Het is algemeen bekend dat vervuiling de ozonlaag rond de aarde heeft aangetast. De ozonlaag is belangrijk om het leven te beschermen tegen schadelijke UV-stralen van de zon. Echter, dat vervuiling leidt tot te veel ozon op grondniveau is minder bekend.

"Te veel ozon op grondniveau is niet goed. Het kan de vegetatie op aarde beschadigen. De ozonconcentratie op grondniveau is in 150 jaar meer dan verdubbeld, ", zegt professor Frode Stordal van de afdeling Geowetenschappen van UiO.

De gevolgen zijn alarmerend. Al in 2010 internationale onderzoekers hebben vastgesteld dat de ozon op grondniveau de productie van tarwe met zeven tot twaalf procent verminderde, sojabonen met zes tot zestien procent, rijst met drie tot vier procent, en maïs met drie tot vijf procent. In 2004, onderzoekers van de Universiteit van Göteborg publiceerden een artikel waarin ze stelden dat ozonvervuiling de aardappeloogst met maar liefst twintig procent verminderde. In een wetenschappelijk artikel uit 2018, Zweedse en andere Europese onderzoekers hebben vastgesteld dat ozon op grondniveau bijna tien procent van de tarweproductie op het noordelijk halfrond vernietigt.

Nu vrezen wetenschappers dat de ozonlaag langs de grond nog meer schade kan aanrichten in Arctische gebieden. De plantenfysiologen en atmosfeerfysici van de Universiteit van Oslo hebben daarom de handen ineen geslagen om dit te onderzoeken.

Meer ozon met uitlaatgas

Om hun onderzoek te begrijpen, we moeten kort kijken waarom de ozon op grondniveau is toegenomen en waarom het de vegetatie beschadigt.

Ozon is opgebouwd uit zuurstofatomen, net als de zuurstof die we inademen. Terwijl de levengevende zuurstofmoleculen in de lucht bestaan ​​uit twee zuurstofatomen (O ₂ ), ozon bestaat uit drie zuurstofatomen (O ₃ ). Het verschil klinkt misschien klein, maar het maakt een dramatisch verschil. Ozon is de luchtverontreinigende stof die de meeste schade kan aanrichten aan levende organismen.

Ozon wordt indirect gevormd als gevolg van onze moderne levensstijl. De boosdoeners zijn verbrandingsovens en verbrandingsmotoren. De meest bekende, alledaagse voorbeelden zijn de uitlaatgassen van auto's, schepen en vliegtuigen. Wanneer verbranding plaatsvindt bij hoge temperaturen, de twee hoofdbestanddelen van lucht, namelijk zuurstof en stikstof, met elkaar reageren. De zogenaamde NOx-gassen worden gevormd. Dit zijn de gassen stikstofmonoxide (NO) en stikstofdioxide (NO ₂ ). De NOx-gassen zijn katalysatoren. Katalysatoren versnellen chemische reacties. De NOX-gassen hebben de ongelukkige eigenschap dat ze koolmonoxide (CO), methaan (CH ₄ ) en vluchtige organische stoffen (VOS) om ozon te produceren. Dit gebeurt alleen overdag. De verklaring hiervoor is dat de chemische reactie ook een steuntje in de rug moet krijgen van UV-straling van de zon.

De concentratie ozon is overdag het hoogst. Tijdens de nacht, het valt. De reden hiervoor is dat ozon alleen bij daglicht kan worden gevormd en afbreekt als het planten en andere dingen raakt. Als de zon opkomt, de concentratie is het laagst. In de loop van de dag stijgt het niveau dan weer.

NOX-gassen kunnen ook op volledig natuurlijke manieren worden gevormd. Bliksem is daar een voorbeeld van, maar het is door de mens veroorzaakte vervuiling die de oorzaak is van de enorme toename van ozon op grondniveau.

"De ozonlaag op grondniveau is een probleem dat ons is binnengeslopen, ', zegt Frode Stordal.

Hoe beschadigt ozon planten?

Je kunt je afvragen hoe ozon planten beschadigt. Net als wij mensen, bladeren ademen ook. Dit gebeurt als onderdeel van het bekende proces van fotosynthese. Dankzij het chlorofyl, planten kunnen zonlicht omzetten, kooldioxide (CO ₂ ) en water (H ₂ O) in glucose (C ₆ H ₁₂ O ₆ ) en zuurstof (O ₂ ). Glucose is de energie die planten nodig hebben om te overleven. De zuurstof is het afvalmateriaal.

Om kooldioxide op te vangen en tegelijkertijd zuurstof en waterdamp uit te stoten, de bladeren hebben kleine poriën, die huidmondjes worden genoemd. Schade treedt op wanneer ozon door deze poriën dringt.

Planten hebben een elegante manier om zich te verdedigen tegen het ozongevaar. Het verdedigingswapen zijn antioxidanten. Ze neutraliseren ozon.

"Het verdedigingsniveau verschilt van plant tot plant. Als de plant veel antioxidanten heeft, de ozon hoeft niet zoveel schade aan te richten. Hoewel ozon niet in de cellen zelf komt, het veroorzaakt wel schade tussen de cellen. Helaas, ozon reageert heel gemakkelijk met andere elementen. Er ontstaan ​​nieuwe chemische verbindingen die verder in de cel doordringen en deze van binnenuit beschadigen, " legt onderzoeker Ane Vollsnes van de afdeling Biowetenschappen van de Universiteit van Oslo uit.

Misschien erger in het noordpoolgebied

En nu komen we bij het belangrijkste punt. Op de evenaar, de dagen zijn 12 uur lang. In de noordelijke regio's, het kan de klok rond licht zijn.

"De tijd dat de ozon de kans krijgt om planten binnen te dringen, dus, gaat veel langer mee

de Arctische gebieden dan verder naar het zuiden. Hoewel de ozonconcentratie rond de Middellandse Zee groter is dan in Noorwegen, de planten in Noorwegen kunnen nog kwetsbaarder zijn. De planten kunnen mogelijk pas de volgende dag herstellen. We moeten onderzoeken of de poriën in de planten in de noordelijke gebieden grote delen van de dag open staan. Echter, het is ook denkbaar dat de planten een circadiaans ritme hebben, ondanks het gebrek aan nachten. We weten niet genoeg. Dit moet nog verder worden bestudeerd, ’ zegt Ane Vollsnes.

Vollsnes heeft experimenten gedaan met een klaversoort die bij heldere nachten meer werd aangetast door ozon. Het klavertje liep zichtbare schade op. De bladeren zaten vol stippen. Deze stippen zijn dood weefsel.

Beschadigt planten met opzet

Het testen vindt plaats in de phytotron in de kelder van het biologiegebouw in Blindern.

De phytotron is een geavanceerde faciliteit waar wetenschappers planten kunnen kweken en testen wat er onder verschillende klimatologische omstandigheden met hen gebeurt. In het merendeel van de zestien groeikamers in de fytotron, onderzoekers zijn in staat om de temperatuur te controleren, neerslag, hoeveelheid licht en de lengte van dag en nacht. Om te controleren hoe de planten op ozon reageren, onderzoekers kunnen in alle kamers identieke klimaten hebben, terwijl de hoeveelheid ozon wordt gevarieerd. Dergelijke experimenten zijn niet mogelijk in kassen. Wanneer het experiment wordt uitgevoerd, het is dan overgeleverd aan het weer.

"In de fytotron, we kunnen een enkele factor tegelijk manipuleren om het effect ervan te zien.

Dit is de eerste keer dat iemand heeft onderzocht hoe de lengte van de dag de ozonvervuiling van planten in het noorden beïnvloedt.

Helaas, het gevaar bestaat dat de hoeveelheid ozon in Noorwegen en in de Arctische gebieden toeneemt. Dit komt door de olieproductie in de Barentszzee en de verwachte toename van het scheepvaartverkeer naar Azië langs de Noorse kust en Siberië als het ijs zich terugtrekt.

Gekweekte planten testen

Ane Vollsnes wijst erop dat hoe ozon de landbouw in Noorwegen beïnvloedt, zoals de productie van tarwe en haver, is niet onderzocht. In de eerste ronde, onderzoeken ze hoe verschillende soorten klaver en timotheegras, die worden gebruikt als veevoer voor koeien en schapen, worden beschadigd door ozonvervuiling. Ze kunnen al vaststellen dat klaver en timothee kwetsbaar zijn voor ozon – de vraag is hoe kwetsbaar.

"We hebben het over grote mogelijke, maar verborgen verliezen, ’ zegt Ane Vollsnes.

Haar doel is om degene te vinden die het beste bestand zijn tegen de ozonvervuiling. Hier heeft ze

samenwerking met de Finnmark Agricultural Council. Het idee is om de resultaten te communiceren naar de boeren in het noorden.

Meer ozon uit Azië

De resultaten van de fytotron zullen ook worden gebruikt in een klimaatmodel om de relatie tussen ozon en klimaatverandering nauwkeuriger te beschrijven.

Hoewel Europa en de Verenigde Staten beter zijn geworden in het verminderen van de uitstoot van verbrandingsovens en verbrandingsmotoren, de situatie is erger in Azië. Daar, ozonvervuiling blijft toenemen.

"Dit is waar de bevolkingsgroei het grootst is en de levensstandaard het meest stijgt. Dit gebeurt terwijl de behoefte aan voedsel toeneemt. Dit is een ongelukkige combinatie. Meer ozon zal de voedselproductie aantasten, ’ zegt Ane Vollsnes.

In Indië en China, Van ozon is al aangetoond dat het de productie van zowel rijst als soja vermindert.

Helaas, lucht geeft niet om grenzen. De ozon wordt verplaatst door de sterke westenwinden rond het noordelijk halfrond - eerst richting de Verenigde Staten en vervolgens richting Europa.

"De vraag is of we een drempelniveau zullen bereiken of dat het dramatisch erger zal worden, ’ concludeert Frode Stordal.