Emission af geologisk kulstof betinget af landbrugets nitratudvaskning – en overset CO2 kilde i terrestriske økosystemer

Hidtil har opgørelser over kuldioxid (CO2)-emissioner ikke medregnet emissioner fra for eksempel grundvand, vandløb og søer, fordi denne andel antages at være ubetydelig. Imidlertid har nye videnskabelige undersøgelser peget på, at det er nødvendigt at revidere denne antagelse. Især CO2-afgasning fra landbrugspåvirkede terrestriske akvariske systemer kan være en betydelig CO2-kilde sammenlignet med uberørte naturområder. Det skyldes at, udvaskning af nitrat fra marker kan føre til forsuring som vil intensivere kulstofkredsløbet og dermed emissionen af CO2. Dette projekt vil således forsøge at kvantificere CO2-emissionen via grundvand til vandløb som skyldes kvælstofgødning i landbruget. Projektet vil undersøge processerne mellem kulstof- (C) og kvælstof- (N) kredsløbet og påvirkningen på udledning af klimagasser og vandmiljøet. Gennem projektet MapField, som er støttet af Innovationsfonden, bliver der generet meget detaljeret viden om vand- og nitrattransport i undergrunden i hydrologiske oplande. Vi vil udnytte denne unikke mulighed for yderligere at udforske sammenhængen mellem nitratforurenet grundvand og emission af CO2. Det vil gøres ved at integrere viden om koncentrationer og isotope-indholdet for kulstof og kvælstofforbindelser i vand- og gasfasen. Dertil vil der blive anvendt et isotop-instrument som tidligere er finansieret via et Geocenter projekt. Dette projekt vil være et første skridt til at evaluere den videnskabelige betydning af denne hidtil oversete CO2-kilde i undergrunden ved direkte målinger. Projektet vil således demonstrere hvordan det er teknologisk muligt at kvantificere CO2-emissioner fra undergrunden, som ellers ofte behandles som en sort boks. Resultaterne fra dette studie vil være relevante for de fleste landbrugsområder, og metoderne vil ikke kun være gældende for miljøvidenskab, men vil også udgøre grundforskning om processer i jordens overflade.

Emission of geologic C by agricultural nitrate leaching – an overlooked CO2 source in terrestrial ecosystems?

The current inventory of carbon dioxide (CO2) at any scales have not counted CO2 emission from inland waters e.g., groundwater, rivers, streams, lakes because it is assumed to be insignificant. However, recent findings have implied a necessity to revisit this assumption. In particular, CO2 outgassing from agriculture-impacted inland waters could be a significant CO2 source compared to that from pristine counterparts because additional input of oxidants (nitrate) and acids (nitric/sulfuric acids) will intensify the C cycle. Thus, this project will attempt to quantify the N fertilizer induced carbon dioxide (CO2) emission via groundwater to stream and explore the implications of this interplay between carbon (C) and nitrogen (N) cycles on climate and water mitigation strategies. Through an Innovation Fund Denmark supported project called MapField, interdisciplinary efforts have established detailed 3D information of water and nitrate (NO3) transport pathways in the subsurface at catchment scale, which has not been available before. We will develop this unique opportunity further to explore the role of N-contaminated groundwater as a CO2 pathway by combining the concentration and stable isotope information of C and N species as solutes and dissolved gases especially using the nitrous oxide and isotope analyzer equipped through a GeoCenter project. This project will be a first step to evaluate the scientific significance of this overlooked CO2 source in the deep subsurface based on direct observations and to demonstrate the technological feasibility to explore the subsurface, which is often treated as a black box. This study’s findings will be relevant to most agricultural areas, and its basic framework will be applicable not only for environmental sciences but for fundamental research about near surface processes.

Projektleder

Kim Hyojin (GEUS),
email: [email protected]

Projektdeltagere

Rasmus Jakobsen (GEUS), Birgitte Hansen (GEUS),
Per Ambus (KU IGN)


Projektperiode

Juni 2021- Juni 2023