臭氧造成的洲际作物损失

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学分:利兹大学

利兹大学的研究人员与约克大学合作,发表了一项新研究,显示了臭氧造成的北半球洲际作物损失的程度。该研究继续指出,虽然来自欧洲的污染仍然是造成小麦作物损失的最大因素(每年 350 万吨),但来自北美的污染导致欧洲每年损失 120 万吨小麦。根据他们的发现,科学家们还认为,一个大陆日益严重的空气污染可能会部分抵消另一个大陆减少碳排放的努力。

一项新的研究发现,来自北美的人为空气污染导致欧洲每年损失 120 万吨小麦。

这项由利兹大学领导并由约克大学合着的研究首次显示了臭氧(一种部分由化石燃料产生的化学物质)造成的北半球洲际作物损失的程度。

该研究还表明,一个大陆日益严重的空气污染可能会部分抵消另一大陆减少碳排放的努力。

该研究结果对解决全球粮食短缺的国际战略以及全球气候和人类健康战略具有重要意义。

在《生物地球科学》杂志上发表的一篇论文中,研究人员展示了北半球每个主要工业化地区(欧洲、北美和东南亚)产生的臭氧污染如何损害六种重要的农作物(小麦、玉米、大豆、棉花、马铃薯和大米)不仅在当地,而且还可以顺风行驶数千公里。

在臭氧对欧洲造成的产量损失中,源自北美的污染每年造成 120 万吨小麦损失。这是对任何粮食作物的最大洲际臭氧相关影响。北美污染对欧洲小麦的影响程度以前是未知的。

领导这项研究的利兹大学地球与环境学院大气成分高级讲师史蒂夫·阿诺德博士说:“我们的研究结果表明,空气污染在降低全球作物生产力方面起着重要作用,并表明空气污染对农作物的负面影响可能必须在国际层面上解决,而不仅仅是通过当地的空气质量政策。”

研究人员计算了地表臭氧浓度的预计水平,这是一种强大的空气污染物,不仅对人类健康(尤其是对呼吸系统)有害,而且还会通过破坏植物细胞和抑制植物生长来破坏植被。

碳氢化合物和氮氧化物的化学组合会产生更高的表面臭氧浓度(氮氧化物在高温燃烧过程中排放到大气中,例如通过机动车辆和燃煤发电厂燃烧化石燃料)。

利兹大学的博士生迈克尔·霍拉威(Michael Hollaway)使用计算机模型预测,如果关闭三大洲的人为排放的氮氧化物,全球地表臭氧的减少。通过作物位置和产量计算,他和研究团队能够预测对主要粮食作物的影响,每种作物对臭氧污染都有自己独特的敏感性。

约克大学斯德哥尔摩环境研究所和环境系的高级讲师 Lisa Emberson 博士说:目前空气质量往往被忽视为未来作物供应的决定因素 鉴于地表臭氧造成的主要作物产量损失相当大,再加上未来几十年我们在粮食安全方面面临的挑战,应进一步协调国际努力以减少全球臭氧形成气体的排放量。”

其他发现是:

  • 就全球作物损失而言,亚洲污染在全球小麦(50-60%)和大米(超过 90%)损失中占主导地位。
  • 北美污染对全球玉米 (60-70%) 和大豆 (75-85%) 损失的贡献最大。
  • 由于负责跨大陆运输污染的低压系统和天气前沿较少,欧洲污染对其他大陆的影响较小。

Arnold 博士补充说:“随着未来欧洲和北美形成臭氧的化学物质的排放量预计将减少,而亚洲的排放量将增加,研究结果表明,来自亚洲的污染增加可能会部分抵消欧洲和北美获得的作物生产收益通过地方减排战略。”

该研究由自然环境研究委员会和英国气象局联合资助。

注意事项

欧洲小麦总产量约为每年 1.3 亿吨。欧洲自身的污染仍然是造成小麦作物损失的最大因素(每年 350 万吨)。

大多数人都会在“臭氧层”的背景下听说过臭氧。这是海拔 20-30 公里处的臭氧增强区域。在这里,臭氧是由不同的自然过程形成的,在过滤有害的紫外线辐射(导致皮肤癌)方面发挥着重要作用。综上所述,臭氧层中的臭氧是好臭氧;表面臭氧是坏臭氧。

其他研究人员最近发表了一些结果,量化了全球臭氧污染造成的全球作物生产力损失及其经济影响,而本研究并未显示大陆细分。