Skip to main content

MTA FENNTARTHATÓ FEJLŐDÉS ÉS TECHNOLÓGIÁK NEMZETI PROGRAM

Fenntartható technológiák alprogram

Alprojekt

Szegedi Tudományegyetem

Műtrágyázásból eredő nitrogénveszteség mértékének vizsgálata. A környezeti nitrogénterhelés becslése szántóföldi kultúráknál, fizikai mérési módszerekkel.


Projektvezető:

Bozóki Zoltán

Résztvevő kutatók:

Czóbel Szilárd; Gulyásné Szabó Anna; Horváth László, Huszár Helga; Magashegyi István; Novák Eszter; Torma Péter

Műszer- és módszerfejlesztés

A projektben kifejlesztésre kerül egy olyan mérőrendszer, amely az NH3 mellett alkalmas az üvegház hatású és sztratoszferikus ózonbontó N2O fluxus egyidejű mérésére is, melynek forrása a talaj, de a növény is kibocsáthatja. Klímakamrás kísérletek tervezése. Modellfejlesztés a talaj – növény és a légkör közti NH3 és N2O fluxus szimulálására.

További tervezett feladat egy, az aeroszol részecskék koncentráció mérésére alkalmas nyitott kamrás, fotoakusztikus (PA) mérőrendszer tesztelése, kalibrációja és az analitikai paraméterek meghatározása. Áramlásakusztikai és PA jelkeltési numerikus modellezések végzése az áramlási sebesség növelésével. A PA mérőrendszer drónra telepítésének, illetve terepi használat tervének kidolgozása. A lézer fényforrás és a nyitott kamra integrálása, tesztelése.

Lézeres gerjesztésű biomassza és elemi szén (korom) részecskék kontrollált laboratóriumi modellezésére alkalmas mérési elrendezés kifejlesztése. Gázfázisú kereszteffektusok és hatásaik feltérképezése.

Szántóföldi vizsgálatok

Egyik cél az NH3 és N2O fluxus folyamatos nagyfrekvenciás PA mérése örvény-kovariancia módszerrel szántóföld fölött. Ezen kívül kiegészítő talaj, növény, meteorológiai méréseket tervezünk, több ponton a talaj NH3 és N2O kibocsátásának folyamatos mérésével. Az állomány teljes gázkibocsátásának és a talaj kibocsátásának párhuzamos mérése, a talaj és növény NH3 és N2O fluxusainak elkülönítése céljából.

A talaj – növény és a légkör közti NH3 és N2O fluxus modellezése. Modellek kidolgozása, tesztelése és alkalmazása.

Klímakamrás vizsgálatok

Klímakamrás tenyészedény kísérletek végzése. NH3 és N2O koncentráció mérése a kamrákban PA módszerrel, külön a növényeknél, külön a talajoknál, annak a megállapítására, milyen mértékben történik a gázcsere a talaj – légkör, illetve a növény – légkör között.

A növényi szárazság stressz és a nitrogénellátottság hatása a gázok kibocsátásának mértékére. A klímaváltozás hatásának becslése a gázemisszióra. Fontos kérdés, hogy a klímaváltozás miatt jelenleg és a jövőben is várhatóan gyakrabban előforduló abiotikus eredetű növényi stressz (pl. hő stressz, szárazság stressz) hogyan befolyásolja a kibocsátást ezért klorofill fluoreszenciás vizsgálatokat végzünk stresszhelyzetekben és kontroll körülmények között.

A 14N/15N izotóparány PA nagy pontosságú, ppb szintű mérésének kifejlesztése. 14N/15N izotóparány mérése. A talaj – növény – légkör rendszerben lejátszódó folyamatokat nyomon követhetjük a 14N/15N stabilizotóp-arány mérésével, ugyanis minden fizikai és kémiai átalakulás izotópdúsulás-változással jár. Mivel a 15N aránya csupán 0,36% szükség lehet a dúsításra, a szubsztráthoz adagolt 15NH4Cl formájában. További vizsgálati lehetőségek és célok között szerepel a 15N nyomjelzéses technika alkalmazása a 15NH4+ mellett a 15NO3– izotóp dúsítással is. A két módszer vagy-vagy kombinációjával és a felszabaduló gázok izotóparány mérésével fontos információt nyerhetünk a talajban végbemenő, nem teljes mértékben tisztázott folyamatok mechanizmusára vonatkozóan.

Égetés eredetű részecskék vizsgálata

Biomassza és alacsony érettségű elemi szén részecskék kontrollált laboratóriumi körülmények közötti előállítása és fotoakusztikus vizsgálata. Hullámhossz és lézerparaméter meghatározás a PA rendszerfejlesztéshez. Rezonátor és PA detektoregység tervezése és fejlesztése. Drónra telepíthető nyitott kamrás rendszer tervezése, fejlesztése. Biomassza eredetű részecskék spektrális válasza és az energetikai sajátosságai közötti összefüggések vizsgálata drónra telepített rendszerrel. Légköri emissziós mérések. Kátránygömb részecskék spektrális válaszának laboratóriumi körülmények közötti mérése. Szavanna tüzek emissziós vizsgálata nemzetközi együttműködések keretein belül. Biomassza eredetű részecskék spektrális válaszának vizsgálata drónra telepített rendszerrel. Mérési modell kidolgozása és véglegesítése. Spektrális válasz alkalmazhatóságának igazolása a kibocsátó biomassza forrás beazonosítására. Klimatikus hatások becslése. Drónra telepített PA rendszerek alkalmazhatóságának igazolása a kibocsátás közvetlen közelében és távoli emissziós környezetben. A spektrális válaszban rejlő összetétel és kibocsátó forrás jellemzők feltárása.

Publikációk

Srivastava, V., Mikó, E., Wanjala, G., Horváth, L., Bozóki, Z., Szabó, A. Exploring Cutting-Edge Solutions in Manure Emission Mitigation Journal of Environmental Management (D1)- bírálat alatt, 2024
Horváth, L., Szabó, A. and Weidinger, T. Conception and parameterization of field-scale models for simulating ammonia loss from fertilized lands: A review Modeling Earth Systems and Environment (Q1), 2024
Ouma, E.A., Huszár, H., Horváth, L., Szabó, G. and Bozóki, Z. Possible environmental applications of a recently developed ammonia isotope monitoring photoacoustic system IDŐJÁRÁS, Quarterly Journal of Hungarian Meteorological Service (WoS; Q4), 2023
Horváth, L., Szabó, A., Weidinger, T. Conception and parameterization of field-scale models for simulating ammonia loss from fertilized lands: a review Modeling Earth Systems and Environment, 2024
László Horváth, Csilla Gombi, Helga Huszár, Zoltán Nagy, Krisztina Pintér, Anna Szabó, Tünde Takács, Péter Torma, Eszter Tóth, Tamás Weidinger, Gábor Szabó, Zoltán Bozóki A conception to estimate the ammonia loss from fertilized cropland and the part of soil emission recaptured by the canopy, combining field scale bidirectional models and direct measurements; a review of models and methods. Közlésre benyújtva a HELIYON folyóirathoz D-23-23794, 2023

Eredmények

Felszín és légkör közötti ammónia és dinitrogén-oxid kicserélődés vizsgálata fotoakusztikus spektroszkópiával.

2023. szeptember 28.

Szabó Anna, Gombi Csilla, Király Csaba, Horváth László, Huszár Helga, Szabó Gábor, Bozóki Zoltán Felszín és légkör közötti ammónia és dinitrogén-oxid kicserélődés vizsgálata fotoakusztikus spektroszkópiával. Szóbeli előadás a 11. Környezetkémiai Szimpóziumon, Szeged.

Horváth László, elfogadott szóbeli előadás az Európai Meteorológiai Társaság közgyűlésén

2023. szeptember 3-8.

“Developing a method to estimate the ammonia loss from fertilized cropland and the part of soil emission recaptured by the canopy, applying field scale bidirectional models and flux measurements.”  Szerzők: László Horváth, Csilla Gombi, Helga Huszár, Zoltán Nagy, Krisztina Pintér, Anna Szabó, Tünde Takács, Péter Torma, Eszter Tóth, Tamás Weidinger, Gábor Szabó, Zoltán Bozóki.

Szabó Anna, szóbeli előadás a Kárpát Medencei Környezettudományi Konferencián

2023. május 17.

„Sampling-free photoacoustic systems for ambient water vapour and ammonia flux measurements”. Szerzők:  Szabó Anna, Torma Péter, Gombi Csilla, Horváth László, Huszár Helga, Weidinger Tamás, Szabó Gábor, Bozóki Zoltán.

Torma Péter, szóbeli előadás az Európai Geofizikai Egyesület EGU23 közgyűlésen

2023. április 28.

AS2.4 szekció „Application of open photoacoustic cell in an eddy covariance system for water vapor flux measurement.”  Szerzők: Péter Torma, Tamás Weidinger, Viktor Juhász, Bence Molnár, László Horváth, Helga Huszár, Zoltán Bozóki.

Horváth László, poszter előadás az Európai Geofizikai Egyesület EGU23 közgyűlésen

2023. április 27.

AS2.4 szekció (Air-Land Interactions X.5.47.) „Developing a method to estimate the ammonia loss from fertilized cropland and the part of soil emission recaptured by the canopy, applying field scale bidirectional models and flux measurements.” Szerzők: László Horváth, Csilla Gombi, Helga Huszár, Zoltán Nagy, Krisztina Pintér, Anna Szabó, Tünde Takács, Péter Torma, Eszter Tóth, Tamás Weidinger, Gábor Szabó, Zoltán Bozóki.