Climate Detectives-prosjekter 2018-2019

Prosjektets tittel: Studie av effekten av forurensningen fra Madrid by på surhetsgraden i nedbør og jordsmonn i Tres Cantos

Team: Tsunami  LPS CD-skolepris

2018-2019   IES José Luis Sampedro   Madrid   Spania   10 Studentens alder: 14-15

I denne undersøkelsen har vi studert forurensningsnivåene i Madrid og skadevirkningene som disse forurensningene forårsaker i byen vår, Tres Cantos, nord i Madrid. For å gjøre dette har vi først studert de primære forurensningene i Madrid kommune. Denne forurensningen består av oksider, hovedsakelig av svovel og nitrogen, som reagerer med vanndamp og danner salpetersyre og svovelsyre som når bakken i form av sur nedbør. Det andre trinnet var å måle pH-verdien og forekomsten av nitrater i nedbøren gjennom fem måneder. Nedbøren av sur nedbør forårsaker store skader på vegetasjonen, i tillegg til å øke forsuringen av vann og jordsmonn, noe som fører til ørkenspredning og redusert vegetasjon. For å finne ut av disse effektene har vi utformet to eksperimenter: vi har skapt et lukket økosystem med forurensende stoffer, og vi har utsatt jordsmonnet for kunstig sur nedbør. Til slutt har vi analysert om denne prosessen fører til ørkenspredning i den nordlige delen av Madrid ved hjelp av kart fra jordobservasjonssatellittene Sentinel 2, 3 og 5P, som vi har hentet fra nettverktøyet EO Browser. Først bygde vi et system for å samle inn nedbørsprøver med en buret. I løpet av seks måneder samlet vi inn nedbør. Vi analyserte pH-verdien og nitratnivået i disse prøvene ved hjelp av pH-målere og et nitratsett. Resultatene viste at etter en lang periode uten regn økte surhetsgraden og nitratkonsentrasjonen i nedbøren. For det andre simulerte vi sur nedbør i to kontrollerte jordsmonn (innendørs og utendørs) og vannet dem regelmessig i seks måneder for å måle effekten av den forurensede nedbøren. Forsøket viste at vegetasjonen ble sterkt påvirket av den konstante reduksjonen i pH-verdien i testjorda. Vi bygde også et lukket økosystem der vi simulerte en forurenset atmosfære og målte effekten av sur nedbør ved å øke temperaturen i miljøet og måle pH-verdien og nitratkonsentrasjonen i jorden. På denne måten har vi observert de ødeleggende effektene av sur nedbør i økosystemer. Til slutt har vi studert effekten av forurensende stoffer i Madrid-atmosfæren over tid i vegetasjonskulturen i Madrid (målt av satellitter fra EO Browser). Vi har observert at det er en sammenheng mellom økt forurensning og redusert vegetasjonstetthet.

Med eksperimentene våre har vi sett hvordan nitrogen- og svoveloksider reagerer med vanndamp i en atmosfære som er forurenset av nitrogen- og svoveloksider, og danner sur nedbør som kan skade vegetasjonen. Vi har også målt effekten av denne sure nedbøren i ulike testmiljøer, med samme resultat i alle: økt surhetsgrad i jordsmonnet og skade på vegetasjonen. I byen vår har vi observert at pH-verdien i regnet synker og nitratkonsentrasjonen øker etter en lengre periode uten nedbør. Vi har imidlertid ikke observert sur nedbør (pH under 5). Vi tror det skyldes at kommunen vår ligger 20 km fra Madrid, som er den viktigste forurensningskilden i regionen. Konklusjonen er at vi mener det er viktig å redusere forurensningen i Madrid, slik at det ikke blir sur nedbør i regionen. Økningen i gjennomsnittstemperaturen som følge av de globale klimaendringene vil gjøre effekten av denne forurensningen verre og fremskynde ørkenspredningen i regionen. For å bekjempe denne ørkenspredningen foreslår vi et system med biologisk nedbrytbare potter og hydrogeler for å gjenopprette den ødelagte vegetasjonen og regenerere jordsmonnet.

For å redusere virkningene av avskoging forårsaket av sur nedbør i Tres Cantos, byen vår, har vi foreslått en løsning basert på et system av silikahydrogeler som absorberer vann og næringsstoffer og frigjør dem etter hvert som planten trenger dem. Systemet består av en nedbrytbar potte som inneholder jord, hydrogeler og planten. Over planten legger vi et nedbrytbart nett som reduserer effekten av sur nedbør på jorden, slik at vi unngår nedbrytning av jorden.