UEF: Suomalaistutkimus osoittaa tärkeän kasvihuonekaasun, dityppioksidin päästömittauksissa olevan epätarkkuutta


Dityppioksidi, hiilidioksidi ja metaani ovat tärkeimmät kasvihuonekaasut. Dityppioksidi osallistuu myös stratosfäärin otsonin tuhoutumiseen. Ilmaston lämpenemisen torjumisessa dityppioksidipäästöjä on kyettävä hillitsemään. Tuore Itä-Suomen yliopiston, Helsingin yliopiston ja Luonnonvarakeskuksen tutkimus tuo dityppipäästöihin uuttaa tietoa ja osoittaa, että aiempiin päästömittauksiin sisältyy merkittävää epätarkkuutta.

Hiilidioksidipäästöistä valtaosa tulee fossiilisten polttoaineiden käytöstä, mutta dityppioksidipäästöistä vastaavat luonnon, etenkin maaperän mikrobitoiminnot. Mikrobit pystyvät tuottamaan maaperän typestä elintoiminnoissaan dityppioksidia. Mikrobien dityppioksidituotanto kiihtyy, kun maaperään typen saatavuus lisääntyy. Niinpä typpilannoitetut maatalousmaat ovat suurimpia dityppioksidin päästäjiä.

Dityppioksidipäästöjen mittaaminen maaperästä on haastavaa, sillä päästöissä on suurta ajallista ja paikallista vaihtelua. Päästöjä on perinteisesti mitattu erilaisilla kammiotekniikoilla. Näissä maaperän pinnalle asetetaan halkaisijaltaan noin 50 senttimetrin kammio, johon dityppioksidi kertyy lyhyenä (30-60 min) mittausaikana. Kammiomittaukset voidaan automatisoida, jolloin mittaustulos saadaan esimerkiksi kerran tunnissa. Kammioita ei voida kuitenkaan asentaa mitattavalle alueelle kuten esimerkiksi pellolle kuin rajallinen määrä, jolloin päästöjen paikallisesta vaihtelusta ei saada tarkkaa tietoa. Tämä aiheuttaa päästöjen laskentaan epätarkkuutta. Kammio voi vaikuttaa myös päästöihin, sillä kammion sisällä olosuhteet eivät vastaa täysin luonnollisia ympäristöolosuhteita.

Uusi teknologia on nyt tuonut tutkijoiden käyttöön menetelmän, jolla kammiomittauksiin sisältyvät ongelmat voidaan välttää. Tässä niin sanotussa eddykovarianssimenetelmässä dityppioksidipäästöjä mitataan jatkuvatoimisesti laserspektrometrillä mittausalueen ollessa jopa satoja metrejä. Näin saadaan päästöjen paikallisen ja ajallisen vaihtelun ongelmat ratkaistua, ja koska kammioita ei tarvita, ei mittausjärjestelmä muuta ympäristön olosuhteita ja aiheuta epätarkkuutta päästöjen määrityksessä.

Itä-Suomen yliopiston, Helsingin yliopiston ja Luonnonvarakeskuksen tutkijat käyttivät eddykovarianssitekniikkaa Maaningalla olevan bioenergiaviljelmän dityppioksipäästöjen mittaamiseen. Alkukesästä, jolloin viljelmä typpilannoitettiin ja typen saatavuus maaperässä oli suuri, dityppioksidipäästöt olivat korkeat. Päästöissä oli kuitenkin merkittävää vuorokautista vaihtelua niin, että päivisin päästöt olivat suuremmat kuin öisin. Tulokset voidaan selittää maaperän kosteus-ja lämpötilavaihteluilla. Myöhemmin kesällä typpilannoituksen vaikutuksen heikentyessä päästöjen vuorokautinen vaihtelu muuttui yllättävästi. Tällöin päästöt olivat suuremmat öisin kuin päivisin. Mikäli vuorokautista vaihtelua dityppioksidipäästöissä ei huomioida, vuotuiset päästölaskelmat ovat epätarkkoja.

Tuloksilla, jotka julkaistiin arvovaltaisessa Scientific Report -lehdessä (Nature Publishing Group) on kansainvälistä vaikuttavuutta. Tulokset edistävät luotettavaa dityppioksidipäästöarviointia ja ymmärrystä ekosysteemien dityppioksidipäästömekanismeista ja niiden säätelytekijöistä. Kasvillisuuden ja mikrobien keskinäisellä kilpailulla maaperän typestä on suuri merkitys dityppioksidipäästöille. Kun typpeä on vähän, dityppioksidipäästöt ovat suuremmat öisin, sillä yöllä kasvit eivät ota maaperän typpeä jolloin sitä on enemmän käytössä dityppioksidia tuottaville mikrobeille. Typpilannoitteella tehdyt isotooppitutkimukset vahvistivat eddykovarinassimittauksissa saadut havainnot yöllisistä korkeimmista dityppioksidipäästöistä.

Tutkimus osoittaa, kuinka mittausteknologian kehittyminen antaa mahdollisuuden tuottaa uutta tietoa, jolla on merkitystä luotettavien päästöarvojen saamisessa ja pyrittäessä ymmärtämään paremmin maaperän kasvihuonekaasujen tuottomekanismeja. Näiden mekanismien tunteminen mahdollistaa vähäpäästöisten viljelymenetelmien käyttöönoton. Kehittyvässä biotaloudessa biomassaa tuottavien ekosysteemien kasvihuonekaasupäästöjen on oltava alhaiset. Tutkimushanke oli mahdollinen yhdistämällä johtavien suomalaisten kasvihuonepäästöjä tutkivien organisaatioiden osaaminen ja teknologiset valmiudet.

Tutkimusartikkeli:

Shurpali N.J. et al. Neglecting diurnal variations leads to uncertainties in terrestrial nitrous oxide emissions. Sci.Rep. 6, 25739: doi 10.1038/25739 (2016)

Lähde: UEF
Julkaissut: Kalle

0 kommenttia:

Lähetä kommentti