Príroda sa počas horúčav „spojila“ proti ľuďom. Stromy a pôda podporujú vznik väčšieho množstva škodlivého ozónu
Horúčavy môžu spustiť chemické reakcie, ktoré zvyšujú množstvo prízemného ozónu aj jemných častíc. Vedci ukázali, ako sa na tom podieľajú stromy a pôda.
Extrémne teplo prináša oveľa viac než len nepríjemné noci a unavené telá. Keď teploty dosahujú rekordné hodnoty, dochádza k zmenám priamo v zložení ovzdušia. Rastliny vtedy intenzívnejšie vypúšťajú prchavé chemické látky, pôda prispieva oxidom dusnatým a výsledkom tejto kombinácie je vyššia tvorba prízemného ozónu aj jemných pevných častíc.
Práve takýto jav skúmal medzinárodný tím s vedeckým vedením z Fudan University. Tím výskumníkov si za predmet štúdia zvolil mimoriadne teplé leto roku 2022 v Číne, počas ktorého priemerná teplota v sledovanej oblasti vzrástla z 23 na 25 °C, pričom maximálne namerané hodnoty atakovali hranicu 46,4 °C. Na odhalenie toho, čo sa deje s atmosférou pri súbežnom pôsobení tepla na vegetáciu aj pôdu, vedci skombinovali pozemné merania so satelitnými dátami a chemickými modelmi atmosféry.
Zo získaných dát vyplynula jednoznačná závislosť. Vegetácia výrazne zvýšila produkciu izoprénu a zároveň z pôdy unikalo čoraz väčšie množstvo oxidu dusnatého. Oba javy boli vedeckej komunite samostatne dobre známe. Až ich vzájomné prepojenie však prinieslo nečakané zistenia.
Teplo súčasne aktivovalo dva prírodné zdroje znečistenia
Množstvo izoprénu uvoľneného počas horúčavy prevýšilo priemer rokov 2020 a 2021 o viac ako 130 percent. Izoprén patrí medzi prchavé organické zlúčeniny, ktoré rastliny prirodzene emitujú do okolitého ovzdušia. So stúpajúcou teplotou niektoré druhy vegetácie jeho produkciu výrazne zosilňujú.
Potvrdenie prinieslo aj sledovanie formaldehydu prostredníctvom satelitov. Formaldehyd vzniká pri atmosferickom rozklade izoprénu, a slúžil tak vedcom ako chemický indikátor zvýšenej aktivity vegetácie — akýsi nepriamy dôkaz, že stromy a kríky skutočne pracujú na plné obrátky.
Neprehliadni
Súbežne s tým pôda pri vysokých teplotách uvoľňovala väčší objem oxidu dusnatého označovaného ako NO. Rozkladajúce sa rastlinné zlúčeniny v ovzduší medzitým generovali zvýšené množstvo reaktívnych peroxylových radikálov, ktoré sa v odbornej literatúre označujú skratkou RO₂.
Práve tieto radikály zásadne ovplyvnili smer chemických reakcií. Vďaka peroxylovým radikálom sa NO premieňal na oxid dusičitý (NO₂) bez toho, aby sa pri tejto premene spotreboval existujúci atmosferický ozón. Za štandardných okolností totiž NO reaguje priamo s ozónom a časť z neho likviduje. Počas horúčavy sa však dej uberal odlišnou cestou.
Vzniknutý NO₂ sa pod vplyvom slnečného žiarenia rozkladá a stáva sa zdrojom nového ozónu. Stromy teda ozón priamo netvoria. Ich chemické emisie však v kombinácii s látkami pochádzajúcimi z pôdy spúšťajú reakčnú kaskádu, ktorá ho za horúceho a slnečného počasia produkuje oveľa rýchlejšie.
Modelové výpočty pre oblasť povodia rieky Jang-c‘-ťiang odhalili, že táto súhra mechanizmov zvýšila regionálne koncentrácie ozónu zhruba o 21 percent. Najvýraznejší účinok sa prejavil v oblastiach s prirodzene nižším obsahom oxidov dusíka. Práve tam dokáže každá ďalšia dávka NO zásadne ovplyvniť intenzitu tvorby ozónu.
Výskumníci zachytili aj nárast sekundárnych organických aerosólov, miestami až o 4 mikrogramy na meter kubický. Tieto mikroskopické pevné častice nevznikajú priamo v stromoch ani v pôde — sú produktom dlhého reťazca chemických reakcií prebiehajúcich v atmosfére.
Prízemný ozón nemá nič spoločné s ochrannou ozónovou vrstvou vo vyšších častiach atmosféry. Pri zemskom povrchu pôsobí na dýchací systém dráždivo, zhoršuje stav ľudí trpiacich astmou a predstavuje záťaž pre pacientov s chronickými pľúcnymi ochoreniami. Jeho vplyv je deštruktívny aj pre samotné rastliny — blokuje fotosyntézu a pri dlhodobejšej expozícii môže znižovať ich rast a výnosy.
Práve to robí tieto výsledky nepríjemnými aj pre krajiny, ktoré dosiahli pokrok v znižovaní emisií z dopravy a priemyslu. Keď ľudská produkcia znečisťujúcich látok klesá, prírodné zdroje naberajú počas horúčav na relatívnom význame. Extrémne teplo tak môže vrátiť späť časť ekologických ziskov, ktoré priniesli čistejšie technológie.
Modely kvality ovzdušia preto musia začať pracovať s prírodnými emisiami dynamicky. Les môže počas bežného letného dňa produkovať úplne iné množstvo reaktívnych látok ako v priebehu intenzívnej horúčavy. A tento rozdiel zďaleka nie je zanedbateľný.
Vedci sa v štúdii venovali aj výhľadu do budúcnosti. Pri scenári s vysokými emisiami skleníkových plynov by ďalší nárast teplôt o 5 °C mohol silu tejto spätnej väzby takmer zdvojnásobiť. Nejde o predpoveď identických čísel pre každú krajinu, ale o varovanie, ako citlivo môže atmosferická chémia reagovať na ďalší rast teplôt.
Výber drevín pri zalesňovaní záleží viac, než sa doteraz predpokladalo
Výsledky výskumu stavajú do nového svetla aj rozsiahle zalesňovacie projekty po celom svete. Stromy nepochybne plnia cennú úlohu — viažu uhlík, zmierňujú teplo v krajine, pomáhajú zadržiavať vodu a stabilizujú pôdu. Pri plánovaní výsadieb však nestačí sledovať len to, koľko CO₂ dokáže budúci les absorbovať.
Rôzne druhy drevín sa od seba podstatne líšia množstvom izoprénu a terpenoidov, ktoré uvoľňujú do ovzdušia. Na výsledný efekt vplýva aj lokálna teplota, intenzita slnečného žiarenia a koncentrácia oxidov dusíka v danom prostredí. Rovnaký druh stromu preto môže mať odlišný vplyv na kvalitu ovzdušia pri rušnej ceste, v mestskej zástavbe a v chladnejšom podhorí.
Pri rozsiahlych výsadbách sa teda stáva dôležitým aj konkrétny výber druhov a ich priestorové rozmiestnenie. Sledovanie samotného počtu vysadených stromov je zjednodušujúce. Les, ktorý exceluje v zachytávaní uhlíka, nemusí byť za všetkých okolností rovnako prospešný aj z pohľadu miestneho ovzdušia.
Výsledky zo štúdie pokrývajúcej oblasť rieky Jang-c‘-ťiang sa prirodzene nedajú bez ďalšieho aplikovať na každý les alebo každé mesto. Sledovala konkrétnu geografickú oblasť počas výnimočnej teplotnej udalosti a čerpá čiastočne z modelových odhadov. Chemický mechanizmus, ktorý vedci identifikovali, je však potenciálne relevantný aj v iných regiónoch — všade tam, kde sa stretáva hustá vegetácia, vysoké teploty a zodpovedajúce množstvo oxidov dusíka.
Stojíme tak pred paradoxom s ďalekosiahlymi dôsledkami. Čím efektívnejšie sa nám darí znižovať emisie z priemyslu a dopravy, tým väčšiu relatívnu úlohu budú počas horúčav zohrávať prírodné zdroje, ktoré nemožno regulovať ani odstaviť. Otázka teda neznie, či prestať vysádzať stromy. Skutočnou výzvou je premýšľať o tom, ktoré druhy, na ktorých miestach a v akom kontexte má zalesňovanie skutočne zmysel.
