Hyppää pääsisältöön

Ukrainan sodan vaikutukset yliopistoon

lannoituskoe

Tärkeä ilmakehän hapettimen lähde vapautuu boreaalisista maatalousekosysteemeistä

Hydroksyyliradikaali (OH) on tärkeä hapetin, joka osallistuu useisiin kemiallisiin reaktioihin ilmakehässä, mukaan lukien pilvien muodostumiseen ja kasvihuonekaasu metaanin poistamiseen ilmakehästä. Globaalissa mittakaavassa ilmakehän otsonin fotolyysi on pääasiallinen OH-radikaalin lähde. Kuitenkin typpihapokkeen (HONO) fotolyysi voi myös tuottaa jopa 60 prosenttia ilmakehän OH-radikaaleista ja tietyissä olosuhteissa tämä osuus voi olla suurempi kuin otsonilla. Viimeaikaiset havainnot maaperästä HONO:en lähteenä ovat muuttaneet näkemyksiämme OH-radikaalin lähteistä ja korostaneet maaperän, erityisesti maatalousmaan, merkitystä ilmakehän kemiassa. MSc Hem Raj Bhattarai osoittaa väitöstyössään boreaalisten maatalousmaiden olevan merkittäviä HONO:en lähteitä. 

HONO, joka ei ole kasvihuonekaasu, muodostuu maaperän typenkierron prosesseissa. Maailmanlaajuisesti maatalousmaat korostuvat typen kierrossa, sillä ne saavat lisätyppeä lannoitteiden mukana. Tästä huolimatta maatalousmaiden, mukaan lukien boreaalisten maatalousmaiden HONO-päästöjä raportoivia tutkimuksia on vain vähän. Bhattarai käytti väitöstutkimuksessaan in-situ -lannoitettuja häiriintymättömiä maanäytteitä ja osoitti, että HONO-päästöt lisääntyivät maahan lisätyn typen määrän lisääntyessä. Maailmanlaajuisesti viljellyllä vehnällä tehdyissä kokeissa HONO-päästöt maasta lisääntyivät erityisesti itämisen alkuvaiheissa. Nämä ovat ensimmäisiä havaintoja boreaalisista maatalousekosysteemeistä, ja ovat sovellettavissa myös muihin maatalousekosysteemeihin, koska lannoitus ja kasvintuotanto ovat maailmanlaajuisia.

Vaikka mahdollinen yhteys maaperän ja ilmakehän HONO:en välillä raportoitiin jo 1960-luvun lopulla, vasta 2013 ilmakehän HONO:en osoitettiin olevan tiiviissä yhteydessä maaperän typenkiertoon. Kuitenkin maaperän typenkierron prosessit, jotka osallistuvat HONO:en muodostumiseen monissa ekosysteemeissä, ovat olleet tutkimattomia. Käyttäen 15N -leimausta ja 15N -laimennusmenetelmää Bhattarai määritti ensimmäistä kertaa HONO:en mikrobiologisen ja ei-biologisen muodostumisen osuuden ja vahvisti ensin mainitun dominoivan tutkituissa maissa. Mikrobiologinen denitrifikaatio on merkittävä prosessi HONO:en muodostumisessa boreaalisissa maatalousmaissa. Denitrifikaatiolla on merkitystä HONO:en lähteenä erityisesti vuodenaikojen vaihtelevissa olosuhteissa, kuten boreaalisissa ekosysteemeissä yleisten jäätymis-sulamissyklien aikaan.    

Maapallon ilmakehä sisältää monia kemiallisia yhdisteitä ja siten kemiallisia reaktioita, jotka ovat välttämättömiä pitämään yllä ilmakehän kemiallista tasapainoa. Jotta ymmärtäisimme paremmin maaperän roolin HONO-kaasun muodostumisessa ja siten ilmakemiassa, tässä väitöstyössä suositellaan ja korostetaan tarvetta käyttää 15N-leimausmenetelmää HONO:een muodostumisprosessien tunnistamiseksi, in-situ -mittauksia, sekä kansainvälistä yhteistyötä maaperäekologien ja ilmakehäkemistien välillä.

MSc Hem Raj Bhattarain ympäristötieteen alaan kuuluva väitöskirja Understanding the production of nitrous acid (HONO) from boreal agricultural eco-systems tarkastetaan luonnontieteiden ja metsätieteiden tiedekunnassa 11.12. Kuopiossa ja verkossa. Vastaväittäjänä toimii professori Sara Hallin, Swedish University of Agricultural Sciences, Ruotsi, ja kustoksena professori Marja Maljanen, Itä-Suomen yliopisto. Tilaisuuden kieli on englanti.

Väittelijän painolaatuinen kuva

Tilaisuus verkossa

Linkki väitöskirjaan