Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
Sign in to follow this  
KopalniaWiedzy.pl

W ocieplającym się świecie rośliny mogą... pogorszyć jakość powietrza

Recommended Posts

W miarę wzrostu globalnych temperatur drzewa będą emitowały więcej izoprenu, który pogorszy jakość powietrza, wynika z badań przeprowadzonych na Michigan State University. Do takich wniosków doszedł zespół profesora Toma Sharkeya z Plant Resilience Institute na MSU. Naukowcy zauważyli, że w wyższych temperaturach drzewa takie jak dąb czy topola wydzielają więcej izoprenu. Mało kto słyszał o tym związku, tymczasem jest to drugi pod względem emisji węglowodór trafiający do atmosfery. Pierwszym jest emitowany przez człowieka metan.

Sharkey bada izopren od lat 70., kiedy był jeszcze doktorantem. Rośliny emitują ten związek, gdyż pozwala on im radzić sobie z wysoką temperaturą i szkodnikami. Problem w tym, że izopren, łącząc się z zanieczyszczeniami emitowanymi przez człowieka, znacznie pogarsza jakość powietrza. Mamy tutaj do czynienia z pewnym paradoksem, który powoduje, że powietrze w mieście może być mniej szkodliwe niż powietrze w lesie. Jeśli bowiem wiatr wieje od strony miasta w stronę lasu, unosi ze sobą tlenki azotu emitowane przez elektrownie węglowe i pojazdy silnikowe. Tlenki te trafiając do lasu wchodzą w reakcję z izoprenem, tworząc szkodliwe i dla roślin, i dla ludzi, aerozole, ozon i inne związki chemiczne.

Sharkey prowadził ostatnio badania nad lepszym zrozumieniem procesów molekularnych, które rośliny wykorzystują do wytwarzania izoprenu. Naukowców szczególnie interesowała odpowiedź na pytanie, czy środowisko wpływa na te procesy. Skupili się zaś przede wszystkim na wpływie zmian klimatu na wytwarzanie izoprenu.

Już wcześniej widziano, że niektóre rośliny wytwarzają izopren w ramach procesu fotosyntezy. Wiedziano też, że zachodzące zmiany mają znoszący się wpływ na ilość produkowanego izoprenu. Z jednej powiem strony wzrost stężenia CO2 w atmosferze powoduje, że rośliny wytwarzają mniej izoprenu, ale wzrost temperatury zwiększał jego produkcję. Zespół Sharkeya chciał się dowiedzieć, które z tych zjawisk wygra w sytuacji, gdy stężenie CO2 nadal będzie rosło i rosły będą też temperatury.

Przyjrzeliśmy się mechanizmom regulującym biosyntezę izoprenu w warunkach wysokiego stężenia dwutlenku węgla. Naukowcy od dawna próbowali znaleźć odpowiedź na to pytanie. W końcu się udało, mówi główna autorka artykułu, doktor Abira Sahu.
Kluczowym elementem naszej pracy jest zidentyfikowanie konkretnej reakcji, która jest spowalniana przez dwutlenek węgla. Dzięki temu mogliśmy stwierdzić, że temperatura wygra z CO2. Zanim temperatura na zewnątrz sięgnie 35 stopni Celsjusza, CO2 przestaje odgrywać jakikolwiek wpływ. Izopren jest wytwarzany w szaleńczym tempie, mówi Sharkey. Podczas eksperymentów prowadzonych na topolach naukowcy zauważyli też, że gdy liść doświadcza wzrostu temperatury o 10 stopni Celsjusza, emisja izoprenu rośnie ponad 10-krotnie.

Dokonane odkrycie można już teraz wykorzystać w praktyce. Chociażby w ten sposób, by w miastach sadzić te gatunki drzew, które emitują mniej izoprenu. Jeśli jednak naprawdę chcemy zapobiec pogarszaniu się jakości powietrza, którym oddychamy, powinniśmy znacząco zmniejszyć emisję tlenków azotu. Wiatr wiejący od strony terenów leśnych w stronę miast będzie bowiem niósł ze sobą izopren, który wejdzie w reakcje ze spalinami, co pogorszy jakość powietrza w mieście.


« powrót do artykułu

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Afryka od dekad traci lasy. Głównie z powodu intensywnego rolnictwa, pozyskiwania drewna oraz produkcji węgla drzewnego. Jednak niedawne analizy zdjęć satelitarnych prowadzonych przy użyciu sztucznej inteligencji wykazały, że coraz więcej drzew pojawia się poza terenami leśnymi. Wiele z nich rośnie na polach indywidualnych rolników, którzy odrzucają porady agencji rządowych i pomocowych zalecające im wycinkę drzew, gdyż utrudniają uprawę ziemi. Rolnicy pozwalają drzewom odrastać. To poprawia jakość gleby, zwiększa plony, dostarcza rolnikom owoców, drewna i żywności dla zwierząt. W efekcie poprawia jakość życia całych rodzin.
      Na zdjęciach satelitarnych widać, jak wielkie obszary należące do licznych indywidualnych rolników zmieniają barwę z brązowej na zieloną. I widać to od Senagalu po Niger i od Etiopii po Malwi. Takie wyniki dała pierwsza analiza satelitarna afrykańskiej roślinności, na której widać pojedyncze drzewa poza lasami. Wykazała ona, że co najmniej 29% afrykańskich drzew rośnie na terenach, które nie są klasyfikowane jako lasy. I nie są to drzew na plantacjach, a głównie naturalne drzewa, które wysiały się na sawannach, pastwiskach i polach uprawnych.
      Lasy pokrywają 21% powierzchni Afryki. Głównie znajdują się w Basenie Kongo. To tam znajduje się największy, po amazońskim, las deszczowy Ziemi. Jeśli teraz dodamy do tego drzewa poza lasami, okaże się, że pokrywają one 30% Afryki. A to nie wszystko. Badania nie były bowiem w stanie zarejestrować małych drzew.
      Obserwacje satelitarne potwierdzają to, co naukowcy od pewnego czasu podejrzewali. Chris Reij w World Resources Institute na własne oczy widział, że miliony rolników w Nigrze, Mali i Etiopii pozwalają rosnąć drzewom, które jeszcze niedawno były bezwzględnie tępione. Obecne szeroko zakrojone badania dodają wiarygodności analizom przeprowadzonym niedawno przez Graya Tappana, geografa z U.S. Geological Survey. W maju na podstawie zdjęć satelitarnych obejmujących fragmenty Afryki oszacował on, że w Afryce Subsaharyjskiej rolnicy pozwolili rosnąć ok. 1,4 miliardowi drzew. To trzykrotnie więcej niż pokazały obecne zautomatyzowane badania.
      Odradzanie drzew rozpoczęli rolnicy z południowego Nigru. Tam drzewa tradycyjnie znajdowały się na polach, były częścią prekolonialnego systemu uprawy. Korzenie tych drzew wciąż tkwią w ziemi. Jednak od czasów kolonialnych rolnicy są zachęcani, by wycinać drzewa i nie dopuszczać do pojawienia się nowych. W latach 80. naukowcy zaczęli coraz częściej mówić o pustynnieniu Afryki. Uważano, że wiele terenów zmieni się w pustynie. Wtedy rolnicy wzięli sprawy w swoje ręce. Przestali słuchać ekspertów i tych rządowych i tych zagranicznych. Coraz częściej pozwalali, by drzewa odrastały. Podobno wszystko zaczęło się od tego, gdy do jednej wsi wrócili dwaj młodzi rolnicy, którzy w porze suchej pracowali w odległej kopalni. Już rozpoczęła się pora deszczowa, więc nie chcieli tracić czasu na oczyszczanie swoich pól z odrastających drzew i rozpoczęli uprawę roślin. Kilka miesięcy później okazało się, że mają lepsze plony niż sąsiedzi. W kolejnym roku inni rolnicy z tej wsi również nie usunęli odrastających drzewek. Z czasem wieść się rozniosła i kolejne wsie przestały słuchać rad o konieczności wycinania drzew.
      Powrót do tradycyjnych metod uprawy jest spektakularny. Reji mówi, że gdy w 2004 roku jechał ze stoli Nigru na południe wszędzie widział drzewa. Jeszcze 20 lat wcześniej ich nie było. To właśnie wtedy postanowił bliżej przyjrzeć się temu zjawisku. To samo zaobserwował w południowym Mali pomiędzy dwoma największymi miastami kraju. Tam niemal wszędzie rośnie las na polach uprawnych, mówi. Zaś przy granicy z Burkina Faso obserwował wielki piękny park z drzewami młodszymi niż 20 lat.
      Rolników szczególnie cieszy Faidherbia albida, drzewo z rodziny bobowatych. Na początku pory deszczowej zrzuca ono liście, użyźniając glebę i zwiększając plony. Wchodzi wówczas w stan uśpienia, więc nie konkuruje z roślinami uprawnymi o składniki odżywcze i wodę.
      Podobne spostrzeżenia ma wspomniany już Gray Tappan z US Geological Survey. W latach 80. współtworzył, wciąż najdokładniejszą, mapę roślinności Senegalu. W ubiegłym roku wrócił na miejsca swoich badań i stwierdził, że pola uprawne są pełne drzew. To olbrzymi sukces, który dowodzi, że drzewa mogą regenerować się bardzo szybko, nawet w regionach o niskich opadach.
      Niezwykłe widoki czekały też na naukowców w Etiopii. Jadąc 200 kilometrów na południe od miasta Hawassa mieli wrażenie, jakby podróżowali przez las. Co interesujące, w regionach o największym zagęszczeniu ludności występowało też największe zagęszczenie drzew. Dzieje się tak dlatego, że tam rolnicy mają mniejsze pola więc muszą uzyskiwać większe plony. A te zapewnia im gęstsza pokrywa drzew.
      Tappan szacuje, że drzewa rosną na 40% pól uprawnych w Mali i Burkina Faso, 50% pól w Nigrze, 65% w Senegalu i 70% w Malawi. Dzięki niewielkim rolnikom obszar Sahelu stał się miejscem, który więcej węgla przechwytuje niż emituje do atmosfery.
      Z badań wynika, że Afryka ma znacznie więcej drzew, niż dotychczas sądzono. A wiele z nich to drzewa młode, które regenerowały się naturalnie na polach niewielkich rolników, a ci pozwolili im rosnąć, zwiększając dzięki temu plony i poprawiając jakość życia swoich rodzin. Przy okazji zaś drzewa te przechwytują dwutlenek węgla, spowalniając tempo globalnego ocieplenia.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Pierwsze ogólnoświatowe badania zanieczyszczeń pyłem zawieszonym PM2.5 wykazało, że jedynie na 0,18% powierzchni Ziemi stężenie pyłu zawsze jest niższe niż określona przez WHO granica bezpieczeństwa. A czystym powietrzem oddycha zwykle tylko 0,001% ludzkości.
      Autorzy badań, naukowcy z kanadyjskiego Monash University zauważyli również, że o ile w ciągu dwóch pierwszych dekad XXI wieku stężenie PM2.5 w powietrzu nad Europą i Ameryką Północną zmniejszyło się, to wzrosło nad Azją Południową, Australią, Nową Zelandią, Ameryką Południową i Karaibami. Średnio globalnie normy PM2.5 są przekroczone przez 70% roku.
      Za pomocą metod maszynowego uczenia zintegrowaliśmy wiele danych meteorologicznych i geologicznych, by ocenić dzienną koncentrację PM2.5 na obszarach o wymiarach 10x10 kilometrów obejmujących całą planetę. Braliśmy pod uwagę lata 2000-2019 i skupiliśmy się na miejscach, gdzie poziom PM2.5 przekraczał 15 µg/m3, czyli poziom bezpieczeństwa określony przez WHO. Trzeba dodać, że poziom ten budzi kontrowersje, mówi główny autor badań Yuming Guo.
      Naukowcy zauważyli też, że globalna ilość PM2.5 nieco spadła w badanym okresie. Do roku 2019 koncentracja pyłów powyżej 15 µg/m3 utrzymywała się przez ponad 70% dni w roku, ale na południu i wschodzie Azji było to ponad 90% dni.
      Średnia globalna koncentracja w latach 2000–2019 wynosiła w skali globu 32,8 µg/m3. Najwyższa była zaś w na wschodzie (50,0 µg/m3) i południu (37,2 µg/m3) Azji. Na trzecim miejscu znajdowała się północna Afryka ze średnim stężeniem 30,1 µg/m3. Najniższe średnie roczne stężenia zanotowano zaś w Australii i Nowej Zelandii (8,5 µg/m3), Oceanii (12,6 µg/m3) oraz Ameryce Południowej (15,6 µg/m3).

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Przemysł produkcji stali jest odpowiedzialny za około 10% antropogenicznej emisji węgla do atmosfery. Gdyby przemysł ten stanowił oddzielne państwo byłby 3. – po Chinach i USA – największym emitentem CO2. Przedstawiciele firmy Electra z Boulder twierdzą, że opracowali praktycznie bezemisyjny proces elektrochemicznej produkcji stali, a pozyskany w ten sposób materiał nie będzie droższy od wytworzonego metodami tradycyjnymi.
      Aż 90% CO2 emitowanego w procesie produkcji stali powstaje podczas wytopu żelaza z rudy. Dlatego też, jeśli chcemy mówić o dekarbonizacji procesu produkcji stali, mówimy o dekarbonizacji wytopu, stwierdza prezes i współzałożyciel Elektry, Sandeep Nijhawan.
      Electra opracowała „elektrochemiczny proces hydrometalurgiczny”, dzięki któremu zawarty w rudzie tlenek żelaza jest redukowany do żelaza w temperaturze 60 stopni Celsjusza. Nie trzeba przy tym spalać węgla. Najpierw ruda jest rozpuszczana w specjalnym roztworze kwasów. To znany proces hydrometalurgiczny, który stosowany jest np. podczas produkcji miedzi czy cynku. Jednak dotychczas nie udawało się go stosować w odniesieniu do żelaza. Nijhawan wraz z zespołem opracowali unikatowy proces, który to umożliwia. Dzięki niemu oddzielają zanieczyszczenia od rudy, a następnie pozyskują samo żelazo przepuszczając przez roztwór prąd elektryczny. Cały proces może być napędzany energią słoneczną i wiatrową. Ma on jeszcze jedną olbrzymią zaletę, do produkcji można używać tanich rud o niskiej zawartości żelaza. Możemy korzystać z rud, które obecnie są traktowane jak odpady. W kopalniach jest olbrzymia ilość takich rud, których nikt nie wydobywa, stwierdza Nijhawan.
      Electra podpisała już umowę z firmą Nucor Corporation, największym producentem stali w USA. Firma zebrała też 85 milionów dolarów od inwestorów za które rozwija swoją technologię i buduje eksperymentalną fabrykę w Boulder w USA. Ma ona ruszyć jeszcze w bieżącym roku, a przed końcem dekady ma rozpocząć się komercyjna produkcja stali z wykorzystaniem nowej technologii.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Złożona ludzka mowa mogła wyewoluować dzięki życiu na drzewach, uważa doktor Adriano Lameira z University of Warwick. Specjalizuje się on w badaniu początków języka i jest autorem pierwszej analizy ewolucji spółgłosek. Wynika z niej, wbrew oczekiwaniom, że nasi przodkowie mogli prowadzić bardziej nadrzewny sposób życia, niż nam się wydaje.
      W ludzkich językach spotykamy pokaźną liczbę spółgłosek. Od 6 w języku rotokas po 84 w wymarłym ubychijskim. Spółgłoski to dźwięki języka mówionego, które powstają w wyniku częściowego lub całkowitego zablokowania przepływu powietrza przez aparat mowy. Zdecydowana większość naczelnych niemal nie używa dźwięków przypominających spółgłoski. Ich zawołania składają się z dźwięków przypominających samogłoski.
      Doktor Lameira, chcąc poznać początki spółgłosek, przejrzał dostępną literaturę i porównał wzorce dźwięków wydawanych przez człowiekowate. Do tej rodziny, obok ludzi – którymi Lameira się nie zajmował – należą orangutany, szympansy, bonobo i goryle. Okazało się, że – w przeciwieństwie do innych naczelnych – małpy te używają dźwięków przypominających spółgłoski, ale ich wykorzystanie jest bardzo nierównomiernie rozłożone pomiędzy gatunkami.
      Goryle, na przykład, używają zawołania przypominającego spółgłoskę, ale jest ono rozpowszechnione tylko w pewnych populacjach. Niektóre grupy szympansów posługują się jednym czy dwoma zawołaniami jak spółgłoski powiązanymi z konkretnym zachowaniem, ale takie zawołania przy tym zachowaniu rzadko zdarzają się wśród innych grup, mówi uczony.
      Tymczasem orangutany używają pełnego bogactwa zawołań podobnych do spółgłosek, jest ono widoczne w różnych populacjach i dotyczy różnych zachowań, podobnie jak ma to miejsce w ludzkiej mowie. Ich repertuar wokalny jest pełen kliknięć, cmoknięć, parsknięć, prychnięć czy dźwięków przypominających pocałunki, dodaje.
      Uczony od 18 lat obserwuje orangutany w naturalnym środowisku i uważa, że to ich nadrzewny tryb życia i sposób zdobywania pożywienia mogą wyjaśniać bogactwo wydawanych przez nich dźwięków przypominających spółgłoski. Wszystkie małpy to zręczni zbieracze. Wypracowały złożone mechanizmy zdobywania trudno dostępnej żywności, zamkniętej np. w orzechach. Jej zdobycie wymaga użycia rąk lub narzędzi. Goryle czy szympansy potrzebują stabilnej pozycji na ziemi, by dostać się do takiego pożywienia i używać narzędzi. Jednak orangutany w dużej mierze żyją na drzewach, tam zdobywają pożywienie, a co najmniej jedna z kończyn jest ciągle zajęta zapewnianiem zwierzęciu stabilności. Z tego też powodu u orangutanów rozwinęła się większa kontrola nad wargami, językiem i szczęką. Mogą używać ust jako dodatkowego narzędzia. Znane są np. z tego, że za pomocą samych warg potrafią obrać pomarańczę. Ich kontrola motoryczna nad ustami jest znacznie większa niż u małp afrykańskich, jest niezbędną częścią ich biologii, mówi Lameira. Skutkiem ubocznym lepszej kontroli nad wargami, językiem i szczęką jest zaś zdolność do artykułowania dźwięków podobnych do spółgłosek. To zaś może oznaczać, że nasi przodkowie byli bardziej zależni od drzew, niż obecnie sądzimy.
      Dlaczego więc u innych żyjących na drzewach małp nie pojawiła się zdolność do wydawania dźwięków podobnych do spółgłosek? Uczony wyjaśnia, że są to mniejsze zwierzęta, do tego posiadające ogony i żywiące się w nieco inny sposób, zatem nie potrzebują aż tak zręcznych ust i języków jak orangutany. Praca Lameiry jest dostępna na łamach Trends in Cognitive Sciences.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Przestawienie światowego systemu energetycznego na źródła odnawialne będzie wiązało się z większą emisją węgla do atmosfery, gdyż wytworzenie ogniw fotowoltaicznych, turbin wiatrowych i innych urządzeń wymaga nakładów energetycznych. Jednak im szybciej będzie przebiegał ten proces, tym większe będą spadki emisji, ponieważ więcej energii ze źródeł odnawialnych w systemie oznacza, że źródła te będą w coraz większym stopniu napędzały zmianę. Takie wnioski płyną z badań, których autorzy oszacowali koszt zmiany systemu produkcji energii, liczony nie w dolarach, a w emisji gazów cieplarnianych.
      Wniosek z naszych badań jest taki, że do przebudowania światowej gospodarki potrzebujemy energii i musimy to uwzględnić w szacunkach. W jaki sposób by ten proces nie przebiegał, nie są to wartości pomijalne. Jednak im więcej zainwestujemy w początkowej fazie w zieloną energię, w tym większym stopniu ona sama będzie napędzała zmiany, mówi główny autor badań, doktorant Corey Lesk z Columbia University.
      Naukowcy obliczyli jaka będzie emisja gazów cieplarnianych związana z wydobyciem surowców, wytworzeniem, transportem, budowaniem i innymi czynnościami związanymi z tworzeniem farm słonecznych i wiatrowych oraz ze źródłami geotermalnymi i innymi. Do obliczeń przyjęto scenariusz zakładający, że świat całkowicie przechodzi na bezemisyjną produkcję energii.
      Jedne z wcześniejszych badań pokazują, że przestawienie całej światowej gospodarki (nie tylko systemu energetycznego) na bezemisyjną do roku 2050, kosztowałoby 3,5 biliona dolarów rocznie. Z innych badań wynika, że same tylko Stany Zjednoczone musiałyby w tym czasie zainwestować nawet 14 bilionów dolarów.
      Teraz możemy zapoznać się z badaniami pokazującymi, jak duża emisja CO2 wiązałaby się ze zbudowaniem bezemisyjnego systemu produkcji energii.
      Jeśli proces zmian będzie przebiegał w tym tempie, co obecnie – a zatem gdy pozwolimy na szacowany wzrost średniej globalnej temperatury o 2,7 stopnia Celsjusza do końca wieku – to do roku 2100 procesy związane z budową bezemisyjnego systemu produkcji energii będą wiązały się z emisją 185 miliardów ton CO2 do atmosfery. To dodatkowo tyle, ile obecnie ludzkość emituje w ciągu 5-6 lat. Będzie więc wiązało się to ze znacznym wzrostem emisji. Jeśli jednak tworzylibyśmy tę samą infrastrukturę na tyle szybko, by ograniczyć wzrost średniej temperatury do 2 stopni Celsjusza – a przypomnijmy, że taki cel założono w międzynarodowych porozumieniach – to zmiana struktury gospodarki wiązałaby się z emisją dodatkowych 95 miliardów ton CO2 do roku 2100. Moglibyśmy jednak założyć jeszcze bardziej ambitny cel i ograniczyć wzrost globalnej temperatury do 1,5 stopnia Celsjusza. W takim wypadku wiązałoby się to z wyemitowaniem 20 miliardów ton CO2, a to zaledwie połowa rocznej emisji.
      Autorzy badań zastrzegają, że ich szacunki są prawdopodobnie zbyt niskie. Nie brali bowiem pod uwagę emisji związanych z koniecznością budowy nowych linii przesyłowych, systemów przechowywania energii czy zastąpienia samochodów napędzanych paliwami kopalnymi przez pojazdy elektryczne. Skupili się poza tym tylko na dwutlenku węgla, nie biorąc pod uwagę innych gazów cieplarnianych, jak metan czy tlenek azotu. Zauważają też, że zmiana gospodarki wiąże się nie tylko z problemem emisji, ale też z innymi negatywnymi konsekwencjami, jak konieczność sięgnięcia po rzadziej dotychczas używane minerały, których złoża mogą znajdować się w przyrodniczo cennych czy dziewiczych obszarach, zauważają też, że budowa wielkich farm fotowoltaicznych i wiatrowych wymaga zajęcia dużych obszarów, co będzie wpływało na mieszkających tam ludzi oraz ekosystemy.
      Pokazaliśmy pewne minimum. Koszt maksymalny jest zapewne znacznie większy, mówi Lesk. Dodaje, że badania przyniosły zachęcające wyniki. Pokazują bowiem, że im szybciej i więcej zainwestujemy na początku, tym mniejsze będą koszty. Jeśli jednak wielkie inwestycje nie rozpoczną się w ciągu najbliższych 5–10 lat, stracimy okazję do znacznego obniżenia kosztów.

      « powrót do artykułu
  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...