צילום-המדרון-במצלמה-דיגיטלית-רגילה-aspect-ratio-x

הקשר הדו-כיווני שבין זיהום אוויר וצמחייה

מאור גבאי, חן דיין, צ’יאן לי, פאוול מיסזטל, אריק פרדג’, ערן טס

מחקרים רבים בשנים האחרונות עוסקים ברצף קרקע-צמח-אטמוספרה מתוך הבנה שלא ניתן להפריד ולהתייחס לאף אחד משלושת הגורמים הללו כאל מערכת נפרדת. יחסי הגומלין שבין הצמח והאטמוספרה מונעים על ידי חילופי גזים ביניהם, חיוניים לתפקוד הצמח, ולהם גם השפעה חשובה בוויסות האקלים, בעיקר באמצעות קליטה של פחמן דו-חמצני על ידי הצמח. אולם, לצד תחלופת הגזים הטבעית, קיימת גם תחלופת גזים נוספים בין הצמחייה והאטמוספרה הקשורים באופן הדוק עם זיהום אוויר. עבודה זו מתמקדת בחילופי מזהמי אוויר גזיים בין צמחיה לאטמוספרה במטרה להבין הן את הפגיעה הפוטנציאלית של מזהמי אוויר בצמחים והן את ההשפעה על איכות האוויר כתוצאה מפליטה וסילוק של גזים מהאטמוספרה על ידי הצמחייה.

WeChat Image_20200202151355

המיקום של רמת הנדיב הינו ייחודי לבחינת הקשר שבין זיהום אויר וצמחיה בשל היותו קרוב מאוד לקו החוף של האגן המזרחי של הים התיכון ובשל כך חשוף לזיהום אוויר שמגיע בהסעה ארוכת טווח, בעיקר מדרום מזרח אירופה ותחבורה ימית, אך גם למקורות פליטת מזהמים מקומיים. בשלב זה של המחקר ההתמקדות הינה בשלושה אספקטים מרכזיים:

1. השפעת צמחיה על סילוק אוזון מהאטמוספרה

בנוסף להיות האוזון גז חממה הוא גם מחמצן חזק ונחשב לאחד ממזהמי האוויר המשפיעים ביותר כיום על בריאותנו. ידוע כי אוזון נוטה לשקוע בקצב מהיר יחסית לצמחיה ובמסגרת המחקר אנו בודקים את הגורמים אשר משפיעים על שקיעת אוזון לצמחיה. המחקר שלנו גילה שהקרבה לחוף מאפשרת לאוזון לשקוע לצמחיה באופן יעיל גם בשעות הלילה, בניגוד לאזורים מרוחקים יותר מקו החוף. לכן, בשקלול יממתי הצמחייה ברמת הנדיב מאפשרת סילוק בקצב גבוה יחסית של אוזון מהאטמוספרה (לי וחובריו, 2018).

2. השפעת פליטת תרכובות אורגניות נדיפות על איכות האוויר

חשיבות המחקר היא בכך ששימוש מושכל בצמחיה יכול להשפיע באופן משמעותי לא רק על האקלים, אלא גם על איכות האוויר ומכאן גם על בריאותנו. מחקרים של השנים האחרונות מלמדים ככלל על ההשפעה המיטיבה שיש ליערות אורבניים על איכות האוויר בתוך הערים ובסביבתן, לצד השפעתם המיטיבה בקירור האוויר. אולם ההשפעה על איכות האוויר הינה מורכבת וקיים מצב בו צמחיה יכולה להוביל לשיפור איכות האוויר בקרבתה, אך להרעה במצב איכות האוויר במרחק רב יותר ממנה, כאשר אופן ההשפעה תלוי באופן משמעותי גם בתנאים הספציפיים של כל אזור ואזור. מכאן החשיבות שבמחקר ההשפעה של הצמחייה על איכות האוויר, תחת התנאים הספציפיים והייחודיים לישראל, ובפרט בהתחשב בכך שחסר כיום ידע על אופן ההתרחשות של תהליכים אלו באזורים חמים ויבשים כפי שאופייני לישראל.
מחקר זה כלל בשלב ראשון מדידה במשך מספר חודשים של תרכובות אורגניות נדיפות באמצעות מערכת מתקדמת, בשיתוף עם קבוצת מחקר מאוניברסיטת ברקלי ומכון לב. בשלב זה מתבצע מידול ממוחשב במטרה להבין את אופן ההשפעה של פליטת התרכובות מהצמחייה, במרחקים שונים של עד עשרות קילומטרים במורד הרוח.

WeChat Image_20200202151409

3. פליטת תרכובות אורגניות נדיפות מאגן הים התיכון

במסגרת זו אנו עוקבים אחר התרומה של מי הים התיכון לפליטת תרכובות אורגניות נדיפות שלהן השפעה הן על איכות האוויר והן על האקלים. במסגרת המחקר גילינו פליטה גבוהה במיוחד של איזופרן ופליטה נמוכה, גם ביחס למה שנמדד באזור בעבר, של די-מתיל סולפיד (דיין וחובריה, 2020). פליטה של תרכובות אלו מהים ידועה כבעלת פוטנציאל השפעה ממתנת של ההתחממות הגלובלית, כאשר הראשונה משפיעה לרעה על איכות האוויר. המגמות הדרמטיות בפליטת איזופרן ודי-מתיל סולפיד קשורות ככל הנראה בהתחממות מי הים התיכון. לגילויים אלו חשיבות בהקשר של הצפי להתחממות האוקיאנוסים בהשפעת ההתחממות הגלובלית.

שיטות:

במסגרת המחקר מתבצעות מדידות של תחלופת גזים שונים בין האטמוספרה והאקוסיסטמה בשיחייה שברמת הנדיב. הגזים הנבדקים הם אדי מים (H2O) פחמן דו-חמצני (CO2) אוזון (O3) ו .VOCs המדידות מבוססות על שיטת קורלציית הערבולים (Eddy Covariance) אשר מאפשרת למדוד ולחשב את שטף הגזים האלה, עבור תא שטח צמחי נרחב. במסגרת שיטה זו מוצבים חיישנים מטאורולוגיים וחיישנים למדידת ריכוז הגזים הנבדקים באזור המדידה. על כל החיישנים להיות בעלי דרגת רגישות גבוהה ותדירות מדידה גבוהה (10 Hz). מדידת שטפי אדי המים והפחמן הדו-חמצני מאפשרת לעקוב אחר הפעילות הצמחית. באמצעות מדידת שטפי האוזון ועל בסיס מדידת שטפי אדי המים והפחמן הדו-חמצני, ניתן לחשב תוך שימוש במודל את שטף האוזון לתוך פיוניות הצמחים.

מדידת ה-VOC מתבצעת באמצעות המערכת המתקדמת PTR-ToF-MS (Proton-Transfer-Reaction Time-of-Flight Mass Spectrometry). מערכת חדשנית זו הוכחה כבעלת פונטנציאל זיהוי של מאות  VOC שנפלטות מצמחים שקיומן של רבות מהן לא היה ידוע עד כה (Park et al., 2013) .במסגרת המחקר נבדקים באופן רציף גם הגזים פחמן חד-חמצני, תחמוצות חנקן וגופרית דו-חמצנית, שבאמצעותם ניתן לעקוב אחר זיהום האוויר ולהתחקות אחר אופיו ומקורותיו.

בנוסף למדידות בשטח, נעשה שימוש במודל להערכת פליטת גזים ואירוסולים מהטבע (The Model of Emissions of Gasses and Aerosols from Nature version 2.1 (MEGANv2.1; (Guenther et al., 2012)), אשר מיועד להעריך את שטפי ה- VOCs מהצמחייה כתלות בסוג הצמחייה, תנאי הסביבה המטאורולוגיים, מאפייני הקרקע ועוד.

תוצאות ראשוניות:
באופן כללי מערכות המדידה שהוצבו באתר הובילו לזיהוי של מאות תרכובות אורגניות נדיפות שונות, כאשר במהלך מספר ימים נמדד מספר שיא של מעל ל-600 VOC שונות. ככל הידוע לנו זהו מספר שיא של VOC שנמצא עד כה בסביבה צמחית. עבור חלק מן התרכובות ניתן היה לראות קשר חזק בין ריכוזן והטמפרטורה, דבר המאשש את פליטתן מצמחיה. נוסף על-כך, מודל ה-MEGAN  תומך בשיעורי הפליטה של חלק מהVOC- עבורן ניתן להניח מקור צמחי. VOC אחרות נפלטות ככל הנראה מאזורי התעשייה שבאזור וכן מהים התיכון. חשיבות מיוחדת קיימת לגילוי של איזופרן בריכוזים משמעותיים, שמקורו העיקרי קשור ככל הנראה בפליטה מאורגניזמים השוהים במי הים התיכון. צורון זה הינו ראקטיבי במיוחד ליצירת אוזון. תרכובות נוספות האופייניות לפליטה מצמחיה אותן ניתן היה לזהות כוללות מונוטרפן, מתנול, אצטון וכן דימתיל סולפיד (DMS) לו חשיבות רבה בתהליך היווצרות עננים, ונפלט ברובו מאורגניזמים ימיים אך גם מצמחיה יבשתית. בבחינה של ריכוזי האוזון שנמדדו אל מול ריכוזי ה-VOC, נראה כי בסקאלה מקומית ה-VOC גורמות להרס משמעותי של אוזון ובכך מיטיבות עם זיהום האוויר (Li et al., 2018).

באיור 1 ניתן לראות את מגמות הפליטה של שלוש VOC נבחרות: Isoprene, Monoterpene ,Dimethyl  ו – sulfide (DMS), הנפלטות מצמחיה יבשתית ואורגניזמים ימיים כתלות בכיוון הרוח (עצמת מקור). ניתן לראות כי המקור הימי של DMS דומיננטי יותר מהיבשתי, בשל פליטה גבוהה מכיוון מערב.

איור 1: עצמת המקור של מונוטרפן (1), איזופרן+MBO (2), ו-DMS  (3). בגרפים מוצג אחוז הזמן שבו נמדדו טווחים מסוימים של ריכוז (ppb) עבור כיוון רוח מסוים. טווחי הריכוזים מפורטים במקרא עבור כל צורון.

בשלב הבא של המחקר מתוכנן להעריך את השפעת הVOC- על ריכוזי האוזון בסקאלה אזורית באמצעות שימוש במודל אטמוספרי-כימי אזורי.

מקורות:

Dayan, C., Fredj, E., Misztal, P. K., Gabay, M., Guenther, A. B., and Tas, E.: Emission of biogenic volatile organic compounds from warm and oligotrophic seawater at the Eastern Mediterranean, Atmos. Chem. Phys. Discuss., https://doi.org/10.5194/acp-2019-1170, in review, 2020.

Li, Q., Gabay, M., Rubin, Y., Fredj, E., and Tas, E. (2018). Measurement-based investigation of ozone deposition to vegetation under the effects of coastal and photochemical air pollution in the Eastern Mediterranean, Sci. Total Environ., 645, 1579–1597, doi.org/10.1016/j.scitotenv.2018.07.037

אולי יעניין אותך גם...

קיימות

גינון טיפולי ברמת הנדיב

במחקרים רבים מוצג הקשר בין סביבה ירוקה, טבע או גנים פורחים ובין תחושות של רוגע ושלווה, הנאה וחיוניות. חובבי גינון מעידים על יתרונות העבודה בגינה ועל התועלת שהם מפיקים מכך...

למידע נוסף >>

לגלות את המקום

שביל המעיין

המסלול המסומן בכחול הוא שביל המעיין, המזמן למטייל מסע בזמן לאתרי חקלאות מקומית בת 2000 שנה, מעיין חבוי ובאר משאלות. השביל עובר בבית חורי, משק חקלאי מהתקופה העותומאנית. ממשיך אל ארמון הרודיאני, עד עין צור, מעיין וניקבה.
אופי השביל: מתאים למשפחות.
צבע סימון: כחול.
אורך השביל: כשני קילומטרים וחצי.
משך הטיול: כשעה וחצי.
עונה מומלצת: כל השנה.

למידע נוסף >>

איפה אוכלים

לאכול כאן

להשלמת חוויית הביקור ברמת הנדיב אתם מוזמנים ליהנות במטעים, בית קפה-מסעדה המציע שילוב מיוחד של תפריט חלבי כשר, מתחם פיקניק מוצל, או קיוסק.

למידע נוסף >>