Se identifican puntos calientes globales de contaminación por amoniaco

El primer estudio mundial, a largo plazo, sobre el gas de amoníaco en el aire ha revelado 'puntos calientes' de este contaminante en cuatro de las regiones agrícolas más productivas del mundo.

Los resultados del estudio, llevado a cabo utilizando datos del instrumento atmosférico AIRS en el satélite Aqua de la NASA, podrían informar el desarrollo de estrategias para controlar la contaminación por amoníaco en las áreas agrícolas de la Tierra, ligada al uso de fertilizantes.

Un equipo liderado por la Universidad de Maryland ha descubierto un aumento constante de las concentraciones de amoníaco de 2002 a 2016 en centros agrícolas de Estados Unidos, Europa, China e India. El aumento de las concentraciones de amoníaco atmosférico está relacionado con la mala calidad del aire y del agua.

El estudio financiado por la NASA, publicado en Geophysical Research Letters, describe las causas probables de las concentraciones aumentadas de amoníaco en el aire observadas en cada región. Aunque los datos específicos varían entre las áreas, los aumentos están ligados en gran medida a fertilizantes de cultivos, desechos de animales de ganado, cambios en la química atmosférica y suelos de calentamiento que retienen menos amoníaco.

"La medición del amoníaco desde el suelo es difícil, pero el método basado en satélites que hemos desarrollado nos permite rastrear el amoníaco de manera eficiente y precisa, dijo en un comunicado Juying Warner, investigador asociado de la Universidad de Maryland en ciencia atmosférica y oceánica. "Esperamos que nuestros resultados ayuden a guiar un mejor manejo de las emisiones de amoníaco".

Los resultados del estudio, llevado a cabo utilizando datos del instrumento atmosférico AIRS en el satélite Aqua de la NASA, podrían informar el desarrollo de estrategias para controlar la contaminación por amoníaco en las áreas agrícolas de la Tierra, ligada al uso de fertilizantes.

AIRS, junto con la Unidad de Sondeo de Microondas Avanzada (AMSU) también a bordo Aqua, detecta la radiación infrarroja y de microondas de la Tierra para proporcionar un aspecto tridimensional del clima y clima de nuestro planeta. Trabajando en tándem, los instrumentos hacen observaciones simultáneas hasta la superficie de la Tierra, incluso en presencia de nubes pesadas. Con más de 2.000 canales capturando diferentes regiones de la atmósfera, el sistema crea un mapa global 3D de la temperatura y la humedad atmosféricas, las cantidades y alturas de las nubes, las concentraciones de invernadero seleccionado y otros gases traza y muchos otros fenómenos atmosféricos.

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"AIRS no fue diseñado para observar el amoníaco, pero la sensibilidad del instrumento y la estabilidad nos han permitido monitorear las tendencias de amoníaco", dijo el científico del proyecto AIRS Eric Fetzer del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA, Pasadena, California. "El inesperado gran incremento del amoniaco es sólo un ejemplo de los rápidos cambios atmosféricos producidos por las actividades humanas que AIRS está observando".

El amoníaco gaseoso es una parte natural del ciclo de nitrógeno de la Tierra, pero el exceso de amoníaco es perjudicial para las plantas y reduce la calidad del aire y del agua. En la troposfera -la parte más baja y más densa de la atmósfera- el gas amoníaco reacciona con los ácidos nítrico y sulfúrico para formar partículas que contienen nitrato. Estas partículas contribuyen a la contaminación por aerosoles que daña la salud humana. El gas amoníaco también puede caer de nuevo a la Tierra y entrar en lagos, arroyos y océanos, donde contribuye a las floraciones de algas dañinas y "zonas muertas" con peligrosamente bajos niveles de oxígeno.

"Poco amoníaco viene de tubos de escape o chimeneas. Es principalmente agrícola, a partir de fertilizantes y la cría de animales ", dijo el co-autor y profesor de la Universidad de Maryland Russell Dickerson. "Tiene un profundo efecto en la calidad del aire y del agua y en los ecosistemas".

Cada región agrícola destacada en el estudio experimentó una combinación ligeramente diferente de factores que se correlacionan con el aumento del amoníaco en el aire de 2002 a 2016.

Los Estados Unidos, por ejemplo, no han experimentado un aumento dramático en el uso de fertilizantes ni cambios importantes en las prácticas de aplicación de fertilizantes. Sin embargo, los autores del estudio encontraron que una legislación exitosa para reducir la lluvia ácida a principios de los 90 probablemente tuvo el efecto no deseado de aumentar el amoníaco gaseoso. Los ácidos que causan la lluvia ácida también limpian el gas de amoníaco de la atmósfera y, por lo tanto, la fuerte disminución de estos ácidos en la atmósfera es la explicación más plausible para el aumento de amoníaco en el mismo período de tiempo.

Europa experimentó el menor aumento dramático en el amoníaco atmosférico de las principales áreas agrícolas estudiadas. Los investigadores sugieren que esto se debe en parte a los límites exitosos de los fertilizantes ricos en amoníaco y las mejores prácticas para el tratamiento de los desechos animales. Al igual que los Estados Unidos, una causa potencial importante para el aumento del amoníaco se remonta a reducciones en los ácidos atmosféricos que normalmente eliminarían el amoníaco de la atmósfera.

"La disminución de la lluvia ácida es algo bueno. La carga de aerosoles se ha desplomado, un beneficio sustancial para todos nosotros", dijo Dickerson. "Pero también ha aumentado la carga de amoníaco gaseoso, que podemos ver desde el espacio".

En China, una compleja interacción de factores está ligada al aumento del amoníaco atmosférico. Los autores sugieren esfuerzos para limitar el dióxido de azufre - un precursor clave del ácido sulfúrico, uno de los ácidos que limpia el amoníaco de la atmósfera - podría ser parcialmente responsable. Pero China también ha ampliado considerablemente sus actividades agrícolas desde 2002, ampliando su uso de fertilizantes que contienen amoníaco y aumentando las emisiones de amoníaco de los desechos animales. El calentamiento de los suelos agrícolas, debido al menos en parte al cambio climático mundial, también podría contribuir.

En la India, un amplio aumento en el uso de fertilizantes junto con grandes contribuciones de los desechos de ganado, han dado lugar a las concentraciones más altas del mundo de amoníaco atmosférico.

Pero los investigadores señalan que las concentraciones de amoníaco no han aumentado casi tan rápidamente como en otras regiones. Los autores del estudio sugieren que esto es más probable debido al aumento de las emisiones de precursores de lluvia ácida y, en consecuencia, un aumento de la depuración de amoníaco de la atmósfera. Esto conduce a mayores niveles de neblina, una tendencia peligrosa confirmada por otros instrumentos por satélite de la NASA, dijo Dickerson.

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