Сонячне світло несподівано сприяє зростанню рівня N2O в атмосфері

Нове дослідження данських та іспанських вчених відкрило невідомий раніше механізм утворення закису азоту в поверхневих водах, що може пояснити зростання концентрації цього потужного парникового газу в атмосфері швидшими темпами, ніж прогнозувалося.

Забутий, але потужний чинник зміни клімату

Хоча вуглекислий газ (CO2) часто опиняється в центрі дискусій про зміну клімату, закис азоту (N2O) представляє не менш серйозну загрозу. Молекула N?O у 300 разів потужніша за CO? як парниковий газ, що робить її критично важливим фактором глобального потепління. Нещодавнє дослідження, опубліковане в журналі Science, виявило новий абіотичний шлях утворення N2O, що може суттєво впливати на кліматичні зміни.

На відміну від біологічних процесів, які раніше вважалися основним джерелом закису азоту у водних середовищах, новий шлях – фотохімоденітрифікація – відбувається під впливом сонячного світла без участі живих організмів. Дослідники виявили, що цей процес може виробляти N2O зі швидкістю, що перевищує традиційні біологічні методи.

Методологія та відкриття

Для дослідження науковці відібрали зразки води з прісноводних і прибережних морських систем. Вони помістили ці зразки у кварцові флакони та піддали їх впливу сонячного світла, спостерігаючи за виділенням закису азоту.

Щоб виключити участь мікробів у цьому процесі, дослідники додали до зразків біоцид HgCl?. Важливо, що це не вплинуло на утворення N2O, що підтвердило абіотичну природу процесу. Використовуючи ізотопні трекери, мічені азотом-15, вчені визначили, що нітрити є основним субстратом, який безпосередньо бере участь у фотохімоденітрифікації.

Експерименти показали пряму залежність між інтенсивністю ультрафіолетового випромінювання та кількістю виробленого закису азоту. Проте точні хімічні механізми цього процесу все ще залишаються не повністю зрозумілими та потребують додаткових досліджень.

Глобальні наслідки відкриття

Закис азоту потрапляє в атмосферу різними шляхами – від використання азотних добрив у сільському господарстві до природних процесів у ґрунтах і морських відкладеннях. Раніше вважалося, що мікроорганізми, такі як аміакоокислювальні бактерії та археї, є основними виробниками N?O в глобальному масштабі.

Проте рівень закису азоту в атмосфері зростає швидше, ніж прогнозувала Міжурядова група експертів з питань зміни клімату (МГЕЗК). Відкриття фотохімоденітрифікації може пояснити цю розбіжність, заповнюючи критичну прогалину в нашому розумінні кругообігу азоту.

Дослідники припускають, що цей шлях може бути особливо значущим у евтрофних прісноводних водоймах, прибережних регіонах та висхідних морських районах – ключових точках викидів N?O. Інтеграція цього нового механізму в кліматичні моделі може суттєво підвищити точність прогнозів та ефективність стратегій пом’якшення наслідків зміни клімату.

Для забезпечення повного розуміння глобальних наслідків відкриття необхідно провести подібні експерименти в різних географічних регіонах та екологічних умовах. Це дозволить краще оцінити внесок фотохімоденітрифікації в загальний баланс закису азоту в атмосфері та розробити більш точні моделі прогнозування кліматичних змін.