PNAS：改善空气质量可以增强植物的自然固碳能力

　　

减少气溶胶颗粒的污染将改善空气质量。它还可以增加植物可获得的阳光量——增强它们从大气中去除二氧化碳和减缓气候变化的能力。

由卡内基大学领导的团队，包括Liyin He, Lorenzo Rosa和Joe Berry，利用卫星测量了欧洲的光合作用活动和气溶胶污染，结果表明，在工业生产减少、通勤人数减少的周末，植物捕获了更多的碳。

他们的发现发表在《美国国家科学院院刊》上。

植物有一种特殊的能力，叫做光合作用，通过这种能力，它们把太阳的能量转化为化学能。为了做到这一点，它们从空气中吸收二氧化碳，并将其转化为碳水化合物和脂肪。

这个日常过程对对抗人类活动引起的气候变化有很大的帮助。植物将我们的一些碳污染从大气中吸收出来，并将其作为一种生物物质保存下来，防止其导致全球变暖。

他解释说:“然而，这可能会因为气溶胶造成的空气质量差而减少，气溶胶是我们上下班和燃烧化石燃料或木材时排放到大气中的微小颗粒。”“它们对空气质量有负面影响，影响人类健康。它们还可以散射或吸收阳光，这对植物的影响就像被困在阴凉处一样。”

先前的研究表明，气溶胶污染可以使农作物产量减少20%。

该研究团队包括斯坦福大学的David Lobell和Yuan Wang;加州理工学院的尹毅、姚奕彤和克里斯蒂安·弗兰肯伯格;和俄克拉何马大学的拉塞尔·道蒂，利用哥白尼哨兵5号前体卫星上的对流层监测仪器(TROPOMI)测量了欧洲的光合作用活动。

由于光合作用过程的一个步骤会释放荧光，因此可以从太空中看到荧光，并通过卫星进行测量——大约十年前，贝瑞和弗兰肯伯格与加州理工学院的合作者一起，在开发一种改变游戏规则的研究方法中发挥了核心作用。

研究人员将光合作用的发现与可见光红外成像辐射计套件的气溶胶测量结果联系起来，并使用建模来理解两者之间的关系。

罗莎说:“我们之所以关注欧洲，是因为与其他地区相比，欧洲整个星期的人类活动模式已经确立。”“此外，许多欧洲生态系统已经受到气候变化的负面影响，欧洲国家已经制定了削减碳污染的雄心勃勃的目标。”

他们的研究显示了光合作用活动的每周循环，在周末达到顶峰，在一周内减弱，与气溶胶污染的模式完全相反。他们还发现，在COVID-19封锁期间，人们在家避难，而不是通勤，这也有类似的模式。

如果微粒污染能在一周内减少，保持周末的光合作用水平，就能从大气中去除40到60兆吨的二氧化碳，并将其封存在生物物质中。它还可以在不增加用于种植作物的土地数量的情况下提高农业生产率。

罗莎总结道:“这些发现对欧洲各国政府具有重大的政策意义，他们正在研究各种系统，每年从大气中捕获约5亿吨二氧化碳并将其储存起来。”“我们的研究表明，改善空气质量也有助于实现气候目标。”

这项工作是罗莎整体研究计划的一部分，旨在了解气候变化带来的农业挑战，并评估提高农业可持续性的各种方法。罗莎于2022年加入卡内基，成为一名研究员——这是一个著名的项目，旨在为早期职业科学家提供自由和独立的机会，让他们从事大胆和非常规的研究。从那时起，他的工作包括分析灌溉策略、土壤保湿技术和储水需求，以及评估减少化肥生产碳足迹和实现农业净零排放的解决方案。