Il primo globale, studio satellitare a lungo termine del gas ammoniaca nell'aria ha rivelato "punti caldi" dell'inquinante in quattro delle regioni agricole più produttive del mondo. Utilizzando i dati dello strumento satellitare Atmospheric Infrared Sounder (AIRS) della NASA, il team di ricerca guidato dall'Università del Maryland ha scoperto concentrazioni di ammoniaca in costante aumento dal 2002 al 2016 nei centri agricoli negli Stati Uniti, Europa, Cina e India. L'aumento dell'ammoniaca atmosferica è legato alla scarsa qualità dell'aria e dell'acqua.

Lo studio, pubblicato il 16 marzo 2017 sulla rivista Lettere di ricerca geofisica , descrive anche le probabili cause dell'aumento dell'ammoniaca nell'aria in ciascuna regione. Sebbene le specifiche varino tra le aree, gli aumenti di ammoniaca sono largamente legati ai fertilizzanti delle colture, rifiuti animali da allevamento, cambiamenti nella chimica atmosferica e riscaldamento dei suoli che trattengono meno ammoniaca. I risultati potrebbero aiutare a illuminare le strategie per controllare l'inquinamento da ammoniaca e sottoprodotti dell'ammoniaca vicino alle aree agricole.

"Il nostro studio riporta il primo globale, tendenze a lungo termine dell'ammoniaca atmosferica dallo spazio, "ha detto Juying Warner, come ricercatore associato in scienze atmosferiche e oceaniche presso l'UMD. "Misurare l'ammoniaca da terra è difficile, ma il metodo satellitare che abbiamo sviluppato ci consente di tracciare l'ammoniaca in modo efficiente e preciso. Speriamo che i nostri risultati aiutino a guidare una migliore gestione delle emissioni di ammoniaca".

L'ammoniaca gassosa è una parte naturale del ciclo dell'azoto terrestre, ma l'ammoniaca in eccesso è dannosa per le piante e riduce la qualità dell'aria e dell'acqua. Nella troposfera, la più bassa, parte più densa dell'atmosfera dove si verificano tutte le condizioni atmosferiche e dove vivono le persone:il gas di ammoniaca reagisce con gli acidi nitrico e solforico per formare particelle contenenti nitrati che contribuiscono all'inquinamento da aerosol dannoso per la salute umana. Il gas ammoniacale può anche ricadere sulla Terra ed entrare nei laghi, ruscelli e oceani, dove contribuisce a dannose fioriture algali e "zone morte" con livelli di ossigeno pericolosamente bassi.

"Poca ammoniaca proviene dai tubi di scappamento o dalle ciminiere. È principalmente agricola, da fertilizzanti e zootecnia, " ha detto Russell Dickerson, un professore di scienze atmosferiche e oceaniche all'UMD. "Ha un profondo effetto sulla qualità dell'aria e dell'acqua e sugli ecosistemi. Qui nel Maryland, l'ammoniaca dall'atmosfera contribuisce fino a un quarto dell'inquinamento da azoto nella baia di Chesapeake, causando eutrofizzazione e portando a zone morte che rendono la vita molto difficile alle ostriche, granchi blu e altri animali selvatici."

Ciascuna delle principali regioni agricole evidenziate nello studio ha sperimentato una combinazione leggermente diversa di fattori correlati all'aumento dell'ammoniaca nell'aria dal 2002 al 2016.

Gli Stati Uniti, Per esempio, non ha registrato un drammatico aumento nell'uso di fertilizzanti o grandi cambiamenti nelle pratiche di applicazione dei fertilizzanti. Ma Warner, Dickerson e i loro colleghi hanno scoperto che una legislazione di successo per ridurre le piogge acide nei primi anni '90 molto probabilmente ha avuto l'effetto non intenzionale di aumentare l'ammoniaca gassosa. Gli acidi che causano le piogge acide eliminano anche il gas ammoniacale dall'atmosfera, e quindi la forte diminuzione di questi acidi nell'atmosfera è la spiegazione più plausibile per l'aumento dell'ammoniaca nello stesso lasso di tempo.

L'Europa ha registrato l'aumento meno drammatico dell'ammoniaca atmosferica delle quattro principali aree agricole evidenziate dallo studio. I ricercatori suggeriscono che ciò è dovuto in parte ai limiti di successo dei fertilizzanti ricchi di ammoniaca e alle migliori pratiche per il trattamento dei rifiuti animali. Proprio come gli Stati Uniti, una delle principali cause potenziali per l'aumento dell'ammoniaca risale alla riduzione degli acidi atmosferici che normalmente rimuoverebbero l'ammoniaca dall'atmosfera.

"La diminuzione delle piogge acide è una buona cosa. Il carico di aerosol è crollato, un vantaggio sostanziale per tutti noi, " Dickerson ha detto. "Ma ha anche aumentato il carico di ammoniaca gassosa, che possiamo vedere dallo spazio."

In Cina, una complessa interazione di fattori è legata all'aumento dell'ammoniaca atmosferica. Gli autori dello studio suggeriscono che gli sforzi per limitare l'anidride solforosa, un precursore chiave dell'acido solforico, uno degli acidi che rimuove l'ammoniaca dall'atmosfera potrebbe essere parzialmente responsabile. Ma la Cina ha anche notevolmente ampliato le attività agricole dal 2002, ampliare l'uso di fertilizzanti contenenti ammoniaca e aumentare le emissioni di ammoniaca dai rifiuti animali. Riscaldamento dei terreni agricoli, dovuto almeno in parte al cambiamento climatico globale, potrebbe anche contribuire.

"L'aumento dell'ammoniaca ha aumentato il carico di aerosol in Cina. Questo è un importante contributo alla fitta foschia osservata a Pechino durante l'inverno, Per esempio, "Ha detto Warner. "Inoltre, la carne sta diventando un componente più popolare della dieta cinese. Mentre le persone passano da una dieta vegetariana a una a base di carne, le emissioni di ammoniaca continueranno ad aumentare".

In India, un ampio aumento nell'uso di fertilizzanti insieme a grandi contributi dai rifiuti di bestiame hanno portato alle più alte concentrazioni al mondo di ammoniaca atmosferica. Ma i ricercatori notano che le concentrazioni di ammoniaca non sono aumentate così rapidamente come in altre regioni. Gli autori dello studio suggeriscono che ciò è molto probabilmente dovuto all'aumento delle emissioni di precursori delle piogge acide e, di conseguenza, una maggiore eliminazione dell'ammoniaca dall'atmosfera. Questo porta ad un aumento dei livelli di foschia, una pericolosa tendenza confermata da altri strumenti satellitari della NASA, Dickerson ha detto.

In tutte le regioni, i ricercatori hanno attribuito parte dell'aumento dell'ammoniaca atmosferica al cambiamento climatico, riflesso nelle temperature dell'aria e del suolo più calde. L'ammoniaca evapora più facilmente dal terreno più caldo, così come i suoli in ogni regione si sono riscaldati di anno in anno, anche il loro contributo all'ammoniaca atmosferica è aumentato dal 2002.

Lo studio attribuisce anche alcune fluttuazioni dell'ammoniaca agli incendi boschivi, ma questi eventi sono sporadici e imprevedibili. Come tale, i ricercatori hanno escluso gli incendi boschivi nella loro analisi attuale.

"Questa analisi ha fornito la prima prova di alcuni processi che sospettavamo stessero accadendo nell'atmosfera da tempo, "Ha detto Warner. "Vorremmo incorporare dati provenienti da altre fonti, come il Joint Polar Satellite System, in studi futuri per costruire un quadro più chiaro."

Ammonitore, Dickerson e i loro colleghi sperano che una migliore comprensione dell'ammoniaca atmosferica aiuterà i responsabili politici a creare approcci che bilanciano meglio l'elevata domanda di agricoltura con la necessità di protezione ambientale.

"Man mano che la popolazione mondiale cresce, così fa la domanda di cibo, soprattutto carne, " Dickerson ha detto. "Questo significa che gli agricoltori e gli allevatori hanno bisogno di più fertilizzante, che rende più difficile mantenere aria e acqua pulite. Pratiche agricole sagge e la riduzione delle emissioni di gas serra possono aiutare a evitare effetti negativi".