Ozon är en välkänd och intressant gas. Den anses vara en "bra" gas när den finns i stratosfären, där det bildar ozonskiktet som sitter 15 till 30 kilometer över jorden som skyddar liv från skadlig ultraviolett strålning.

Men när de finns i det lägsta atmosfäriska lagret – troposfären, som sträcker sig 8 till 14 kilometer över jorden – ozon blir ett bekymmer för människors och växters hälsa. Det är också den tredje viktigaste växthusgasen efter koldioxid och metan. Det finns betydande bevis för att ozon är en av de mest fytotoxiska (giftiga för växter) luftföroreningar, orsakar betydande skador på jordbruksgrödor över hela världen.

En kombination av föroreningar

Detta beror delvis på att ozon är en sekundär luftförorening:det släpps inte ut direkt, men bildas när andra primära föroreningar – främst kväveoxider (NO _x ), kolmonoxid (CO) och flyktiga organiska föreningar (VOC), som släpps ut huvudsakligen från förbränning av fossila bränslen i transporter, industri och kraftproduktion – genomgår fotokemiska reaktioner under soliga förhållanden.

Det krävs flera timmar för att dessa fotokemiska reaktioner ska inträffa, vilket innebär att ozonkoncentrationerna ofta är högre i motvind från stads- och industricentra.

Vissa viktiga jordbruksregioner som ligger nära stads- och industricentra upplever förhöjda ozonkoncentrationer, dessa inkluderar Mellanvästern USA, stora delar av det europeiska fastlandet, södra Asiens indo-gangetiska slätter, och Kinas kust.

I dessa regioner, ozonkoncentrationerna blir ofta tillräckligt höga för att påverka grödans fysiologi, tillväxt och avkastning. Hemisfärisk transport av ozon och dess prekursorer kan också förekomma så att utsläpp på en kontinent påverkar koncentrationer i en annan, till exempel, Nordamerikanska utsläpp kan påverka ozoninducerade avkastningsförluster i Europa.

Ozon kommer in i växternas blad genom stomata – porer som underlättar gasutbyte – där det reagerar med cellulära komponenter, producerar en serie kemiska reaktioner som skapar stark oxidativ stress. Skadorna sträcker sig från synliga bladskador som gulfärgning (kloros) och stippling och lokaliserad celldöd (nekros), till subtila fysiologiska förändringar såsom minskad fotosyntes och för tidig åldrande. Dessa effekter minskar i slutändan skördarna.

En växande oro

Ozonnivåerna har fördubblats sedan förindustriell tid på grund av antropogena utsläpp. På grund av stränga luftkvalitetskontroller, Toppnivåerna av ozon har sjunkit under de senaste decennierna i Europa och Nordamerika. Dock, "ozon i bakgrunden", som är ozonkoncentrationen i frånvaro av lokala antropogena källor, har ökat globalt under de senaste åren.

I utvecklingsländer, särskilt södra och östra Asien, ozonnivåerna stiger och denna trend kommer att fortsätta åtminstone fram till 2030 om inte utsläpp av ozonprekursorer (NO _x och VOC) reduceras avsevärt.

Det är viktigt att notera att regioner som upplever höga nuvarande och framtida ozonnivåer också har en framträdande position inom det globala jordbruket och livsmedelsproduktionen och är sårbara för osäkerhet om livsmedel.

Kina och Indien är viktiga exempel på länder där ozonföroreningar redan hotar växtodlingen. I Indien, upp till 14 och 6 % skördeförlust i vete och ris, respektive, beräknas ha orsakats av ozon.

Långtgående socioekonomiska implikationer

Ozon lägger alltså till ytterligare en faktor till den existerande kopplingen mellan fattigdom, undernäring och klimatförändringseffekter som utmanar livsmedels- och näringstryggheten i vissa av dessa regioner. Det är också viktigt att tänka på att instabilitet i dessa livsmedelssystem kommer att få långtgående socioekonomiska konsekvenser via förändringar i livsmedelspriser, jordbruksinkomster, konsumentbeteenden och näringstillgång för olika grupper i samhället, inklusive kvinnor.

Studier tyder på att skördförluster på grund av miljöfaktorer ofta drabbar jordbrukare genom att öka skulderna och intensifiera arbetsbelastningen samt förändra relationerna mellan könen.

På samma gång, Att minska avkastningsklyftorna i befintliga och framtida jordbruksregioner är avgörande för global livsmedelssäkerhet.

Jordbrukare och beslutsfattare misslyckas ofta med att identifiera luftföroreningar som en bidragande orsak till lägre skördar och luftkvalitetsproblemen är fortfarande fokuserade på städer och stadskärnor där förhöjda föroreningar påverkar människors hälsa. Därför, det är viktigt att media, forskare och miljöaktivister tar ledningen för att nå ut till bönder, allmänhet och beslutsfattare, och förse dem med bevis på risker och skador och samarbeta för att förstå var lösningar krävs för att minska ozonföroreningar och dess konsekvenser.

Integrering av ozonföroreningar

Med tanke på dessa utmaningar, forskare bör överväga att integrera ozonföroreningar i säsongsbetonade skördeprognoser. Forskare vid Stockholm Environment Institute utvecklar verktyg för bedömning av ozonrisker och skador för grödor. En färsk rapport belyser vikten av ozonövervakningsnätverk på landsbygden för att bedöma bakgrundskoncentrationer av ozon och frekvensen av höga ozonepisoder.

Detta är särskilt viktigt eftersom övervakning av luftkvaliteten i allmänhet är inriktad på urbana och halvstadsområden. Denna rapport syntetiserade information från 15 ozonövervakningsnätverk över hela världen, inklusive det europeiska övervaknings- och utvärderingsprogrammet, tillsammans med data som samlats in av enskilda forskare eller mindre regionala till nationella nätverk.

Sådana nätverk kommer att möjliggöra integrering av information om ozonföroreningar med potential att ge tidiga varningar om ozonepisoder (som ofta kan pågå i dagar till veckor) och hjälpa bönder att minimera skördeförluster genom lämpliga förvaltningsmetoder.

Forskning för att utveckla motståndskraftiga jordbrukssystem skulle idealiskt integrera anpassning för att undvika de värsta effekterna från ozonföroreningar vid sidan av klimatförändringarna genom förbättrad växtodling och agronomiska metoder. Dock, det är en absolut nödvändighet att förstå kopplingarna och interaktionerna mellan luftkvalitet, klimatförändring, lantbruk, matförråd, och tillhörande socioekonomiska implikationer på det lokala, regional och global skala för att skapa en helhetsbild av problemet och därigenom erbjuda effektiva lösningar.

Denna artikel publicerades ursprungligen på The Conversation. Läs originalartikeln.