2019-01-23 08:14:02
研究预测美国森林土壤中的空气污染物将随着气候变化而增加

印第安纳大学的一项研究发现,树木会影响土壤是否能够清除或排放导致烟雾,酸雨和呼吸道问题的气体。

这些化学物质,统称为活性氮氧化物,是由土壤细菌产生的,这种细菌以天然存在的铵 - 以及来自大气进入土壤的工业和农业来源的氮肥为食。

该研究报告于1月18日在美国国家科学院院刊上发表。

“这项研究对未来的空气质量有着深远的影响,”IU Bloomington公共与环境事务学院副教授Jonathan Raff说。 “人类活动,如灭火,肥料使用和气候变化,正在导致森林种群从土壤不排放这些气体的树木转移到那些产生这些气体的树木。

“由于有效的政策,过去几十年来化石燃料燃烧产生的活性氮氧化物气体得到了很好的遏制,”他补充道。 “然而,我们的研究表明,随着森林的变化,我们可以预期更高的氮氧化物背景水平,这可能使某些地区更难以达到氮氧化物和臭氧的国家环境空气质量标准。”

Raff的实验室是该国为数不多的能够准确测量土壤中排放的活性氮氧化物的大学设施之一。气体包括一氧化氮,二氧化氮和亚硝酸。

“在森林中,这些气体确实处于雷达之下,部分原因是它们很难被发现,”IU的博士后研究员Ryan Mushinski说。 “很多人也根本不认为土壤是有害空气化学品的重要生产者。”

虽然已知某些类型的氨氧化细菌可以从土壤中释放出活性氮,但IU的研究人员发现,树木可分为两组:增强氮氧化物释放细菌活性的树木和不增加氮氧化物活性的树木。

促进氮氧化物释放的树种包括枫树,黄樟和郁金香杨树。这些树木的生长推动了其他物种,如橡树,山毛榉和山核桃,其相关的微生物吸收活性氮氧化物而不是释放它们。

该研究首次确定了美国森林地区根据土壤类型排放活性氮氧化物的研究,该研究得益于美国农业部森林服务森林清查和分析计划对全国78,000个森林地块的土壤数据进行的审查。分析的成功部分归功于由理查德菲利普斯领导的工作,他是IU布卢明顿艺术与科学学院生物系的副教授,他是该研究的合着者。菲利普斯开创了基于其地下真菌网络将特定树种与特定土壤类型联系起来的研究。

根据这项新研究,印第安纳州,伊利诺伊州,密歇根州,肯塔基州和俄亥俄州的森林土壤氮氧化物排放量最高。预计密西西比河沿岸森林和美国东部一些地区的排放量也会增加

氮氧化物浓度根据“清洁空气法”进行管理,EPA定期监测其水平。但Mushinski表示,目前的规定还不足以抑制土壤排放的增加,因为空气质量标准不规范肥料使用或氮沉积。

除污染监管外,他还建议修订的土地管理政策允许更多地使用受控烧伤,这可能会减缓森林构成的逐渐变化。这些火灾是清除树种的有效方法,这些树种可以促进排放活性氮气的土壤。

“这很难,因为人们非常喜欢像枫树和杨树这样的树木,”他说。 “但如果没有更多的意识或政策变化,我们就不会看到他们所鼓励的有害气体的减少。”

这项工作涉及环境变化准备,这是印第安纳大学的大挑战计划中的第二项,它汇集了一个由政府,企业,非营利组织和社区领袖组成的广泛的两党联盟,帮助印第安纳州更好地应对环境变化给该州带来的挑战。经济,健康和生计。

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