Новое исследование Университета Восточной Финляндии впервые представляет изотопный отпечаток закиси азота, вырабатываемой арктическими почвами. Это открытие открывает новые возможности для прогнозирования будущих тенденций содержания закиси азота в атмосфере, а также для определения мер по смягчению последствий изменения климата в Арктике, регионе, который особенно чувствителен к изменению климата..
Закись азота (N2O) является мощным парниковым газом, а также вторым по значимости фактором разрушения озонового слоя в стратосфере. Он естественным образом вырабатывается почвами, при этом сельскохозяйственные почвы и почвы тропических лесов являются основными источниками N2O в атмосферу. До недавнего времени ученые предполагали, что выбросы закиси азота были незначительными в регионах с более холодным климатом, таких как Арктика и субарктика.
Это предположение, однако, было опровергнуто учеными из Университета Восточной Финляндии десять лет назад, когда они обнаружили, что голые поверхности торфа в торфяниках вечной мерзлоты выделяют большое количество N2 O, несмотря на общую лимитированность азота тундровых экосистем. С тех пор выбросы N2O и лежащие в их основе процессы стали предметом многочисленных исследований, а также дискуссий.
В новом исследовании исследователи из Университета Восточной Финляндии вместе с коллегами из Венесуэльского института научных исследований (IVIC) и Калифорнийского университета в Беркли изучают изотопный состав и потенциальные источники выбрасываемой закиси азота. почвами субарктической тундры. Исследование открывает новые горизонты в полярной науке, а используемый подход устанавливает наследие данных и методологий, которые потенциально могут связать арктическую экосистему с глобальным циклом N2O.
В ходе исследования исследователи изучили изотопы азота и кислорода в образцах N2O, взятых из вечномерзлых торфяников на северо-западе России. Используя анализ «предпочтения сайта», ученые также определили конкретные изотопы, занимающие два разных сайта азота в молекуле закиси азота. В исследовании впервые представлен изотопный отпечаток N2O, продуцируемый почвами арктической тундры, что способствует пониманию N2O производственных механизмов в этой малоизученной среде.
Поскольку различные микробные процессы оставляют различные изотопные отпечатки на закиси азота, исследователи также надеялись выяснить относительное количество закиси азота, выделяемой различными микробами, перерабатывающими азот, в почвах тундры. Результаты показывают, что выбросы N2O из обнаженных тундровых торфяных почв могут быть связаны с нитрифицирующей денитрификацией, микробным процессом, который трансформирует аммиак (NH4) в N2 в несколько этапов, один из которых производит закись азота. Однако в исследуемом году выбросы N2O были низкими по сравнению с предыдущими годами, и причины высоких выбросов до сих пор неясны. Изотопные данные не были достаточно убедительными, и даже изощренная техника определения местоположения не давала достаточно информации, чтобы определить относительную роль различных микробов.
Тем не менее, полученные данные представляют ценность, поскольку данные об изотопном закиси азота в Арктике и субарктике чрезвычайно редки. Полученные данные могут помочь в прогнозировании будущих тенденций содержания закиси азота в атмосфере и в определении мер по смягчению последствий в Арктике, регионе, который особенно чувствителен к изменению климата. В будущем повышенные выбросы N2O из естественных почв, таких как субарктическая тундра, могут маскировать изотопный эффект, вызванный действиями по смягчению последствий, осуществляемыми в сельском хозяйстве.
Выводы были опубликованы в Global Biogeochemical Cycles.