Китай назвали абсолютным лидером по площади засоленных почв
На протяжении последних 40 лет почвы на территории 11,73 миллиона квадратных километров были засолены 75 процентов времени. Наиболее проблемным регионом стала Азия, в которой находится 7,14 миллиона квадратных километров таких земель, и почти 2,2 миллиона из них приходится на Китай. К таким выводам пришли ученые, исследовав пространственные вариации засоления в мире с помощью методов машинного обучения. Статья опубликована в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
Засоление почвы — одна из главных причин деградации земель, представляющая угрозу для растительного покрова, почвенного плодородия и биоразнообразия. Засоленными почвами принято считать те, в корнеобитаемом слое которых происходит избыточное накопление растворимых солей. Такая аккумуляция приводит к изменению физических, химических и биологических свойств почв: нарушаются почвенное дыхание и азотный цикл, а корни растений начинают испытывать осмотический стресс. В итоге почва недополучает органическое вещество, и земли подвергаются опустыниванию. Исследования засоления почв охватывают локальные области, и их результаты пока не привели к пониманию многолетних вариаций этого явления в глобальном масштабе.
Ученые под руководством Амирхосейна Хассани (Amirhossein Hassani) из Университета Манчестера изучили пространственные и временные вариации засоления в почвах мира. Для характеристики этого явления авторы сосредоточились на двух переменных — ECe (электропроводность почвенной суспензии) и ESP (процентное содержание натрия в обменной форме). ECe лучше описывает насыщение почвы хлоридами, а ESP — ионами натрия, то есть иллюстрирует содность почвы, которую в России чаще всего рассматривают в рамках общего засоления. Референтные значения для признания почвы засоленной составляют ECe ≥4 dS·м−1 и ESP ≥6 процентов. Свое исследование пространственно они ограничили 55 градусами северной и южной широт, а в глубину — корнеобитаемым слоем почвы, за который приняли верхние 30 сантиметров профиля. Данные по засолению с 1980 по 2018 год были взяты из Национальной базы данных совместных почвенных исследований в США, Африканской базы данных почвенных профилей и Глобального гармонизированного набора данных почвенных профилей ISIRC-WISE.
Авторы исследования обучили двухкомпонентные прогностические модели для построения четырехмерных прогнозов засоленности и содности почвы (четыре переменные — долгота, широта, глубина почвы и время). Всего ученые выбрали 43 предиктора засоления, самыми важными из которых стали температура, процентное содержание глины, вид почвообразующей породы и таксономическое положение почвы в системе WRB.
Оказалось, что с 1980 по 2018 года почвы на территории 11,73 миллиона квадратных километров были засолены в течение 75 процентов времени. Лишь 160 тысяч квадратных километров таких почв относятся к пашням. Среди континентов лидером оказалась Азия с 7,14 миллиона квадратных километров засоленных земель, а среди стран первое место досталось Китаю с 211,74 миллиона гектар таких угодий. Наибольшие темпы прироста площади засоленных земель наблюдаются в Бразилии, где ежегодно в разряд засоленных переходит 5 637 квадратных километров земель. Авторы отметили, что использование результатов исследования должно учитывать некоторые ограничения. Так, данные, взятые для анализа, неравномерно разбросаны во времени, а пространственное разрешение полученных карт (один километр) слишком велико для прикладного использования в фермерском хозяйстве. Однако эта работа на сегодняшний день становится одной из самых детальных попыток инвентаризации засоленных почв во всем мире.
Одна из важнейших причин вторичного (то есть антропогенного) засоления почв — их неправильное орошение, которое приводит к дефициту влаги в корнеобитаемом слое. Недавнее исследование показало, что модернизация ирригационных систем поможет решить эту проблему и дополнительно прокормить еще 800 миллионов человек по всему миру.
Марина Попова
Концентрация некоторых из них превышает максимальную для жилых помещений
Концентрация аценафтена, фенантрена, пирена и перфтороктановой кислоты в пыли, собранной внутри МКС, в разы превосходит максимальные значения этих веществ, установленные для жилых помещений в США. В то же время концентрация многих стойких органических загрязнителей укладывалась в безопасный диапазон, но многократно превосходит медианные значения. Такие выводы содержит исследование, опубликованное в журнале Environmental Science & Technology Letters. Космонавты на МКС находятся в замкнутом пространстве, и для обеспечения безопасных условий работы воздух внутри станции должен быть чистым. Но даже при дыхании люди выделяют углекислый газ, аммиак, ацетон, уксусную кислоту и некоторые другие метаболиты. Из-за воздействия на организм ионизирующего излучения, невесомости, шума, вибрации, пониженного и повышенного содержания кислорода в воздухе состав и концентрации таких метаболитов не равноценны тем, что присутствуют в воздухе земных помещений. Кроме того, различные газы в воздушную среду МКС может выделять доставляемое туда оборудование, а также системы корабля, если случается их разгерметизация. Ученые под руководством Стюарта Харрада (Stuart Harrad) из Бирмингемского университета исследовали пыль, собранную из воздушной среды МКС, на присутствие в ней стойких органических загрязнителей — полибромдифениловых эфиров, новых бромсодержащих антипиренов, гексабромциклододеканов, фосфатных эфиров, полихлорированных бифенилов, полифторалкильных соединений и полиароматических углеводородов. Концентрации почти всех стойких органических загрязнителей на МКС укладывались в диапазоны, известные для жилых помещений США. При этом у многих веществ, особенно из групп полибромдифениловых эфиров и полиароматических углеводородов, они превосходили медианные значения для таких помещений на порядки. Например, концентрация полибромдифенилового эфира BDE-99 в пыли на МКС составила 27000 нанограмм на грамм, а ее медианное значение для домашней пыли США — 580 нанограмм на грамм. Концентрации таких полиароматических углеводородов как аценафтен, фенантрен и пирен в разы превосходили не только медианные, но и максимальные значения, установленные для американских домов (930 против 25, 830 против 390 и 1600 против 300 нанограмм на грамм соответственно). Аналогичная ситуация наблюдалась и для перфтороктановой кислоты, концентрация которой в пыли на МКС составила 2600 нанограмм на грамм. Медианное значение концентрации этого вещества в домах США — 140 нанограмм на грамм, максимально известное — 1960 нанограмм на грамм. Авторы отметили, что впервые обнаружили стойкие органические загрязнители во внеземной среде. Их источники невозможно установить доподлинно, но предположительно их высокое содержание может быть связано с огнезащитной обработкой поверхностей, защитой хрупких грузов с помощью пенополиуретановой пены и гидроизоляционной обработкой против грибка. С учетом того, что используемые материалы оказались не слишком устойчивыми во внеземных условиях и в больших количествах попали в воздух обитаемых помещений, исследователи предлагают выбирать другие материалы для упаковки и защитной обработки оборудования. Для токсикологического контроля МКС важно исследовать не только ее внутреннюю воздушную среду, но и состояние внешней обшивки. Ученые выяснили, что космическая пыль, прилипающая к ней, является биохимически активной средой, и обнаружили в ней жизнеспособные микроорганизмы.