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.
Проблемы
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»
Решения
В мировом масштабе синтетические удобрения составляют основную часть производства продуктов питания и играют важную роль в развивающихся странах. По мнению экспертов, это затруднит отказ от них. Тем не менее, существует множество инициатив, делающих ставку на более устойчивый способ выращивания продуктов питания.
Результаты недавнего исследования благотворительной организации из Соединенного Королевства «Ассоциация почв», которая выступает за органическое сельское хозяйство, призывают уделять гораздо больше внимания выбросам закиси азота при глобальном учете парниковых газов, применять более комплексные меры для решения проблемы избытка азота как части проблемы изменения климата, состояния природы и здоровья человека и внедрять стимулы для лучшего управления азотом на уровне фермерских хозяйств.
Однако внедрение органического земледелия – не единственный пример устойчивого управления питательными веществами. Агроэкологические подходы, включая природоохранное, низкозатратное и земледелие с минимальными усилиями, признаны «защищающими природу» восстановительными методами.
Согласно исследованию Центра экологии и гидрологии Соединенного Королевства, от фермы к вилке в окружающей среде теряется 80 процентов азота. Более эффективное и широкое использование навоза в севооборотах таких азотфиксирующих культур, как бобовые, которые превращают азот из воздуха в биологически полезную форму, будут иметь решающее значение для замены синтетического азота в процессе восстановления плодородия почвы.
Что такое азотфиксирующие растения?
У азотфиксирующих растений в корнях есть бактерии-партнеры, способные поглощать диазот (N2) из атмосферы. Они превращают N2 в аммиак (NH3), который растения могут использовать для производства белков, аминокислот и ДНК. Только несколько растений могут совершать такой удивительный трюк. К ним относится, например, растения семейства гороховых (бобовые) и папоротник Азолла из рода плавающих папоротников семейства Сальвиниевые. При ограниченном доступе к навозу эти растения становятся очень важными в сельскохозяйственных системах, стремящихся избегать использования синтетических азотных удобрений.
По мнению ведущего автора исследования Марка Саттона, все согласны с утверждением, что каждый должен лучше использовать навоз и мочу. «Простые действия включают в себя закрытие емкости для навоза крышкой, которая предотвращает утечку аммиака в воздух. Если вы чувствуете запах навоза, значит вы выбрасываете его в атмосферу», - считает он.
«Финансовые стимулы и политическая поддержка потребуются для преодоления многих препятствий на пути использования легких азотных методов земледелия, - говорит глава отдела ЮНЕП по вопросам экосистем Сьюзан Гарднер. - Но суть остается неизменной: нам необходимо резко сократить количество химически активного азота, выбрасываемого в окружающую среду из всех источников, особенно из синтетических удобрений, которые представляют собой один из крупнейших потоков азота».
«Устойчивое использование азота дает тройную выгоду – для экономики, здоровья человека и окружающей среды», - добавляет она.
Международная система управления азотом (INMS) - это всемирная научная поддержка разработки международной политики по азоту, созданная совместными усилиями ЮНЕП и Международной инициативой по азоту. Она поддерживается за счет финансирования через Глобальный экологический фонд и около 80 партнерами в рамках проекта «На пути к Международной системе управления азотом» (2016-2022 гг.). Она напрямую работает с многочисленными программами и международными конвенциями, имеющими отношение к проблеме азота.
За дополнительной информацией обращайтесь к Махешу Прадхану: Mahesh.Pradhan@un.org
