Le premier mondial, Une étude satellite à long terme du gaz ammoniac en suspension dans l'air a révélé des « points chauds » du polluant dans quatre des régions agricoles les plus productives du monde. En utilisant les données de l'instrument satellite Atmospheric Infrared Sounder (AIRS) de la NASA, l'équipe de recherche dirigée par l'Université du Maryland a découvert une augmentation constante des concentrations d'ammoniac de 2002 à 2016 dans les centres agricoles des États-Unis, L'Europe , Chine et Inde. L'augmentation de l'ammoniac atmosphérique est liée à une mauvaise qualité de l'air et de l'eau.

L'étude, publié le 16 mars 2017 dans la revue Lettres de recherche géophysique , décrit également les causes probables de l'augmentation de l'ammoniac dans l'air dans chaque région. Bien que les spécificités varient selon les régions, les augmentations de l'ammoniac sont largement liées aux engrais des cultures, déchets d'animaux d'élevage, changements dans la chimie atmosphérique et réchauffement des sols qui retiennent moins d'ammoniac. Les résultats pourraient aider à éclairer les stratégies de contrôle de la pollution par l'ammoniac et les sous-produits de l'ammoniac à proximité des zones agricoles.

"Notre étude rapporte le premier tendances à long terme de l'ammoniac atmosphérique depuis l'espace, " a déclaré Juying Warner, en tant que chercheur associé en sciences atmosphériques et océaniques à l'UMD. « Mesurer l'ammoniac à partir du sol est difficile, mais la méthode par satellite que nous avons développée nous permet de suivre l'ammoniac de manière efficace et précise. Nous espérons que nos résultats aideront à orienter une meilleure gestion des émissions d'ammoniac."

L'ammoniac gazeux fait naturellement partie du cycle de l'azote de la Terre, mais l'excès d'ammoniac est nocif pour les plantes et réduit la qualité de l'air et de l'eau. Dans la troposphère, la plus basse, partie la plus dense de l'atmosphère où tous les temps ont lieu et où les gens vivent - le gaz ammoniac réagit avec les acides nitrique et sulfurique pour former des particules contenant des nitrates qui contribuent à la pollution par les aérosols qui est nocive pour la santé humaine. Le gaz ammoniac peut également retomber sur Terre et pénétrer dans les lacs, ruisseaux et océans, où il contribue aux proliférations d'algues nocives et aux "zones mortes" avec des niveaux d'oxygène dangereusement bas.

"Le peu d'ammoniac provient des tuyaux d'échappement ou des cheminées. C'est principalement agricole, des engrais et de l'élevage, " dit Russell Dickerson, professeur de sciences atmosphériques et océaniques à l'UMD. « Cela a un effet profond sur la qualité de l'air et de l'eau, ainsi que sur les écosystèmes. Ici, dans le Maryland, l'ammoniac de l'atmosphère contribue jusqu'à un quart de la pollution azotée dans la baie de Chesapeake, provoquant une eutrophisation et conduisant à des zones mortes qui rendent la vie très difficile pour les huîtres, crabes bleus et autres animaux sauvages."

Chaque grande région agricole mise en évidence dans l'étude a connu une combinaison légèrement différente de facteurs en corrélation avec l'augmentation de l'ammoniac dans l'air de 2002 à 2016.

Les États Unis, par exemple, n'a pas connu d'augmentation spectaculaire de l'utilisation d'engrais ni de changements majeurs dans les pratiques d'application d'engrais. Mais Warner, Dickerson et leurs collègues ont découvert qu'une législation efficace visant à réduire les pluies acides au début des années 90 avait très probablement pour effet involontaire d'augmenter l'ammoniac gazeux. Les acides qui causent les pluies acides nettoient également le gaz ammoniac de l'atmosphère, et donc la forte diminution de ces acides dans l'atmosphère est l'explication la plus plausible de l'augmentation de l'ammoniac au cours de la même période.

L'Europe a connu l'augmentation la moins spectaculaire de l'ammoniac atmosphérique des quatre principales zones agricoles mises en évidence par l'étude. Les chercheurs suggèrent que cela est dû en partie aux limites réussies des engrais riches en ammoniac et à l'amélioration des pratiques de traitement des déchets animaux. Tout comme les États-Unis, une cause potentielle majeure de l'augmentation des traces d'ammoniac provient de la réduction des acides atmosphériques qui élimineraient normalement l'ammoniac de l'atmosphère.

« La diminution des pluies acides est une bonne chose. La charge en aérosols a chuté - un avantage substantiel pour nous tous, " Dickerson a dit. " Mais il a également augmenté la charge d'ammoniac gazeux, que l'on peut voir depuis l'espace."

En Chine, une interaction complexe de facteurs est liée à une augmentation de l'ammoniac atmosphérique. Les auteurs de l'étude suggèrent que les efforts visant à limiter le dioxyde de soufre, un précurseur clé de l'acide sulfurique, l'un des acides qui nettoie l'ammoniac de l'atmosphère, pourrait être en partie responsable. Mais la Chine a aussi fortement développé ses activités agricoles depuis 2002, l'élargissement de son utilisation d'engrais contenant de l'ammoniac et l'augmentation des émissions d'ammoniac provenant des déchets animaux. Réchauffement des sols agricoles, due au moins en partie au changement climatique mondial, pourrait également y contribuer.

"L'augmentation de l'ammoniac a augmenté la charge d'aérosols en Chine. C'est un contributeur majeur à la brume épaisse observée à Pékin pendant l'hiver, par exemple, " Warner a dit. " Aussi, la viande devient un élément de plus en plus populaire de l'alimentation chinoise. Alors que les gens passent d'un régime végétarien à un régime à base de viande, les émissions d'ammoniac continueront d'augmenter."

En Inde, une large augmentation de l'utilisation d'engrais couplée à d'importantes contributions de déchets d'élevage ont entraîné les plus fortes concentrations d'ammoniac atmosphérique au monde. Mais les chercheurs notent que les concentrations d'ammoniac n'ont pas augmenté aussi rapidement que dans d'autres régions. Les auteurs de l'étude suggèrent que cela est très probablement dû à l'augmentation des émissions de précurseurs des pluies acides et, par conséquent, un certain épuration accrue de l'ammoniac de l'atmosphère. Cela conduit à des niveaux accrus de brume, une tendance dangereuse confirmée par d'autres instruments satellitaires de la NASA, a dit Dickerson.

Dans toutes les régions, les chercheurs ont attribué une partie de l'augmentation de l'ammoniac atmosphérique au changement climatique, reflétée par des températures plus chaudes de l'air et du sol. L'ammoniac se vaporise plus facilement à partir d'un sol plus chaud, de sorte que les sols de chaque région se sont réchauffés d'année en année, leurs contributions à l'ammoniac atmosphérique ont également augmenté depuis 2002.

L'étude attribue également certaines fluctuations de l'ammoniac aux incendies de forêt, mais ces événements sont sporadiques et imprévisibles. En tant que tel, les chercheurs ont exclu les incendies de forêt dans leur analyse actuelle.

"Cette analyse a fourni la première preuve de certains processus que nous soupçonnions de se produire dans l'atmosphère depuis un certain temps, " Warner a déclaré. "Nous aimerions incorporer des données provenant d'autres sources, comme le Joint Polar Satellite System, dans les études futures pour construire une image plus claire. »

Warner, Dickerson et leurs collègues espèrent qu'une meilleure compréhension de l'ammoniac atmosphérique aidera les décideurs à élaborer des approches qui équilibrent mieux la forte demande pour l'agriculture avec le besoin de protection de l'environnement.

« Alors que la population mondiale augmente, il en va de même de la demande de nourriture, en particulier de viande, " a déclaré Dickerson. " Cela signifie que les agriculteurs et les éleveurs ont besoin de plus d'engrais, ce qui rend plus difficile le maintien de l'air et de l'eau propres. Des pratiques agricoles judicieuses et des émissions de gaz à effet de serre réduites peuvent aider à éviter les effets néfastes. »