Daugelį metų taršos tyrimai buvo sutelkti į matomus ir nuolatinius šaltinius, pvz., kelių eismą ir pramoninius kaminus. Tačiau palydovinio stebėjimo pažanga leido išplėsti dėmesio sritį ir apimti gamtinius procesus, kurie daro įtaką oro sudėčiai. Šiame kontekste žemės ūkio dirvožemiai pradėjo figūruoti šiuose tyrimuose.
Norint tai geriau suprasti, svarbiausia yra gebėjimas matuoti, kaip emisijos kinta per dieną. Tai nėra nuolatinis išmetimas, bet dinamiškas procesas, kurį lemia šiluma, drėgmė ir žemės tvarkymas. Ši nauja perspektyva kelia svarbius klausimus apie žemės ūkio dirvožemių vaidmenį oro kokybei ir apie tai, kaip interpretuoti šiuos duomenis.
Naujas požiūris į taršos stebėjimą iš kosmoso
NASA sukurta priemonė TEMPO žymi posūkį atmosferos stebėjimo srityje. Nuo 2023 m. esanti geostacionarioje orbitoje, ji leidžia stebėti Šiaurės Ameriką su beprecedenčiu laiko skiriamuoju gebėjimu: kas valandą atliekami matavimai dienos metu.
Skirtingai nuo ankstesnių palydovų, kurie teikė vieną vaizdą per dieną, TEMPO teikia nuolatinę seką, rodančią teršalų kitimą.
Šis požiūris leido nustatyti greitus dujų, pvz., azoto dioksido (NO₂), kuris yra glaudžiai susijęs su kvėpavimo problemomis ir troposferinio ozono susidarymu, pokyčius.
Analizuodami šiuos svyravimus, mokslininkai nustatė, kad ne visi padidėjimai buvo susiję su miesto eismu ar pramonės šaltiniais, todėl buvo atidžiau išnagrinėtos didelės kaimo vietovės, kuriose vyrauja žemės ūkio paskirties dirvožemis.
Žemės ūkio paskirties dirvožemis ir jo generuojamos azoto oksido emisijos
Vienas iš labiausiai analizuotų atvejų įvyko Red River Valley regione, kuriame vykdoma intensyvi žemės ūkio veikla. Matavimai parodė, kad anksti ryte NO₂ lygis buvo normalus, sutampantis su miesto mobilumu.
Tačiau nuo vidurdienio vertės žymiai padidėjo vietovėse, esančiose toli nuo didelių gyventojų centrų.
Paaiškinimas slypi po paviršiumi. Žemės ūkio paskirties dirvožemis dažnai tręšiamas azotu turinčiais trąšomis, siekiant padidinti derlių. Kai temperatūra pakyla ir yra tam tikras drėgnumas, dirvožemyje esantys mikroorganizmai suaktyvėja ir paverčia azotą dujomis, kurios išsiskiria į atmosferą.
TEMPO patvirtino, kad šis procesas suaktyvėja dėl saulės spindulių ir pasiekia aukščiausią lygį vidurdienį.
Saulės, temperatūros ir drėgmės vaidmuo žemės ūkio dirvožemyje
Kas valandą atliekami stebėjimai parodė, kad emisijos nėra vienodos. Jos veikia kaip labai ryškus dienos ciklas, kuriame saulė veikia kaip trigeris.
Kuo dirvožemis šiltesnis, tuo didesnė mikrobų veikla ir, atitinkamai, tuo didesnis azoto oksidų išsiskyrimas.
Kai temperatūra dienos pabaigoje nukrinta, išmetamųjų teršalų kiekis taip pat sumažėja.
Dėl šio reiškinio žemės ūkio dirvožemis tampa kintamu taršos šaltiniu, kurį sunku aptikti tradiciniais metodais. Lemiamu veiksniu yra šilumos, drėgmės ir neseniai panaudotų trąšų derinys.
NASA tyrime paskelbti duomenys rodo, kad nedideli meteorologiniai pokyčiai per kelias valandas gali sukelti reikšmingus išmetamųjų dujų kiekio pokyčius.
Šio atradimo reikšmė sveikatai, žemės ūkiui ir aplinkos valdymui
Šis atradimas turi reikšmę ne tik mokslo srityje. Žinant dienos laiką, kai žemės ūkio dirvožemis išmeta daugiausia teršalų, galima sukurti tikslesnius oro kokybės modelius ir patobulinti įspėjimo sistemas. Iki šiol daugelio teršalų koncentracijos piko kaimo vietovėse nebuvo galima aiškiai paaiškinti vien tik miesto šaltiniais.
Be to, ši informacija atveria galimybes tikslesniam trąšų naudojimui. Pritaikant trąšų naudojimo laiką ir sąlygas, būtų galima sumažinti azoto nuostolius, o tai turėtų teigiamą poveikį tiek ekonomikai, tiek aplinkai.
Instituciniu požiūriu, galimybė gauti duomenis beveik realiuoju laiku palengvina sprendimų priėmimą ir politikos planavimą, susijusį su visuomenės sveikata ir žemės ūkio tvarumu.
Už TEMPO misiją atsakingi asmenys pareiškime pabrėžia, kad atvira prieiga prie šių duomenų leis atlikti tolesnius tyrimus ir užpildyti žinių apie taršos kilmę ir raidą spragas. Taigi, nuolatinis stebėjimas rodo, kad žemės ūkio dirvožemis nėra pasyvus elementas, o svarbus veiksnys kasdienėje atmosferos dinamikoje.
