Als het om broeikasgassen gaat, kooldioxide heeft de neiging om de schijnwerpers te stelen, maar nieuw onderzoek in het tijdschrift Proceedings van de National Academy of Sciences ( PNAS ) onthult hoe wetenschappers een nieuwe, voorspellend hulpmiddel om de uitstoot van lachgas (N2O) van rivieren en beken over de hele wereld te schatten. N2O, een broeikasgas met 300 keer het opwarmingspotentieel van koolstofdioxide, blijft meer dan een eeuw in de atmosfeer van de aarde aanwezig en het is bekend dat het aanzienlijke schade aanricht aan de ozonlaag van de aarde. Rivieren en beken kunnen bronnen van N2O zijn omdat ze hotspots zijn voor denitrificatie, een proces waarbij microben opgeloste stikstof omzetten in stikstofgas.

Terwijl eerder onderzoek heeft geprobeerd te kwantificeren waar en wanneer N2O wordt uitgestoten, rivieren en beken vormen een grote uitdaging omdat het moeilijk is om N2O uit stromend water nauwkeurig te meten, vooral op de schaal van een heel riviersysteem. De huidige studie presenteert een breed toepasbaar voorspellend model om de N2O-emissies van waterwegen te schatten op basis van eenvoudige statistieken, waaronder stroomafmetingen, landgebruik en landbedekking van aangrenzend landschap, bioomtype en wisselende klimatologische omstandigheden.

"Snelle veranderingen in landgebruik, zoals de omzetting van historische wetlands in landbouwgronden, heeft de levering van biologisch beschikbare stikstof uit het landschap vergroot ten koste van ontvangende beken en rivieren, " zei Jennifer Tank, Galla Professor in de afdeling Biologische Wetenschappen aan de Universiteit van Notre Dame, co-auteur van de studie en directeur van het Environmental Change Initiative van Notre Dame. "Een deel van die stikstof zal door microben worden omgezet in N2O, en omdat het een krachtig broeikasgas is, waar en wanneer dat gebeurt in stromend water is van groot belang, zowel nu als in de toekomst."

Werken met een internationaal team van wetenschappers, Tank en haar afgestudeerde student Martha Dee analyseerden eerder gepubliceerde emissiegegevens van beken en rivieren over de hele wereld, waaronder de Kalamazoo-rivier in Michigan, de Hudson-rivier in New York, de Swale-Ouse-rivier in het Verenigd Koninkrijk en zes grote rivieren in Afrika. In aanvulling, het team verzamelde zijn eigen metingen van N2O uit twee regionale riviernetwerken, waaronder de Manistee-rivier in Michigan en de Tippecanoe-rivier in Indiana. De analyse van de gecombineerde dataset door de onderzoekers wees uit dat de N2O-emissies afhankelijk zijn van de riviergrootte - naarmate deze toeneemt, de productie van N2O verschuift van de stroombedding naar het bovenliggende water.

"Het huidige begrip van lachgasproductie is beperkt in stroom- en riviernetwerken in een tijd van snelle wereldwijde verandering, "zei Dee co-auteur van de studie. "Onze studie maakt gebruik van een divers, wereldwijde gegevensset gecombineerd met regionale metingen om een ​​model te creëren dat de impact van menselijke activiteit en milieufactoren op de N2O-productie beter kan voorspellen."

Het nieuwe model wordt een waardevol hulpmiddel voor zowel wetenschappers als waterbeheerders, aangezien het raamwerk nauwkeurige voorspelling van N2O-emissies mogelijk maakt onder verschillende scenario's, waaronder watertemperatuur, veranderingen in landgebruik en de invloed van klimaatverandering op emissie-uitkomsten.