Ilmastodetektivien projektit 2018-2019

Hankkeen nimi: Tutkimus Madridin kaupungin saastumisen vaikutuksista Tres Cantosin sadannan ja maaperän happamuuteen.

Joukkue: Tsunami  LPS CD School -palkinto

2018-2019   IES José Luis Sampedro   Madrid   Espanja   10 Oppilaan ikä: 14-15

Tässä tutkimuksessa olemme tutkineet Madridin saastumisen tasoja ja näiden epäpuhtauksien aiheuttamia haitallisia vaikutuksia kaupungissamme, Madridin pohjoisosassa sijaitsevassa Tres Cantosissa. Tätä varten olemme aluksi tutkineet Madridin alueen ensisijaisia epäpuhtauksia. Nämä epäpuhtaudet koostuvat oksideista, pääasiassa rikistä ja typestä, jotka reagoivat vesihöyryn kanssa muodostaen typpi- ja rikkihappoja, jotka pääsevät maahan happosateiden muodossa. Toisessa vaiheessa mittasimme viiden kuukauden ajan kaatosateen pH:ta ja nitraattien määrää. Happamat sateet aiheuttavat merkittäviä vahinkoja kasvillisuudelle sen lisäksi, että ne lisäävät maanpäällisten vesien ja maaperän happamoitumista, mikä johtaa aavikoitumiseen ja kasvillisuuden vähenemiseen. Näiden vaikutusten selvittämiseksi olemme suunnitelleet kaksi koetta: suljetun ekosysteemin luominen, jossa on läsnä epäpuhtauksia, ja maaperän altistaminen keinotekoisesti tehdylle happosateelle. Lopuksi olemme analysoineet, aiheuttaako tämä prosessi aavikoitumista Madridin pohjoisosassa analysoimalla Sentinel 2, 3 ja 5P -kaukokartoitussatelliittien EO Browser -verkkotyökalun antamia karttoja. Ensin rakensimme järjestelmän, jolla kerätään sademääränäytteitä sakkapesän avulla. Keräsimme sadetta kuuden kuukauden ajan. Analysoimme näiden näytteiden pH- ja nitraattipitoisuudet pH-mittareilla ja nitraattisarjalla. Tuloksemme osoittivat, että pitkän sateettoman jakson jälkeen happamuus ja nitraattipitoisuudet kasvoivat sademäärissä. Toiseksi simuloimme happosadetta kahdessa kontrolloidussa maaperässä (sisätiloissa ja ulkona) kastelemalla niitä säännöllisesti kuuden kuukauden ajan mittaamaan saastuneiden sateiden vaikutuksia. Kokeemme osoitti, että testimaiden pH:n jatkuva lasku vaikutti voimakkaasti kasvillisuuteen. Rakensimme myös suljetun ekosysteemin, jossa simuloimme saastunutta ilmakehää ja jossa mittasimme happamien sateiden vaikutuksia; nostimme ympäristön lämpötilaa tasaisesti ja mittasimme maaperän pH:ta ja nitraattipitoisuutta. Näin havaitsimme happosateen tuhoisat vaikutukset ekosysteemeissä. Lopuksi tutkimme Madridin ilmakehässä olevien epäpuhtauksien vaikutuksia ajan myötä Madridin kasvillisuuskuvioihin (mitattu satelliittien EO Browserin avulla). Olemme havainneet, että saastumisen lisääntymisen ja kasvillisuuden tiheyden vähenemisen välillä on korrelaatio.

Kokeissamme olemme nähneet, miten typen ja rikin oksidien saastuttamassa ilmakehässä ne reagoivat vesihöyryn kanssa ja muodostavat happosadetta, joka voi vahingoittaa kasvillisuutta. Olemme myös mitanneet tämän happosateen vaikutusta eri testiympäristöissä, ja kaikissa niissä on saatu samat tulokset: maaperän happamuus lisääntyy ja kasvillisuus vahingoittuu. Olemme havainneet, että kaupungissamme sateettoman ajan jälkeen sateen pH laskee ja nitraattipitoisuus on korkeampi. Emme ole kuitenkaan havainneet happamia sateita (pH alle 5). Uskomme, että tämä johtuu siitä, että kuntamme on 20 kilometrin päässä Madridin kaupungista, joka on alueen tärkein saastumislähde. Lopuksi toteamme, että mielestämme on tärkeää vähentää Madridin saastumista ja pyrkiä säilyttämään happamattomat sademäärät alueella. Maailmanlaajuisen ilmastonmuutoksen aiheuttama keskilämpötilan nousu pahentaa tämän saastumisen vaikutuksia ja nopeuttaa alueen aavikoitumista. Tämän aavikoitumisen torjumiseksi ehdotamme biohajoavien ruukkujen ja hydrogeelien avulla toteutettavaa järjestelmää, jonka avulla vahingoittunut kasvillisuus voidaan palauttaa ja maaperä elvyttää.

Happosateiden aiheuttaman metsäkadon vaikutusten vähentämiseksi Tres Cantosissa, kaupungissamme, olemme ehdottaneet ratkaisua, joka perustuu piihiilihydraulisten geelien järjestelmään, joka imee vettä ja ravinteita ja vapauttaa niitä kasvin tarpeen mukaan. Järjestelmä koostuu biohajoavasta ruukusta, jossa on multaa, hydrogeelejä ja kasvi. Kasvin päälle laitetaan biohajoava verkko, joka vähentää happamien sateiden vaikutusta maaperään ja estää maaperän hajoamisen.