Исследование Университета Индианы показало, что деревья влияют на способность почвы удалять или выделять газы, вызывающие смог, кислотные дожди и проблемы с дыханием.
Химические вещества, известные под общим названием реактивные оксиды азота, производятся почвенными бактериями, которые питаются естественным аммонием, а также азотными удобрениями из промышленных и сельскохозяйственных источников, которые попадают в почву из атмосферы.
Об исследовании сообщается 18 января в Proceedings of the National Academy of Sciences.
«Это исследование имеет серьезные последствия для качества воздуха в будущем», - сказал Джонатан Рафф, доцент Школы общественных и экологических вопросов Университета Блумингтона. «Деятельность человека, такая как тушение пожаров, использование удобрений и изменение климата, приводит к тому, что лесные популяции перемещаются с насаждений деревьев, почвы которых не выделяют эти газы, на те, которые выделяют эти газы.
«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 высоких фоновых уровней оксидов азота, что может затруднить для некоторых регионов достижение Национальных стандартов качества атмосферного воздуха по оксидам азота и озону».
Лаборатория Раффа является одним из немногих университетских учреждений в стране, способных точно измерять реактивные оксиды азота, выделяемые из почвы. Газы включают оксид азота, диоксид азота и азотистую кислоту.
«В лесах эти газы действительно незаметны, отчасти потому, что их очень трудно обнаружить», - сказал Райан Мушински, научный сотрудник IU, который руководил исследованием. «Многие люди также просто не думают о почве как о значительном производителе вредных химических веществ в воздухе».
Хотя известно, что некоторые виды бактерий, окисляющих аммиак, 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 не 't.
К деревьям, способствующим высвобождению оксидов азота, относятся клен, сассафрас и тюльпановый тополь. Рост этих деревьев вытесняет другие виды, такие как дуб, бук и гикори, микробы которых поглощают реактивные оксиды азота, а не выделяют их.
Исследованию, которое впервые определило лесные регионы в США, выделяющие реактивные оксиды азота в зависимости от типа почвы, способствовал обзор данных о почве с 78 000 лесных участков по всей стране от Лесной службы Министерства сельского хозяйства США. Программа инвентаризации и анализа лесов. Анализ стал возможен отчасти благодаря работе под руководством Ричарда Филлипса, доцента биологического факультета Блумингтонского колледжа искусств и наук, который является соавтором исследования. Компания Phillips стала пионером в исследованиях, которые связывают определенные виды деревьев с определенными типами почвы на основе их подземных грибковых сетей.
Согласно новому исследованию, штаты Индиана, Иллинойс, Мичиган, Кентукки и Огайо, как ожидается, будут иметь самые высокие выбросы оксидов азота из лесной почвы. Более высокие выбросы также ожидаются от лесов вдоль реки Миссисипи и некоторых регионов восточной части США
Концентрации оксидов азота регулируются Законом о чистом воздухе, и Агентство 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 предполагает, что пересмотренная политика управления земельными ресурсами, разрешающая более широкое использование контролируемых сжиганий, может замедлить постепенное изменение состава леса. Эти пожары являются эффективным способом уничтожения видов деревьев, способствующих загрязнению почвы химически активными азотными газами.
"Это сложно, потому что людям очень нравятся такие деревья, как клены и тополя", - сказал он. «Но без большей осведомленности или изменений в политике мы не увидим сокращения вредных газов, которые они поощряют».
Эта работа связана с инициативой «Подготовка к изменению окружающей среды», второй из инициатив «Большие вызовы» Университета Индианы, которая объединяет широкую двухпартийную коалицию правительства, бизнеса, некоммерческих организаций и общественных деятелей, чтобы помочь Индиане лучше подготовиться к вызовам, которые экологические изменения приносят в экономику, здоровье и средства к существованию государства.