Mycket använda bekämpningsmedel kan hota jordens ozonskikt

February 24, 2022 paramo Svenska Artiklar 0

I mer än ett sekel har bönder skyddat sina grödor med kopparbaserade kemikalier. Dessa bekämpningsmedel avvärjer insekter och svampar som skulle skada växterna, vilket ökar skördarna. Men det finns en hake. Dessa kemikalier kan också reagera med marken för att frigöra gaser som skadar jordens ozonskikt. Det är resultatet av en ny studie.

“Vi har använt kopparföreningar sedan 1800-talet utan att helt inse några av biverkningarna”, säger Robert Rhew. Han är biogeokemist vid University of California, Berkeley.

Rhews team fann att koppar-jordreaktioner producerar två föreningar. Den ena är metylbromid, som innehåller brom. Den andra är metylklorid, som innehåller klor. Brom och klor är båda mycket reaktiva grundämnen som kallas halogener som delar flera gemensamma egenskaper. En är förmågan att bilda föreningar som förstör ozon. Som ett resultat kan metylbromid och metylklorid båda skada ozon i jordens atmosfär. Det ozonet skyddar livet på jorden från solens skadliga ultravioletta strålar.

“Koppar ansågs vara miljövänligt”, säger Rhew. “Det är det förmodligen fortfarande, jämfört med vissa alternativ.” Men, som hans team nu visar, kan kopparbaserade kemikalier hota en kritisk region av jordens atmosfär. Fynden dök upp i den 10 januari Nature Communications.

Blå prickar av Bordeaux-blandning — en kopparbaserad svampdödande medel — prickar dessa druvblad.
Pg1945/Wikimedia Commons (CC BY-SA 3.0)

Pumpa ut halogener

Tanken att koppar, jord och halogener i atmosfären kan vara kopplad kom från en 20 år gammal studie. I den forskningen upptäckte ett tyskt team att järn i marken reagerar med andra jordkomponenter. Dessa reaktioner kan producera metylbromid och metylklorid. Koppar är liksom järn en metall. Rhews team undrade om koppar kunde reagera med jord för att skapa samma halogener?

För att ta reda på det tillsatte de kopparsulfat – huvudingrediensen i många kopparbaserade bekämpningsmedel – till jorden. Teamet mätte sedan gaser som frigjordes från jorden. Forskarna testade jord med och utan bakterier. De studerade också jord som utsätts för solljus eller inte.

Denna franska reklamblad från 1903 annonserar en kopparhaltig spray för att skydda grödor från mögel – som visar hur länge sådana medel har varit i vanligt bruk.
Red. Perronne, Paris/Wikimedia Commons (CC0)

Under alla förhållanden reagerade koppar med organiskt material i jorden för att hjälpa till att bilda halogengaser. Det som förvånade alla var den stora mängden gaser. Säger Rhew, det var “tillräckligt för att slå av våra strumpor!”

Coppers reaktioner släppte mer än järns. Baserat på dessa data uppskattar Rhews team mängden gas som koppar-jordreaktioner kan släppa ut i luften varje år. Över hela världen handlar det om cirka 4 000 ton metylbromid. Utöver det skulle den kunna spy ut ytterligare 2 500 ton metylklorid.

Kopperns roll

Innan dessa experiment var det svårt att gissa hur mycket halogengas en koppar-jordblandning skulle skapa. Kopparsulfat innehåller trots allt bara koppar-, svavel- och syreatomer. Den innehåller inget kol, väte, brom eller klor. Det är atomerna som utgör metylbromid och metylklorid som släpps ut i luften. Start- och slutmolekylerna, förklarar Rhew, “delar helt enkelt inte några atomer med varandra.”

Det visar sig att jorden tillhandahåller alla atomer som behövs för att skapa de halogenbaserade föreningarna. Koppar sätter bara ihop dessa molekyler. Kopparsulfatet gör det genom att rycka upp några av jordens elektroner. Detta är ett exempel på en redoxreaktion.