Naerugaas (keemilise valemiga N₂O) piisavas kontsentratsioonis tõstab tuju ja vaigistab valu. Atmosfääris aga pole naerugaasi osakaalu tõus sugugi naljaasi. Nimelt on naerugaas peamine stratosfääri osoonikihi lõhkuja ja üks olulisemaid kliimamuutusi põhjustavaid kasvuhoonegaase. Kui muid peamisi kasvuhoonegaase süsihappegaasi ja metaani on põhjalikult uuritud, siis naerugaas on mitme keerulise lämmastikuringe protsessi saadus ning selle hulga suurenemise põhjused on paljuski lahtised. Naerugaasi eraldumisega seotud protsesse uurisidki Tartu Ülikooli teadlased ja avaldasid tulemused mainekates teadusajakirjades Nature Communications ja Scientific Reports.

N₂O tekib peamiselt kahe protsessi kõrvalsaadusena:

1) denitrifikatsioon, s. o. nitraadi (valemiga NO₃^–) hapnikuvaene redutseerumine naerugaasiks ning selle liikumine hapnikurikkasse keskkonda, nii et protsess ei lähe lõpuni (ei teki ohutut õhulämmastikku N₂);

2) nitrifikatsioon, s. o. ammooniumi NH₄⁺ oksüdeerumine nitraadiks, mille kõrvalsaaduseks on naerugaas. Peamiselt on atmosfääri naerugaasi kontsentratsiooni suurenemist seostatud põllumajandusega (nt nitraatväetised), kuid ka looduslikelt aladelt on täheldatud olulisi naerugaasi heitmeid. Tartu Ülikooli geograafia osakonna õppejõud ja tudengid professor Ülo Manderi juhtimisel ja maailma tippteadlaste osalusel on aastakümneid uurinud lämmastikuringet ning kasvuhoonegaaside teket erinevates maastikes.

Soid uuriti üle maailma

Käesoleva töö eesmärk oli selgitada, millised keskkonnatingimused (mullakeemia, -niiskus, -temperatuur, ilm, maakasutus, taimkate jm) määravad soomuldades naerugaasi paiskumise õhku. Selleks mõõtsime 2011.–2017. aastal maailma boreaalse vöötme, parasvöötme, subtroopika ja niiske troopika soomuldade kasvuhoonegaaside voogusid koos keskkonnatingimustega. Uuritud sood vaheldusid looduslikest lagerabadest ja madalsoodest ning soometsadest sügavalt kuivendatud rohumaade ja künnipõldudeni. Tulemuseks on esimene maailma soomuldade naerugaasimõõtmiste andmebaas.

Uurimisalad ja nende keskmine mõõdetud naerugaasiheide maailma soomuldade kaardil. Autor: Pärn et al., 2018.

N₂O tekkemehhanismide selgitamiseks tegime Prantsuse Guajaana looduslikus ja kuivendatud alss-madalsoos (Eleocharis sp.) mikroobikoosluste DNA analüüsi, mis on esmakordne sellise detailsusega uurimus maailmas.

Maailma soode N₂O voogude analüüs näitas, et enim seostub naerugaasi lendumine mulla nitraadi sisaldusega, mis on ka üks peamisi mineraalväetiste toimeaineid. Ka sõnnikus sisalduvad lämmastikuvormid muudetakse taimedele kättesaadavaks nitraadiks. Meie uuritavad sood olid küll väetamata, kuid varasema karjatamise ja üleujutusvetega oli mitu meie uurimisala muutunud nitraadirohkeks. Seos naerugaasiga võib olla seletatav nii nitrifikatsiooni kui katkenud denitrifikatsiooniga.

Naerugaasi eraldumine sõltub nitraatidest, niiskusest, temperatuurist ja kündmisest

Mõõtmistest ilmnes ka, et naerugaasi leidumine seostub ka mullaniiskusega. Peamiselt tekkis naerugaas parajalt (50%) niiskes turbamullas, märjas ja kuivas turbamullas naerugaasi voog enamasti puudus. See viitab denitrifikatsiooniprotsessi lõpuni kulgemiseni looduslike soode hapnikuvaeses turbas erinevalt kuivendatud soodest. Üldiselt on looduslikud sood märjad ning nendes naerugaasi oluliselt ei teki. Turba niiskust võib oluliselt alandada ja sellele vastavalt naerugaasi tekkimiseks eelduse luua kas põud või kuivendus.

Eelmainitud mullalämmastiku protsessides on oluline osa mullas oleval niiskusel, millest omakorda sõltub mulla hapnikusisaldus. Paras mullaniiskus võib luua nii nitrifikatsiooniks kui denitrifikatsiooni katkemiseks parajalt hapnikurikka keskkonna.

Mulla nitraadi- ja niiskusesisalduse järel tähtsuselt kolmas naerugaasiheitmete põhjustaja on mullatemperatuur. Üldistatult võib öelda, et soojemas mullas tekib rohkem naerugaasi. Seetõttu ongi eriti suure N₂O potentsiaaliga troopilised soomullad. Neljanda tegurina eristus künd, st sood, mille muld oli segi pööratud ja sellelt taimestik eemaldatud, eritasid oluliselt rohkem naerugaasi kui rohumaad või metsad.

Prantsuse Guajaana soode mikrobioloogiline analüüs kinnitas eelnevalt leitud globaalset erinevust looduslike (märja) ja kuivendatud soode N₂O-voogudes. Nimelt ilmnes, et kuivendamise tagajärjel vähenes denitrifitseerivate ja lämmastikku siduvate mikroobide arv ning suurenes ammooniumi oksüdeerivate mikroobide (täpsemalt arhede) arvukus ja liigirikkus. Selgus, et naerugaasi ja N₂ tootmist looduslikus ja kuivendatud soos vahendab põhimõtteliselt erinev denitrifitseeriv mikroobirühm, misjuures looduslikus soos olid arvukamad ja liigirikkamad täielikult nitraati redutseerivad mikroobid.

Kokkuvõtteks võib öelda, et uuring on esimene ühe ja sama metoodikaga soomuldades mõõdetud naerugaasi tekkepõhjusi globaalselt selgitav töö. Ka Prantsuse Guajaana madalsoode analüüs näitas, et kuivendatud soost on naerugaasi heide oluliselt suurem kui looduslikust samalaadse taimekooslusega madalsoost.

Tulemustest järeldame, et atmosfääri naerugaasisisalduse suurenemise vältimiseks tuleb:

1. looduslikud sood hoida märjana;
2. kuivendatud soomuldadest lendub vähim naerugaasi metsades ja rohumaadel;
3. vältida lämmastiku lisamist soomuldadele nii otsese väetamisega kui kaudselt.

---

Seda tööd rahastasid: Teadusagentuur (IUT2-16, IUT2-17 ja PUTJD-618 grandid); Euroopa Regionaalarengu Fond (ENVIRON ja EcolChange tippkeskused ning Maateaduste ja ökoloogia doktorikool). Uurimistöö on üks osa globaalsest soode kasvuhoonegaaside uurimise projektist, mis jätkub Eesti teaduse tippkeskuse “Globaalmuutuste ökoloogia looduslikes ja põllumajanduskooslustes”  (EcolChange, juht EMÜ professor Ülo Niinemets) raames ja mille käigus püütakse analüüsida ka ülejaanud globaalse projekti soode lämmastiku aineringet sama detailsusega nagu Prantsuse Guajaana soodes. Samuti kavatseme praegu sügavkülmikus säilitatavatest mullaproovidest naerugaasi tekkemehhanismi sõltuvalt mullaniiskusest eristada laboris stabiilsete ¹⁵NH₄⁺ ja ¹⁵NO₃^– isotoopide abil.