Шырока выкарыстоўваюцца пестыцыды могуць пагражаць азонаваму слою Зямлі

0
234

Больш за стагоддзе фермеры абараняюць свае ўраджаі з дапамогай хімікатаў на аснове медзі. Гэтыя пестыцыды адпуджваюць насякомых і грыбкі, якія пашкоджваюць расліны, павялічваючы ўраджай. Але ёсць загвоздка. Гэтыя хімікаты таксама могуць уступаць у рэакцыю з глебай, выдзяляючы газы, якія шкодзяць азонаваму слою Зямлі. Гэта выснова новага даследавання.

«Мы выкарыстоўваем злучэнні медзі з 1800-х гадоў, не ўсведамляючы ў поўнай меры некаторыя пабочныя эфекты, – кажа Роберт Р’ю. Ён біягеахімік з Каліфарнійскага ўніверсітэта ў Берклі.

Каманда Rhew выявіла, што рэакцыі медзі і глебы ўтвараюць два злучэння. Адным з іх з’яўляецца брамісты метил, які змяшчае бром. Іншы – гэта хларыд метыл, які змяшчае хлор. Бром і хлор – гэта вельмі рэакцыйныя элементы, якія называюцца галагенамі, якія маюць некалькі агульных рысаў. Адным з іх з’яўляецца здольнасць утвараць злучэнні, якія руйнуюць азону. У выніку брамісты метыл і хларыд могуць пашкодзіць азон у атмасферы Зямлі. Гэты азон абараняе жыццё на Зямлі ад шкодных сонечных ультрафіялетавых прамянёў.

«Медзь лічылася экалагічна чыстай», – кажа Рю. “Верагодна, усё яшчэ ёсць, у параўнанні з некаторымі альтэрнатывамі”. Але, як цяпер паказвае яго каманда, хімікаты на аснове медзі можа пагражаць крытычнай вобласці атмасферы Зямлі. Высновы з’явіліся 10 студзеня Прырода камунікацыі.

Блакітныя макулінкі бордоской сумесі – фунгіцыду на аснове медзі – пакрываюць гэтыя вінаградныя лісце.Pg1945/Wikimedia Commons (CC BY-SA 3.0)

Адпампоўка галагенаў

Ідэя аб тым, што медзь, глеба і галагены ў атмасферы могуць быць звязаныя паміж сабой, прыйшла ад а Вучоба 20-гадовай даўніны. У гэтым даследаванні нямецкая каманда выявіла, што жалеза ў глебе рэагуе з іншымі кампанентамі глебы. Гэтыя рэакцыі могуць вырабляць брамісты метил і хларыд. Медзь, як і жалеза, з’яўляецца а метал. Каманда Rhew задалася пытаннем, ці можа медзь уступіць у рэакцыю з глебай, каб стварыць тыя ж галагены?

Каб высветліць гэта, яны дадалі ў глебу медны купарвас — асноўны інгрэдыент многіх пестыцыдаў на аснове медзі. Затым каманда вымерала газы, якія вылучаюцца з глебы. Даследнікі правяралі глебу з бактэрыямі і без іх. Яны таксама вывучалі глебу, якая падвяргалася ўздзеянню сонечнага святла ці не.

Фота паперы, якая рэкламуе медзезмяшчальны спрэй для пасеваў, рэклама надрукавана сінім колерам і на французскай мове.  Ёсць выява фермера ў заплечніку і апырскваючы маленькія расліны ў сярэдзіне.
Гэта французская ўлётка 1903 года рэкламуе медзезмяшчальны спрэй для абароны пасеваў ад цвілі — паказвае, як доўга такія сродкі былі ў агульным выкарыстанні.Рэд. Perronne, Парыж/Wikimedia Commons (CC0)

Ва ўсіх умовах медзь рэагавала з арганічныя рэчыва ў глебе, каб дапамагчы ўтвараць галагенавыя газы. Што здзівіла ўсіх, дык гэта вялікі аб’ём газаў. Роў кажа, што гэтага было «хопіць, каб збіць шкарпэткі!»

Рэакцыі медзі вызвалілі больш, чым жалеза. Грунтуючыся на гэтых дадзеных, каманда Rhew ацэньвае колькасць газу, які рэакцыі медзі і глебы могуць выкідваць у паветра кожны год. Ва ўсім свеце гэта каля 4000 метрычных тон брамістага метилу. Акрамя таго, ён можа выкінуць яшчэ 2500 метрычных тон хларыду метылу.

Роля медзі

Перад гэтымі эксперыментамі было цяжка ўгадаць, колькі газу галагену створыць медна-глебавая сумесь. Бо медны купарвас змяшчае толькі атамы медзі, серы і кіслароду. Ён не ўтрымлівае вуглярод, вадарод, бром або хлор. Гэта атамы, якія складаюць брамісты метил і хларыд, якія вылучаюцца ў паветра. Пачатковыя і канчатковыя малекулы, тлумачыць Рю, проста «не падзяляюць адзін з адным ніякіх атамаў».

Аказваецца, глеба забяспечвае ўсе атамы, неабходныя для стварэння злучэнняў на аснове галагенаў. Медзь проста злучае гэтыя малекулы. Медны купарвас робіць гэта, выхопліваючы частку глебы электроны. Гэта прыклад а акісляльна-аднаўленчая рэакцыя.

Але пачакайце, стане горш. Глебы могуць працягваць вылучаць галагензмяшчальныя газы яшчэ доўга пасля таго, як хімікаты на аснове медзі разбураюцца. Чаму? Сонечнае святло можа паўторна актываваць медзь. Гэта падтрымлівае рэакцыі ўтварэння галагенаў. «З эфектам сонечнага святла рэакцыі значна больш і працягваюцца значна даўжэй», – тлумачыць Рю.

Фрэнк Кеплер быў геахімікам у нямецкай камандзе. «На гэта спатрэбілася 20 гадоў, — кажа ён, — але я быў вельмі рады бачыць [our] праца развіваецца». Кеплер працуе ў Гейдэльбергскім універсітэце. Навінкай у даследаванні медзі стала сувязь галагенаваных газаў з дзейнасцю чалавека, кажа Кепплер. Даследаванне яго групы жалеза было засяроджана на натуральных рэакцыях у глебе.

Пагрозы чалавека стратасфернаму азону

У 1985 годзе навукоўцы выявілі, што азон у стратасферы Зямлі радзее. Асабліва гэта было актуальна над Антарктыдай. Навукоўцы назвалі гэта прарэджванне а «дзірка» ў азонавым слоі. (Там заўсёды было трохі азону. Але гэта было значна менш, чым звычайна.) На працягу дзесяцігоддзяў галагены знішчалі азон, які ляціць на высокіх палётах. Навукоўцы даведаліся, што асноўнымі крыніцамі гэтых галагенаў з’яўляюцца газы, якія выдзяляюцца на паверхню Зямлі людзьмі.

Адным з асноўных унёскаў быў тып холадагенту, які выкарыстоўваецца ў кандыцыянерах. Гэтыя хімікаты мелі доўгую назву: хлорфторуглероды (Klor-oh-FLOOR-oh-kar-bunz). Яны вядомыя пад назвай CFCs. Гэтыя ХФУ і іншыя хімікаты паядалі столькі атмасфернага азону, што ў 1987 годзе ўсе 198 членаў Арганізацыі Аб’яднаных Нацый пагадзіліся забараніць іх. Патэлефанаваў Манрэальскі пратаколгэты дагавор стаў першым у гісторыі, які атрымаў падтрымку ўсіх краін.

Забарона, верагодна, прывяла да катастрофы. З тых часоў дзірка ў азонавым слоі пачала гаіцца. Але азонавы слой аднаўляецца доўга, адзначае Сюзан Тэгтмаер. Яна кліматолаг з Універсітэта Саскачэвана ў Канадзе. «Мы ўсё яшчэ бачым азонавую дзірку над Антарктыкай кожную зіму», – кажа яна.

Працяглы выкід хлору і брому не дапаможа. Гэтыя галагены з’яўляюцца высокаэфектыўнымі разбуральнікамі азону. Гэта таму, што калі галагены руйнуюць азон, тлумачыць Тэгтмаер, «яны робяць гэта каталітычна». Гэта значыць, галагены перажываюць рэакцыю. Такім чынам, галагены ў атмасферы могуць разбураць малекулы азону зноў і зноў.

Пасля таго, як ХФУ былі забароненыя, новымі асноўнымі крыніцамі галагенаў у атмасферы сталі брамісты метил і хларыд. Вулканы маглі выкінуць некалькі. Але недастаткова, каб растлумачыць узровень, які назіраецца ў атмасферы. Новае даследаванне паказвае, што хімічныя рэчывы на аснове медзі могуць складаць каля 10 працэнтаў таямнічых крыніц газаў. Іншыя крыніцы медзі могуць дадаць больш галагенаваных газаў у атмасферу. Гэтыя крыніцы могуць уключаць супрацьгрыбковыя фарбы на аснове медзі для лодак.

фота ніжняй часткі драўлянай лодкі на фоне блакітнага неба, лодка афарбаваная ў ярка-сіні і чырвоны колеры.  шлюпка, таксама пафарбаваная ў сіні і чырвоны колер, звісае са спіны лодкі
Медзезмяшчальныя фарбы часта пакрываюць драўляныя канструкцыі, як і дно лодак. Гэтыя метады лячэння могуць дапамагчы абмежаваць шкоду ад грыбоў, водарасцяў або тэрмітаў. Але апрацоўкі могуць прадстаўляць пагрозу, калі яны ўзаемадзейнічаюць з глебай.omersukrugoksu/E+/Getty Images Plus

Што далей?

“Некаторыя палявыя даследаванні могуць быць выдатнымі”, – кажа Тэгтмаер. Ёй цікава, наколькі гэтыя рэакцыі медна-глебы сустракаюцца ў прыродзе. У рэшце рэшт, лабараторнае асяроддзе простае і кантраляванае. Прырода – не. Розныя глебы ва ўсім свеце могуць мець розныя рэакцыі з хімічнымі рэчывамі медзі. «Вялікае пытанне, — кажа яна, — што гэта значыць у глабальным маштабе?»

Калі пестыцыды на аснове медзі ўтвараюць газы, якія разбураюць азон, грамадства павінна больш старанна абыходзіцца з гэтымі хімічнымі рэчывамі. Брамісты метил патрабуе асаблівай увагі. Бром здольны знішчаць больш азону, чым хлор. Адна малекула браміду метылу ў стратасферы прыкладна роўная «50 хларыдам метылу», кажа Марцін Чыперфілд. Ён атмасферны хімік, які не ўдзельнічаў у даследаванні. Ён працуе ва ўніверсітэце Лідса ў Англіі.

Для Rhew важнае меркаванне: нават хімікаты, якія доўгі час лічыліся экалагічна чыстымі, могуць нанесці шкоду навакольнаму асяроддзю. Рухаючыся наперад, кажа Рю, «калі мы гаворым пра ўплыў на навакольнае асяроддзе дадання чагосьці ў прыроду, мы не можам меркаваць, што ведаем усё адразу. Некаторыя наступствы нябачныя».

Шырока выкарыстоўваюцца пестыцыды могуць пагражаць азонаваму слою Зямлі
Source link Шырока выкарыстоўваюцца пестыцыды могуць пагражаць азонаваму слою Зямлі