Исследователи риса в области наук о Земле, экономики и экологической инженерии определили, что широкое использование биоугля в сельском хозяйстве может снизить расходы на здравоохранение, особенно для тех, кто живет в городских районах недалеко от сельскохозяйственных угодий.Biochar — это измельченный древесный уголь, получаемый из древесных отходов, навоза или листьев. Было показано, что пористый углерод, добавленный в почву, повышает урожайность сельскохозяйственных культур, снижает потребность в удобрениях и снижает количество загрязняющих веществ, накапливая азот, который в противном случае выбрасывался бы в атмосферу.Исследование, проведенное под руководством Гасида Пурхашема, научного сотрудника Института общественной политики Райс Бейкер, опубликовано в журнале «Экологические науки и технологии» Американского химического общества.
Пурхашем работал с аспирантом по экологической инженерии Квази Расулом и постдоком Руи Чжаном, ученым-исследователем Земли Каролин Масиелло, экономистом по энергетике Кеном Медлоком и ученым-экологом Дэниелом Коханом, чтобы показать, что горожане на Среднем Западе и Юго-западе США получат наибольшие преимущества в отношении качества воздуха и здоровья от большего использования biochar.Они заявили, что округами США, которые смогут сэкономить больше всего средств на здравоохранение от сокращения смога, являются округа Уилл, Ла Саль и Ливингстон в Иллинойсе; Округа Сан-Хоакин, Сан-Диего, Фресно и Риверсайд в Калифорнии; Округ Уэлд в Колорадо; Графство Марикопа в Аризоне; и графство Форт-Бенд в Техасе.
«Наши модельные прогнозы показывают, что экономия затрат на здравоохранение может составить порядка миллионов долларов в год для некоторых городских округов, расположенных рядом с сельскохозяйственными угодьями», — сказал Пурхашем. «Эти результаты теперь готовы для проверки путем измерения изменений в загрязнителях воздуха в конкретных сельскохозяйственных регионах».Поурхашем отметил, что основные необходимые измерения — это скорость выброса в почву оксида азота (NO), который является предшественником смога, после внесения биочара на поля. Многие исследования уже показали, что biochar снижает выбросы родственного соединения, закиси азота, но лишь немногие из них измерили NO.
«Мы знаем, что biochar влияет на круговорот азота в почве, и именно так он снижает закись азота», — сказал Масиелло, профессор Земли, окружающей среды и планетологии. «Вероятно, таким же образом он снижает NO. Мы думаем, что локальное воздействие сокращения NO с помощью биоугля может быть очень важным».
NO способствует возникновению городского смога и кислотных дождей. NO также производится автомобилями и электростанциями, но в исследовании Rice основное внимание уделялось его выбросам из удобренных почв.Команда Райса использовала данные трех исследований выбросов NO из почвы в Индонезии и Замбии, Европе и Китае. Данные выявили широкий диапазон сокращения выбросов NO — от 0 до 67 процентов — в зависимости от типа почвы, метеорологических условий и химических свойств используемого биоугля.
Используя более высокий показатель в своих расчетах, они определили, что сокращение выбросов NO на 67 процентов в Соединенных Штатах может снизить ежегодные последствия загрязнения воздуха сельскохозяйственными предприятиями до 660 миллионов долларов США. Они написали, что экономия за счет сокращения содержания взвешенных в воздухе твердых частиц, в который вносит вклад NO, может быть в 10 раз больше, чем за счет сокращения содержания озона.
«Сельское хозяйство редко рассматривается в качестве стратегии борьбы с загрязнением воздуха», — сказал Кохан, доцент кафедры гражданского строительства и охраны окружающей среды. «Наша работа показывает, что небольшие изменения в методах ведения сельского хозяйства также могут принести пользу воздуху и почве».