Det är allmänt känt att föroreningar har skadat ozonskiktet runt jorden. Ozonskiktet är viktigt för att skydda livet från skadliga UV -strålar från solen. Dock, att föroreningar leder till för mycket ozon på marknivå är mindre känt.

"För mycket ozon på marknivå är inte bra. Det kan skada växtligheten på jorden. Koncentrationen av ozon på marknivå har mer än fördubblats på 150 år, säger professor Frode Stordal från institutionen för geovetenskap vid UiO.

Konsekvenserna är alarmerande. Redan 2010, internationella forskare fastställde att ozon på marknivå minskade produktionen av vete med sju till tolv procent, sojabönor med sex till sexton procent, ris med tre till fyra procent, och majs med tre till fem procent. År 2004 forskare vid Göteborgs universitet publicerade en artikel där de konstaterade att ozonföroreningar minskade potatisskördarna med så mycket som tjugo procent. I en vetenskaplig artikel 2018, Svenska och andra europeiska forskare konstaterade att ozon på marknivå förstör nästan tio procent av veteproduktionen på norra halvklotet.

Nu fruktar forskare att ozonlagret längs marken kan göra ännu mer skada i arktiska områden. Växtfysiologerna och atmosfärsfysikerna vid universitetet i Oslo har därför gått samman för att forska om detta.

Mer ozon med avgaser

För att förstå deras forskning, vi måste kort titta på varför ozonet har ökat på marknivå och varför det skadar vegetationen.

Ozon består av syreatomer, precis som syret vi andas. Medan de livgivande syremolekylerna i luften består av två syreatomer (O ₂ ), ozon består av tre syreatomer (O ₃ ). Skillnaden kan låta liten, men det gör en dramatisk skillnad. Ozon är den luftförorening som kan göra mest skada på levande organismer.

Ozon bildas indirekt som ett resultat av vår moderna livsstil. Bovarna är förbränningsugnar och förbränningsmotorer. Den mest kända, vardagliga exempel är avgaser från bilar, fartyg och flygplan. När förbränning sker vid höga temperaturer, luftens två huvudkomponenter, nämligen syre och kväve, reagera med varandra. De så kallade NOx-gaserna bildas. Dessa är gaserna kväveoxid (NO) och kvävedioxid (NO ₂ ). NOx -gaserna är katalysatorer. Katalysatorer påskyndar kemiska reaktioner. NOX-gaserna har den olyckliga egenskapen att de hjälper kolmonoxid (CO), metan (CH ₄ ) och flyktiga organiska föreningar (VOC) för att producera ozon. Detta sker endast under dagtid. Förklaringen till detta är att den kemiska reaktionen också måste få en hjälpande hand från solens UV -strålning.

Koncentrationen av ozon är som störst under dagtid. Under natten, det faller. Anledningen till detta är att ozon bara kan bildas i dagsljus och bryts ner när det träffar växter och andra saker. När solen går upp, koncentrationen är som lägst. Nivån ökar sedan igen under dagen.

NOX -gaser kan också bildas på helt naturliga sätt. Blixten är ett exempel på detta, men det är förorenat av människor som är orsaken till den enorma ökningen av ozon på marknivå.

"Ozonskiktet på marknivå är en fråga som har smugit sig på oss, säger Frode Stordal.

Hur skadar ozon växter?

Man kan undra hur ozon skadar växter. Precis som vi människor, bladen andas också. Detta sker som en del av den välkända processen för fotosyntes. Tack vare klorofyll, växter kan omvandla solljus, koldioxid (CO ₂ ) och vatten (H ₂ O) till glukos (C ₆ H ₁₂ O ₆ ) och syre (O ₂ ). Glukos är den energi som växter behöver för att överleva. Syret är avfallsmaterialet.

För att ta emot koldioxid och samtidigt släppa ut syre och vattenånga, bladen har små porer, som kallas stomata. Skador uppstår när ozon tränger igenom dessa porer.

Växter har ett elegant sätt att försvara sig mot ozonfaran. Försvarsvapnet är antioxidanter. De neutraliserar ozon.

"Nivån på försvaret varierar från växt till växt. Om växten har mycket antioxidanter, ozon behöver inte göra så mycket skada. Även om ozon inte kommer in i cellerna själva, det orsakar skador mellan cellerna. Tyvärr, ozon reagerar mycket lätt med andra element. Nya kemiska föreningar bildas som ytterligare tränger in i cellen och skadar dem inifrån, " förklarar forskaren Ane Vollsnes vid Institutionen för biovetenskap vid Universitetet i Oslo.

Kan vara värre i Arktis

Och nu kommer vi till huvudpoängen. Vid ekvatorn, dagarna är 12 timmar långa. I de norra regionerna, det kan vara ljust dygnet runt.

"Den tid som ozonet har möjlighet att penetrera växter, Således, håller mycket längre i

de arktiska områdena än längre söderut. Även om koncentrationen av ozon är högre runt Medelhavet än i Norge, växterna i Norge kan fortfarande vara mer sårbara. Växterna kanske inte kan återhämta sig förrän nästa dag. Vi måste undersöka om porerna i växterna är öppna stora delar av dygnet i de norra delarna. Dock, det är också tänkbart att växterna har en dygnsrytm, trots bristen på nätter. Vi vet inte tillräckligt. Detta måste studeras vidare, säger Ane Vollsnes.

Vollsnes har utfört experiment med en typ av klöver som skadades mer av ozon när nätterna var ljusa. Klövern fick synliga skador. Bladen var fulla av prickar. Dessa prickar är död vävnad.

Skadar växter med avsikt

Testning sker i fytotronen i källaren i biologibyggnaden på Blindern.

Fytotronen är en avancerad anläggning där forskare kan odla växter och testa vad som händer med dem under olika klimatförhållanden. I majoriteten av de sexton tillväxtkamrarna i fytotronen, forskare kan kontrollera temperaturen, nederbörd, mängd ljus och längden på natt och dag. För att kontrollera hur växterna reagerar på ozon, forskare kan ha identiskt klimat i alla kammare, samtidigt som mängden ozon varieras. Sådana experiment är inte möjliga att genomföra i växthus. När experimentet genomförs, det är då priset på vädret.

"I fytotronen, vi kan manipulera en enda faktor åt gången för att se vilken effekt den har.

Det är första gången någon undersöker hur dygnets längd påverkar ozonföroreningen av växter i norr.

Tyvärr, det finns en risk att mängden ozon kommer att öka i Norge och i arktiska regioner. Det beror på oljeproduktionen i Barents hav och den förväntade ökningen av sjöfartstrafiken till Asien längs norska kusten och Sibirien när isen drar sig tillbaka.

Testa odlade växter

Ane Vollsnes påpekar att hur ozon påverkar jordbruket i Norge, såsom produktion av vete och havre, har inte undersökts. I den första omgången, de kommer att undersöka hur olika typer av klöver och timotejgräs, som används som djurfoder för kor och får, skadas av ozonföroreningar. De kan redan nu fastställa att klöver och timotej är sårbara för ozon – frågan är hur sårbara.

"Vi talar om stora möjliga, men dolda förluster, säger Ane Vollsnes.

Hennes mål är att hitta de som bäst tål ozonföroreningarna. Här har hon

samarbete med Finnmarks lantbruksråd. Tanken är att kommunicera resultaten till bönderna i norr.

Mer ozon från Asien

Resultaten från fytotronen kommer också att användas i en klimatmodell för att mer exakt beskriva sambandet mellan ozon och klimatförändringar.

Även om Europa och USA har blivit bättre på att minska utsläppen från förbränningsugnar och förbränningsmotorer, situationen är värre i Asien. Där, ozonföroreningarna fortsätter att öka.

"Det är här som befolkningstillväxten är som störst och levnadsstandarden ökar mest. Det här sker samtidigt som behovet av mat ökar. Det är en olycklig kombination. Mer ozon kommer att påverka livsmedelsproduktionen, det är en olycklig kombination. " konstaterar Ane Vollsnes.

I Indien och Kina, ozon har redan visat sig minska produktionen av både ris och soja.

Tyvärr, luften bryr sig inte om gränser. Ozonet förflyttas av de starka västliga vindarna runt norra halvklotet – först mot USA och sedan mot Europa.

"Frågan är om vi kommer att nå en tröskelnivå eller om det kommer att bli dramatiskt värre, " avslutar Frode Stordal.