التأثير الجيولوجي على مخاطر انبعاث أكسيد النيتروس في الأنهار حول العالم

لماذا تهم الصخور تحت الأنهار المناخ

الأنهار لا تنقل الماء فحسب؛ بل تشكل مناخنا بهدوء. إحدى الطرق التي تفعلها بها هي إطلاق أكسيد النيتروس، وهو غاز دفيئة قوي يحبس حرارة تفوق بكثير ثاني أكسيد الكربون. تُظهر هذه الدراسة أن نوع الصخور التي تقع تحت مجرى النهر — اختلافات بسيطة بين الصخور الكربـوناتية مثل الحجر الجيري والصخور السيليكاتية مثل الجرانيت — يمكن أن يؤثر بقوة على كمية أكسيد النيتروس التي تطلقها الأنهار، وبالتالي على مدى خطورة استخدام الأسمدة بالنسبة للمناخ في مناطق مختلفة من العالم.

الأنهار والأسمدة وغاز الدفيئة المخفي

يتكوّن أكسيد النيتروس عندما تعالج الميكروبات في التربة والرواسب النيتروجين القادم من الأسمدة ومصادر أخرى. تستقبل الأنهار الجريان السطحي من المزارع والمدن وتعمل كأنابيب تربط الأرض بالمحيط والغلاف الجوي. لسنوات، تناولت معظم الأبحاث والسياسات انبعاثات أكسيد النيتروس النهرية باعتبارها نتيجة أساساً لكمية الأسمدة المطبقة. ومع ذلك، حتى عندما تكون استخدامات الأسمدة متشابهة، يصدر بعض الأنهار كميات أكبر بكثير من غيرها. يسأل هذا العمل سؤالاً أساسياً: هل يمكن أن تكون الجيولوجيا التي تشكل قاع ونُقُب النهر قطعة مفقودة في تفسير هذه الاختلافات؟

مقارنة بين المناظر الطبيعية «الطريّة» و«الصلبة»

درس الباحثون حوض نهر اللؤلؤ في الصين، وهو حوض مائي شاسع يحتوي بطريقة ملائمة مناطق غنية بالكربونات ومناطق غنية بالسيليكات. قاسوا مدى سرعة إزالة الرواسب النهرية للنيترات — وهي شكل من أشكال تلوث النيتروجين — ومقدار أكسيد النيتروس الذي أنتجته نفس الرواسب. في المناطق التي تقوم عليها صخور كربوناتية، كانت الرواسب تميل إلى إزالة الكثير من النيتروجين بينما تنتج نسباً صغيرة نسبياً من أكسيد النيتروس. بالمقابل، كانت المقاطع المسيطرة عليها السيليكات تزيل كمية أقل من النيتروجين لكنها تولّد كميات أكبر بكثير من أكسيد النيتروس، مع نسبة أعلى بكثير من العملية تتوقف عند هذا الغاز الضار بدلاً من الاكتمال إلى غاز النيتروجين غير الضار.

كيف توجه نسيج الرواسب وكيمياؤها الميكروبات

المفتاح يكمن في كيفية تعرية الصخور المختلفة وماذا يعني ذلك بالنسبة إلى رواسب قعر النهر. تتحلل الصخور الكربوناتية بسرعة إلى جسيمات دقيقة، مما يخلق قيعان طينية مدمجة ذات مسامات أصغر. تقاوم الصخور السيليكاتية التعرض للتعرية وتعطي قيعاناً أخشن وأرمل بمسافات أكبر بين الحبيبات. في الرواسب الكربوناتية الدقيقة، يتحرك الماء ببطء ويبقى على اتصال بالميكروبات لفترة أطول، مما يمنحها الوقت والظروف المناسبة لتحويل النيترات بالكامل إلى غاز النيتروجين. كما تحتفظ هذه الرواسب بكمية أكبر من الكربون العضوي — غذاء الميكروبات — وتغمرها مياه ذات مستوى pH مرتفع نسبياً. معاً، تفضّل هذه الخصائص المسارات الميكروبية التي تُجري التحول الكامل وتبقي مستويات أكسيد النيتروس منخفضة.

لماذا تتسرب بعض الأنهار مزيداً من أكسيد النيتروس

في الرواسب السيليكاتية الخشنة، يتدفق الماء بسرعة أكبر، لذا يكون زمن التلامس بين النيترات والميكروبات قصيراً. الكربون العضوي أقل توفراً، والمياه أقل قلوية. في هذه الظروف، تميل سلسلة التحولات الدقيقة إلى التوقف عند أكسيد النيتروس بدلاً من إتمام الخطوة الأخيرة إلى غاز النيتروجين. كما أن النفاذية الأعلى للسرير الرملي تجعل من الأسهل على هذا الغاز المحبوس أن يهرب من الفراغات المسامية إلى المياه الجارية وفي النهاية إلى الهواء فوق النهر. وجدت الدراسة أن هذه الاختلافات الفيزيائية والكيميائية، المحددة بصخور القاعدة، ترتبط مباشرة بزيادة إنتاج أكسيد النيتروس وخطر الانبعاث حتى عندما تكون مدخلات الأسمدة متقاربة.

أنماط عالمية ومسؤوليات غير متكافئة

لفحص ما إذا كان هذا النمط ينطبق خارج حوض واحد، جمع الباحثون قواعد بيانات عالمية عن أنواع الصخور وخصائص الرواسب وكيمياء الأنهار واستخدام الأسمدة وانبعاثات أكسيد النيتروس. اكتشفوا أن الأنهار التي تصب من أحواض مائية يهيمن عليها السيليكات، مثل مساحات واسعة من أفريقيا وأمريكا الجنوبية، تميل إلى إطلاق كميات أكبر بكثير من أكسيد النيتروس لكل وحدة من مدخلات النيتروجين مقارنة بالأنهار التي تصب من مناطق غنية بالكربونات مثل أجزاء كبيرة من أوروبا وبعض مناطق آسيا. بمعنى آخر، يمكن أن يحمل الكيلوجرام نفسه من السماد عقوبة مناخية أعلى في بلد ما منه في آخر، لمجرد نوع الصخور الواقعة تحت أنهاره.

ماذا يعني هذا للمناخ والزراعة

بالنسبة لغير المختصين، الرسالة الأساسية واضحة: الجيولوجيا تحت أقدامنا يمكن أن تضخم أو تخفف الأثر المناخي لاستخدام الأسمدة. المناطق المسيطرة عليها السيليكات أكثر ميلاً بطبيعتها إلى تسرب أكسيد النيتروس من أنهارها، لذا تواجه مخاطراً مناخية أعلى عن كل وحدة نيتروجين تضاف إلى الحقول. من خلال تحويل هذا الأثر إلى عامل جيولوجي بسيط، يُظهر المؤلفون أن خطر انبعاث أكسيد النيتروس من الأنهار ليس موحداً عبر العالم. وتشير هذه الرؤية إلى أن إدارة الأسمدة ينبغي أن تكون أكثر صرامة واستهدافاً في المناطق الغنية بالسيليكات إذا أردنا الحد من انبعاثات غازات الاحتباس الحراري من دون التضحية بإنتاج الغذاء.

الاستشهاد: Qi, H., Liu, Y., Wang, H. et al. Geological regulation of nitrous oxide emission risks in rivers globally. Commun Earth Environ 7, 219 (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-026-03250-3

الكلمات المفتاحية: أكسيد النيتروس في الأنهار, جيولوجيا القاعدة الصخرية, كربونات مقابل سيليكات, جريان أسمدة, انبعاثات غازات الاحتباس الحراري