangroveskov i samarbejde med Bermuda Institute of Ocean Sciences. Disse sedimenter var mere lavvandede og tilgængelige for snorklere, hvilket gav os mulighed for grundigt at undersøge deres rolle i N ₂ O cykling under forskellige miljøforhold.

Vi fandt ud af, at havbundssedimenterne i Bermuda-mangroverne faktisk forbrugte N ₂ O fra det overliggende havvand. Lignende N ₂ O "vaske" er tidligere blevet beskrevet i andre uberørte systemer, herunder flodmundinger, mangrover og endda terrestrisk jord.

Disse områders evne til at tegne N ₂ O fra atmosfæren er knyttet til koncentrationerne af nitrogenholdige næringsstoffer i miljøet. Dinitrogenoxidproduktionen hæmmes, når disse nitrogenholdige næringsstoffer er mangelfulde. Når næringsstofniveauet er tilstrækkeligt lavt, marine habitater kan fungere som nettoforbrugere af N ₂ O.

Sedimenter, der fungerer som N ₂ O-dræn kan også fungere som nettokilder til N ₂ O til atmosfæren, når den udsættes for øget kvælstofbelastning fra landbrugsafstrømning og byspildevand. Ja, mangrover og andre kystnære økosystemer, der oplever vedvarende tilførsler af opløst nitrogen, har tendens til at være store N ₂ O udsender.

I hvilket omfang uberørte miljøer kan tjene som buffere mod stigninger i atmosfærisk N ₂ O-koncentrationerne er stadig usikre. De fleste undersøgelser til dato har fokuseret på tætbefolkede og stærkt forstyrrede regioner i Europa og Asien, som fungerer som kilder til N ₂ O. Dette efterlader meget at lære om rollen som uberørte marine habitater som N ₂ O-dræn og deres overordnede indflydelse på globale N ₂ O budgetter.

Målrettet gødning

Selvom det reducerer fremtidige marine N ₂ O-emissioner afhænger af det mere komplekse problem med at bremse væksten og spredningen af ​​marine iltminimumszoner, handlinger for at bevare og genoprette uberørte kystmiljøer er gennemførlige indgreb, der kan implementeres på kort sigt.

På nuværende tidspunkt menneskelig landbrugspraksis tegner sig for over to tredjedele af det globale N ₂ O emissioner. Som resultat, stor opmærksomhed har været rettet mod at reducere mængden af ​​overskydende kvælstof tilført landbrugsjord via gødning. Da næringsstoffer, der ikke optages af planter, ofte ender i vandskel, der dræner ud i havet, politikker, der adresserer overforbrug af gødning, vil også gavne tilstødende akvatiske økosystemer.

Imidlertid, yderligere reduktion af havemissioner vil kræve en mangefacetteret tilgang, der også adresserer kystudvikling og spildevandsbortskaffelsespraksis i stærkt påvirkede områder.

FN har erklæret 2021 som starten på et årti med havvidenskab for bæredygtig udvikling. Det har aldrig været mere aktuelt at beskrive den vitale forbindelse mellem have og klimaændringer end nu.

Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons-licens. Læs den originale artikel.