Могут ли азотные удобрения нанести вред окружающей
Какие страны наносят ущерб окружающей среде из-за чрезмерного использования удобрений?
Удобрения изменили способ производства продуктов питания в мире. Они не только принесли большие выгоды для продовольственной безопасности, но и экологические выгоды за счет более высоких урожаев (и, следовательно, меньшего использования земли). Но может быть и обратная сторона. Когда мы вносим излишнее количество удобрений, независимо от того, являются ли они натуральными, такими как навоз или синтетические удобрения, излишки питательных веществ смываются и загрязняют окружающую среду.
Азот и фосфор — два основных удобрения, которые фермеры добавляют на свои поля. Представленные здесь исследования показывают, что почти две трети азота, который мы используем для выращивания сельскохозяйственных культур, становится загрязнителем; аналогично — более половины применяемого фосфора. Существуют большие различия в том, сколько загрязняющих веществ страны создают в результате своей сельскохозяйственной практики.
Выгода и недостатки
Удобрения улучшают урожайность сельскохозяйственных культур и приносят большое количество социально-экономических выгод. У этого есть два преимущества. Во-первых, мы можем выращивать больше еды. Во-вторых, нам нужно использовать меньше земли для ведения сельского хозяйства и, следовательно, уничтожать меньше экосистем в процессе.
Но помимо этих экологических преимуществ есть и недостатки. Не все питательные вещества, которые мы применяем используются культурами. Остальное уходит с наших ферм в естественную среду: если это происходит, то это загрязняет реки и озера; вызывает дисбаланс в экосистемах и влияет на биоразнообразие.
Каковы глобальные масштабы загрязнения удобрениями? Какие страны вызывают наиболее предотвратимое загрязнение?
Мы можем измерить это с помощью показателя, называемого «избыток питательных веществ». Этот показатель показывает нам, сколько питательных веществ, которые фермеры применяют в качестве удобрений, уходит в естественную среду.
В статье, опубликованной в журнале Science, Пол Уэст и его коллеги составили карту баланса питательных веществ для азота и фосфора — основных питательных веществ, которые мы добавляем в наши культуры — во всем мире. Они сопоставили количество питательных веществ на входе (в виде синтетических удобрений, органических дополнений, таких как навоз, или даже биологическая фиксация азота из бобовых растений) и выходе, который является количеством азота или фосфора, хранящемся в урожае, который мы собираем.
Разница между входами и выходами — это «избыток», то есть питательные вещества, которые не используются культурами, а вместо этого попадают в естественную среду.
Почти две трети внесенного азота не используются нашими культурами
Это исследование показало, что фермеры во всем мире ежегодно вносят в посевы около 115 млн тонн азота. Они используют только около 35% этого количества, а это означает, что 75 млн тонн азота попадает в наши реки, озера и природную среду. Это наш «лишний азот». Поразительно, что почти две трети применяемого нами азота становится загрязнителем окружающей среды.
Какие страны создают наибольшее загрязнение азотом? Карты ниже показывают это с двух точек зрения.
Во-первых, как избыток азота на гектар пашни. Здесь мы видим большие различия по всему миру.
Некоторые страны действительно производят «отрицательное» загрязнение азотом, они показаны синим цветом. Это происходит, когда страны испытывают нехватку азотных удобрений, но продолжают пытаться выращивать все больше и больше сельскохозяйственных культур. Затем растения должны забирать азот из почвы. Со временем это приводит к истощению питательных веществ в почвах, что в долгосрочной перспективе отрицательно скажется на продуктивности этих почв и растениеводстве.
В других странах наблюдается массовый избыток азота. Эти страны показаны здесь более темными оттенками красного. Такие страны, как Кувейт, Сингапур, Южная Корея, Египет, Новая Зеландия, Китай и Тайвань, создают более 100 кг избыточного азота на гектар. На каждый гектар пахотных земель они производят сотни килограммов загрязнения.
На другой карте показано общее загрязнение азотом — сумма выбросов, произведенных в каждой стране, а не на гектар. Это дается как доля каждой страны в общемировом показателе.
Китай является источником наибольшего загрязнения азотом, составляя одну треть от общемирового показателя. Индия производит почти пятую часть (18%); США производит 11%; за ними следуют Пакистан и Бразилия.
Неудивительно, что страны с наибольшим населением (и одними из самых больших массивов суши) создают наибольшее загрязнение. Но есть много возможностей уменьшить использование удобрений (и загрязнение) без ущерба для урожайности.
Оба этих показателя—- количество избыточного азота на гектар и общий избыток — важны. Избыток на гектар информирует нас о том, где питательные вещества используются неэффективно. Если это число велико, то фермеры используют слишком много удобрений и органических удобрений. Но полный избыток также важен, потому что он информирует нас о том, где у нас могут быть очаги загрязнения воды и экосистемы. Нам нужно знать о регионах с большим количеством сельскохозяйственных угодий и избытком питательных веществ, потому что окружающие реки и озера подвержены высокому риску загрязнения.
Более половины применяемого фосфора теряется в окружающей среде
Другим основным питательным веществом, которое мы добавляем в наши посевы с помощью удобрений, является фосфор.
Ежегодно фермеры во всем мире применяют около 25 млн тонн фосфора. 14 млн тонн не используются культурами и становятся загрязняющими веществами. Это означает, что больше половины тратится зря.
Так же, как мы рассмотрели азот, мы можем увидеть, какие страны производят больше всего фосфора; сначала на гектар, затем — всего за год. Это показано на картах ниже.
Большинство стран, в которых имеется избыток азота — это те же страны, в которых также имеется избыток фосфора. Сингапур, Новая Зеландия, Япония, Южная Корея и Бельгия находятся в верхней части списка.
Неудивительно, учитывая размер их населения и сушу, что крупнейшие загрязнители фосфором похожи на азотную ситацию. Возглавляет список Китай, производящий одну треть избыточного фосфора в мире. Далее следует Индия с одной пятой; Бразилия — 7%; США — 6%; и Пакистан — 3%.
Некоторые страны могут использовать больше удобрений, а некоторые могли бы использовать меньше
Многие страны, особенно бедные страны Африки к югу от Сахары, не используют достаточное количество удобрений. В результате там страдает урожайность. Это плохо для фермеров, продовольственной безопасности и окружающей среды, потому что это означает, что им нужно использовать больше земли для сельского хозяйства. Африка к югу от Сахары, по прогнозам, станет горячей точкой потери среды обитания в ближайшие десятилетия в результате расширения пахотных земель. Тысячи видов млекопитающих, птиц и земноводных находятся в опасности. Хорошая новость заключается в том, что если мы сможем повысить урожайность, мы сможем предотвратить почти все это. Удобрения будут играть важную роль в достижении этого.
На другом конце спектра некоторые страны используют слишком много удобрений. Они могли бы использовать их гораздо меньше и производить гораздо меньше загрязнения, без ущерба для урожайности. Правильный баланс принесет ряд социально-экономических и экологических выгод.
Удобрения: проблемы и решения
В начале ХХ века немецкие химики Фриц Габер и Карл Бош разработали метод получения азота из воздуха и смешивания его с водородом. Это окажется одним из величайших научных достижений века.
Вместе эти два элемента образовали жидкий аммиак, ключевой ингредиент синтетических удобрений, который приведет к беспрецедентному развитию сельского хозяйства и поможет накормить быстрорастущий мир.
Но есть и обратная сторона. За последние 100 лет количество антропогенных соединений азота в воде, почве и воздухе увеличилось вдвое. Этот рост во многом обусловлен широким использованием синтетических удобрений.
Азот необходим для жизни на Земле, но его чрезмерное количество опасно, т. к. он является загрязнителем и отравляет водоемы, растения, животных и людей, способствуя изменению климата из-за выбросов сильного парникового газа – закиси азота. Хотя широкому кругу людей об этом почти неизвестно, эксперты называют избыток азота одной из самых серьезных угроз загрязнения, с которыми сегодня сталкивается человечество.
В начале ХIX века в природе почти не было антропогенных соединений азота. Однако спустя годы после прорыва Габера-Боша его уровень благодаря массовому потреблению синтетических удобрений, производству боеприпасов и сжиганию ископаемого топлива, при этом оба создают химически активные формы азота, начал стремительно расти.
По данным Межправительственной научно-политической платформы по биоразнообразию и экосистемным услугам (IPBES), стоки питательных веществ с ферм, приправленные синтетическими удобрениями, отрицательно повлияли на наземные экосистемы. Но больше всего пострадали пресноводные и морские воды. Примерами могут служить периодическое цветение водорослей в озере Эри или лишенные водной флоры и фауны «мертвые зоны» в Мексиканском заливе.
Под угрозой оказалось и здоровье человека. Выбросы аммиака в сельском хозяйстве смешиваются с загрязнением транспортными выхлопными газами, создавая в воздухе опасные твердые частицы и обостряя респираторные заболевания, включая КОВИД-19. По результатам исследования, загрязнение воздуха может стать причиной увеличения смертности, связанной с заболеванием КОВИД-19, на 15 процентов.
Для того, чтобы остановить волну загрязнения азотом, правительства, компании и международные организации, включая Программу ООН по окружающей среде (ЮНЕП), совместно с учеными работают над исследованием угроз от использования азота и повышением информированности об этом.
С этой целью почти год назад государства-члены ООН одобрили Коломбскую декларацию об устойчивом управлении азотом, цель которой – сокращение азотных отходов вдвое от всех источников к 2030 году.
Кроме того, недавно ЮНЕП учредила глобальную кампанию «Сократить вдвое азотные отходы», подчеркнув тем самым, что повышение эффективности использования азота не только способствует достижению целей в области борьбы с изменением климата, защиты природы и здоровья человека, но также дает миру возможность сберечь 100 миллиардов долларов США в год (оценка основана на половине стоимости мировых продаж синтетических удобрений).
«Устойчивое использование азота дает тройную победу – для экономики, здоровья человека и окружающей среды»
Все материалы на данном сайте взяты из открытых источников — имеют обратную ссылку на материал в интернете или присланы посетителями сайта и предоставляются исключительно в ознакомительных целях. Права на материалы принадлежат их владельцам. Администрация сайта ответственности за содержание материала не несет. Если Вы обнаружили на нашем сайте материалы, которые нарушают авторские права, принадлежащие Вам, Вашей компании или организации, пожалуйста, сообщите нам.
Источник — https://www. risk-journal. com/jour/article/view/580
Источник — https://www. unep. org/ru/novosti-i-istorii/istoriya/udobreniya-problemy-i-resheniya
