हवामान बदलासाठी माती-आधारित समाधानाकडे 

एका नवीन अभ्यासाने मातीतील जैव-रेणू आणि चिकणमाती खनिजे यांच्यातील परस्परसंवादाचे परीक्षण केले आणि जमिनीत वनस्पती-आधारित कार्बनच्या सापळ्यावर परिणाम करणाऱ्या घटकांवर प्रकाश टाकला. असे आढळून आले की जैव रेणू आणि चिकणमाती खनिजे यांच्यावरील शुल्क, जैव रेणूंची रचना, मातीतील नैसर्गिक धातूचे घटक आणि जैव रेणू यांच्यातील जोड मातीतील कार्बनच्या उत्सर्जनात महत्त्वाची भूमिका बजावतात. मातीत सकारात्मक चार्ज केलेल्या धातूच्या आयनांची उपस्थिती कार्बन ट्रॅपिंगला अनुकूल करते, तर बायोमोलेक्यूल्समधील इलेक्ट्रोस्टॅटिक जोडणीमुळे मातीच्या खनिजांमध्ये जैव रेणूंचे शोषण रोखले जाते. हे निष्कर्ष मातीत कार्बन पकडण्यात सर्वात प्रभावी माती रसायनशास्त्राचा अंदाज लावण्यात उपयुक्त ठरू शकतात ज्यामुळे वातावरणातील कार्बन कमी करण्यासाठी आणि ग्लोबल वार्मिंगसाठी माती-आधारित उपायांसाठी मार्ग मोकळा होऊ शकतो. हवामान बदल.   

कार्बन सायकलमध्ये कार्बनची वातावरणातून पृथ्वीवरील वनस्पती आणि प्राण्यांमध्ये आणि परत वातावरणात हालचाल समाविष्ट असते. महासागर, वातावरण आणि सजीव हे मुख्य जलाशय किंवा सिंक आहेत ज्याद्वारे कार्बन सायकल चालते. खूप कार्बन खडक, गाळ आणि मातीत साठवले जाते. खडक आणि गाळातील मृत जीव लाखो वर्षांमध्ये जीवाश्म इंधन बनू शकतात. ऊर्जेच्या गरजा पूर्ण करण्यासाठी जीवाश्म इंधन जाळल्याने वातावरणात मोठ्या प्रमाणात कार्बन सोडला जातो ज्यामुळे वातावरणातील कार्बन संतुलन बिघडते आणि ग्लोबल वार्मिंगमध्ये योगदान होते आणि परिणामी हवामान बदल.  

1.5 पर्यंत पूर्व-औद्योगिक पातळीच्या तुलनेत ग्लोबल वॉर्मिंग 2050°C पर्यंत मर्यादित ठेवण्यासाठी प्रयत्न केले जात आहेत. ग्लोबल वॉर्मिंग 1.5°C पर्यंत मर्यादित ठेवण्यासाठी, हरितगृह वायू उत्सर्जन 2025 पूर्वी कमाल झाले पाहिजे आणि 2030 पर्यंत निम्मे केले पाहिजे. तथापि, अलीकडील जागतिक स्टॉकटेक या शतकाच्या अखेरीस तापमान 1.5 अंश सेल्सिअसपर्यंत मर्यादित ठेवण्याच्या मार्गावर जग नाही, हे उघड झाले आहे. 43 पर्यंत हरितगृह वायू उत्सर्जनात 2030% कपात साध्य करण्यासाठी संक्रमण पुरेसे वेगवान नाही जे सध्याच्या महत्त्वाकांक्षेमध्ये ग्लोबल वार्मिंग मर्यादित करू शकते. 

या संदर्भातच मातीची भूमिका आहे सेंद्रिय कार्बन (SOC) मध्ये हवामान बदल ग्लोबल वॉर्मिंगला प्रतिसाद म्हणून कार्बन उत्सर्जनाचा संभाव्य स्त्रोत म्हणून तसेच वातावरणातील कार्बनचे नैसर्गिक सिंक म्हणून महत्त्व प्राप्त होत आहे.  

कार्बनचा ऐतिहासिक वारसा भार (म्हणजे 1,000 पासून औद्योगिक क्रांती सुरू झाल्यापासून सुमारे 1750 अब्ज टन कार्बन उत्सर्जन) असे असले तरी, जागतिक तापमानातील कोणत्याही वाढीमुळे वातावरणातील मातीतून अधिक कार्बन सोडण्याची क्षमता आहे म्हणून विद्यमान जतन करणे अत्यावश्यक आहे. माती कार्बन साठा.   

च्या सिंक म्हणून माती सेंद्रीय कार्बन 

माती अजूनही पृथ्वीची दुसरी सर्वात मोठी (महासागरानंतर) बुडते आहे सेंद्रीय कार्बन त्यात सुमारे 2,500 अब्ज टन कार्बन आहे जे वातावरणात ठेवलेल्या प्रमाणापेक्षा दहापट आहे, तरीही त्यात वातावरणातील कार्बन वेगळे करण्याची प्रचंड अप्रयुक्त क्षमता आहे. पीक जमिनी ०.९० ते १.८५ पेटाग्राम (१ पीजी = १०) दरम्यान अडकू शकतात¹⁵ ग्रॅम) कार्बन (Pg C) प्रति वर्ष, जे "च्या उद्दिष्टाच्या सुमारे 26-53% आहे.4 प्रति 1000 पुढाकार” (म्हणजे, उभ्या जागतिक मातीचा 0.4% वार्षिक वाढीचा दर सेंद्रीय कार्बन साठा वातावरणातील कार्बन उत्सर्जनाच्या सध्याच्या वाढीची भरपाई करू शकतो आणि पूर्ण करण्यासाठी योगदान देऊ शकतो हवामान लक्ष्य). तथापि, वनस्पती-आधारित सापळ्यांवर परिणाम करणाऱ्या घटकांचा परस्परसंवाद सेंद्रीय मातीतील पदार्थ फारसे समजलेले नाहीत. 

जमिनीतील कार्बनच्या लॉकिंगवर काय परिणाम होतो  

नवीन अभ्यास वनस्पती-आधारित आहे की नाही हे काय ठरवते यावर प्रकाश टाकतो सेंद्रीय जेव्हा ते जमिनीत प्रवेश करते तेव्हा पदार्थ अडकतात किंवा ते सूक्ष्मजंतूंना खायला घालतात आणि कार्बन CO च्या रूपात वातावरणात परत येतात.₂. जैव-रेणू आणि चिकणमाती खनिजे यांच्यातील परस्परसंवादाच्या तपासणीनंतर, संशोधकांना आढळले की जैव-रेणू आणि चिकणमाती खनिजे यांच्यावरील शुल्क, जैव-रेणूंची रचना, मातीतील नैसर्गिक धातू घटक आणि जैव-रेणू यांच्यातील जोड मातीतील कार्बन उत्सर्जनात महत्त्वाची भूमिका बजावतात.  

चिकणमातीची खनिजे आणि वैयक्तिक जैव रेणू यांच्यातील परस्परसंवादाच्या तपासणीवरून असे दिसून आले की बंधन अंदाजे आहे. चिकणमातीची खनिजे नकारात्मक चार्ज होत असल्याने, सकारात्मक चार्ज केलेले घटक (लाइसिन, हिस्टिडाइन आणि थ्रोनिन) असलेल्या जैव रेणूंना मजबूत बंधन अनुभवले. बायोमोलेक्यूल त्याच्या सकारात्मक चार्ज केलेल्या घटकांना नकारात्मक चार्ज केलेल्या चिकणमाती खनिजांसह संरेखित करण्यासाठी पुरेसे लवचिक आहे की नाही यावर देखील बंधनकारक प्रभाव पडतो.  

इलेक्ट्रोस्टॅटिक चार्ज आणि जैव रेणूंच्या संरचनात्मक वैशिष्ट्यांव्यतिरिक्त, मातीतील नैसर्गिक धातू घटक पुलाच्या निर्मितीद्वारे बांधण्यात महत्त्वाची भूमिका बजावतात. उदाहरणार्थ, सकारात्मक चार्ज केलेले मॅग्नेशियम आणि कॅल्शियम, नकारात्मक चार्ज केलेले जैव रेणू आणि चिकणमाती खनिजे यांच्यात एक पूल तयार केला ज्यामुळे जमिनीतील नैसर्गिक धातू घटक जमिनीत कार्बन अडकणे सुलभ करू शकतात.  

दुसरीकडे, बायोमोलेक्यूल्समधील इलेक्ट्रोस्टॅटिक आकर्षणाने बंधनावर प्रतिकूल परिणाम केला. खरेतर, बायोमोलेक्युलमधील आकर्षणाची उर्जा मातीच्या खनिजाकडे बायोमोलेक्यूलच्या आकर्षणाच्या उर्जेपेक्षा जास्त असल्याचे आढळले. याचा अर्थ चिकणमातीमध्ये जैव रेणूंचे शोषण कमी झाले. अशा प्रकारे, मातीत सकारात्मक चार्ज केलेल्या धातूच्या आयनांची उपस्थिती कार्बन ट्रॅपिंगला अनुकूल करते, तर बायोमोलेक्यूल्समधील इलेक्ट्रोस्टॅटिक जोडणीमुळे मातीच्या खनिजांमध्ये जैव रेणूंचे शोषण रोखले जाते.  

कसे याबद्दल हे नवीन निष्कर्ष सेंद्रीय कार्बन जैव रेणू मातीतील चिकणमातीच्या खनिजांना बांधून ठेवतात ज्यामुळे कार्बन ट्रॅपिंगला अनुकूल बनविण्यासाठी मातीच्या रसायनांमध्ये योग्यरित्या बदल करण्यात मदत होऊ शकते, अशा प्रकारे माती-आधारित उपायांसाठी मार्ग मोकळा होतो. हवामान बदल. 

*** 

संदर्भ:  

1. Zomer, RJ, Bossio, DA, Sommer, R. et al. पीक जमिनीत वाढलेल्या सेंद्रिय कार्बनची जागतिक जप्ती संभाव्यता. विज्ञान प्रतिनिधी 7, 15554 (2017). https://doi.org/10.1038/s41598-017-15794-8 

2. रुंपेल, सी., अमिरासलानी, एफ., चेनू, सी. आणि इतर. 4p1000 पुढाकार: शाश्वत विकास धोरण म्हणून माती सेंद्रिय कार्बन जप्ती लागू करण्यासाठी संधी, मर्यादा आणि आव्हाने. एम्बियो ४९, ३५०–३६० (२०२०). https://doi.org/10.1007/s13280-019-01165-2  

3. वांग जे., विल्सन आरएस, आणि अरिस्टिल्ड एल., 2024. इलेक्ट्रोस्टॅटिक कपलिंग आणि वॉटर ब्रिजिंग इन ॲडसोर्प्शन हायरार्की ऑफ बायोमोलेक्यूल्स ॲट वॉटर-क्ले इंटरफेस. PNAS. 8 फेब्रुवारी 2024.121 (7) e2316569121. DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.2316569121  

***