A mezőgazdasági területekre öntött hatalmas nitrogénmennyiség katasztrófát okoz erdőinkben. Nicola Nosengo kutat.

A világszerte szétszórt sárgásbarna levelek és a koronák ritkulása azt jelzik, hogy néhány fa korán pusztul el. De a tettes meglepetést okozhat. Ez nem csak az autók füstjeiből eredő szennyezés, vagy a globális felmelegedés miatt terjed a rovarok károsodása. Erdőink nyugodtabb gazemberrel néznek szembe. Nagyon olyan dolgok sújtják őket, amelyek az elmúlt száz évben táplálékkal látták el az embereket - műtrágya.

A műtrágya felhasználása drámai módon megváltozott a huszadik században. Az 1890-es évek végén az emberek megpróbáltak elegendő műtrágyát szerezni a szántóföldjükre - a fő források a csendes-óceáni szigetekről származó madárguanó és a chilei sivatagból származó salétrom voltak. A világ népességének növekedésével azonban világossá vált, hogy olcsóbb, könnyebb módszerre van szükségünk a nitrogén felhasználható formájának megszerzéséhez. Ezt a problémát 1909-ben oldotta meg Fritz Haber és Carl Bosch, akik megtervezték az első ipari eljárást a levegőben lévő gáznemű nitrogén (N2) ammóniává (NH3) való átalakítására. Az eredmény az olcsó műtrágya azonnali beszerzése volt, amely azóta vezérli a globális élelmiszertermelést.

De ez a siker mára környezeti katasztrófává válik. A fel nem használt műtrágya a mezőket átfolyja a folyókba, mérgezi a parti vizeket és savas esőt okoz. A tudósok attól tartanak, hogy ez az élelmiszeráradat erdőink lassú és esetleg visszafordíthatatlan halálát okozhatja.

A nitrogén viszonylag nem reaktív gáz. Egyes baktériumok munkája, a fosszilis tüzelőanyagok elégetése vagy műtrágyák előállítása miatt azonban számos reaktív molekula keletkezhet. Ez a reaktív nitrogén néven ismert molekulacsoport magában foglalja az ammóniát, a nitrátionokat (NO 3 -) és a nitrogén-oxidokat (NOx), és termelése az elmúlt évszázadban több mint kétszeresére nőtt.

Szellemi táplálék

A 19. század elejéig a legtöbb reakcióképes nitrogént a baktériumok termelték, és évente mintegy 100 millió tonnát tett ki. Az emberi tevékenység azonban önmagában évente több mint 160 millió tonnát eredményez (2. hivatkozás) - 25 millió tonnát fosszilis üzemanyagok főleg autókban történő égetésével, és több mint 100 millió tonnát ipari műtrágya-előállítással. Ha a jelenlegi növekedési ütem folytatódik, az előrejelzések szerint a globális reaktív nitrogéntermelés 2100-ra eléri az évi 250–900 millió tonnát.

A probléma az, hogy sok ilyen nitrogén nem kerül oda, ahol lennie kellene - az ételeinkben. James Galloway, a Charlottesville-i Virginia Egyetem környezettudósának becslése szerint a mezőkön elterjedő nitrogén közel felét a növények nem veszik fel, hanem elmosják.

Legtöbbjük a talajon keresztül nitrátként a talajvízbe kerül, amelyet aztán tavakba vagy parti vizekbe mosnak. A felesleges tápanyagok támogatják az algák gyors növekedését, ami viszont sok oxigént használ fel a vízben, elfojtja a halakat és más tengeri életeket. A Mississippi folyó mezőgazdasági kiáramlása annyira tele van nitrogénnel és más tápanyagokkal, hogy a Mexikói-öbölben most hatalmas, 20 000 négyzetkilométernyi folt található. Az Egyesült Államokban a parti folyók és öblök egyharmada mutat hasonló hatásokat kisebb mértékben 2 .

Ritkábban a felesleges nitrát ivóvízbe kerülhet, ahol "kékbaba" szindrómát vagy methemoglobinémiát okozhat. Ebben a ritka, de néha végzetes állapotban a vörösvérsejtek már nem képesek betölteni létfontosságú szerepüket az oxigén testben történő szállításában, ami viszont a baba ajkait kékre és kékre váltja.

Az ilyen hatások a parti és az emberi egészségre lekötötték a főcímeket és a közvélemény figyelmét, de a tudósokat most már finomabb események aggasztják. Jelentős mennyiségű reaktív nitrogén ammónia és NOx formájában kerül a levegőbe, ahol növeli az alacsony szintű ózon mennyiségét, ami viszont hozzájárul a szmoghoz és a globális felmelegedéshez. A légkörben néhány NO x feloldódik vízgőzben, és salétromsavat képez, amely savas esőként visszaesik a földre. Az ammónia, bár lúgos, a talajt is savasabbá teheti - amint a mikrobák megemésztik az ammóniát, nitrát- és savas hidrogénionokat termelnek.

Ennek a reaktív nitrogénnek nagy része az erdőinkre esik, ahol az eredmények már láthatók 3. A fák pusztulnak, és egyes erdőkben a különböző növényfajok relatív bősége megváltozni kezdett 4. "Az erdőkre gyakorolt ​​hatás lassabb és kevésbé látható, mint a tengerparti környezetben" - mondja Galloway. De ez azt jelentheti, hogy amikor a hatások megmutatkoznak, túl késő lehet a fák helyreállítása.

Az 1980-as évek végén John Aber, a durhami New Hampshire Egyetem leírta, hogyan reagálhat egy erdő a nitrogén túladagolására 5. Azt javasolta, hogy a nitrogénnel teli erdő kezdetben virágozzon, de a nitrogén bevitele valamikor meghaladja a keresletet. Mivel a növények már nem képesek felszívódni, a nitrogén felhalmozódik a talajban, különösen nitrátként. Ezek a negatív töltésű ionok pozitív töltésű ionokat, például kalciumot és magnéziumot vonzanak, és továbbítják a víz felszínére. Ez megfosztja a fákat az esszenciális tápanyagoktól, miközben növekszik az igényük rájuk. A legyengült fák egyre jobban ki vannak téve a fagynak, az aszálynak és a parazitáknak. Ugyanakkor a talaj növekvő savtartalma az aljnövényzet csökkenését okozza.

Mérgezett talaj

2021

A nitrogén hatásainak tesztelésére szolgáló kísérlet részeként műanyag lombkorona védi a gårdsjöni fákat.

Aber hipotézisének megerősítése és a jövőbeli események várható menetének előrejelzése összetett javaslat. Ennek érdekében a göteborgi IVL Svéd Környezetkutató Intézet kutatói 1991 óta tanulmányozzák a nitrogén-telítettséget a délkelet-svédországi Gårdsjön erdőben. Az erdő egy részét átlátszó tető borítja, tiszta víz köti össze, és ellenőrzési helyszínként működik. Évente kevesebb mint 5 kg hektáronként. A hatalmas túladagolások felgyorsítják a nitrogén-mérgezés folyamatát, ötletet adva a tudósoknak arról, hogy mi történhet a jövőben. "Az első öt évben nem sok minden történt" - mondja Filip Moldan, a Svéd Környezetkutató Intézet munkatársa, aki a projektet koordinálja. - De azóta változásokat látunk, bárhová nézünk.

A túltermékenyített fák ma a normálisnál gyorsabban nőnek, és a levelekben a különböző tápanyagok szintje megváltozott - ahogy Aber megjósolta, a levelek több nitrogént, kevesebb kalciumot és magnéziumot tartalmaznak, mint a normál fák. Moldán szerint a hozzáadott nitrogén körülbelül 10% -a ma már nitrátként távozik az erdőből. Reméli, hogy a kísérlet még egy évtizedig folytatódik, hogy lássa, hogyan folytatódik a telítési folyamat. "Valószínűleg a talaj valószínűleg nem képes megtartani a hozzáadott nitrogént, és az erdő hanyatlani kezd" - jósolja. - De nem tudjuk, mennyi időbe telik.

Az sem világos, hogy a különböző típusú erdők hogyan reagálnak. Bár nem sok információra van szükség, a tanulmányok szerint a nedves trópusi erdők gyorsabban jutnak nitrogénnel, mint mérsékelt éghajlaton 6. Egyes fafajok, például a juhar és a vörös lucfenyő, különösen érzékenyek az egyéb nitrogénre, és egyes helyekről teljesen eltűnhetnek.

Tehát hogyan menthetjük meg az erdőinket? Számos európai ország megpróbálta ellensúlyozni a reaktív nitrogén képződését meszezéssel - kalcium vagy magnézium-karbonátok hozzáadásával a talajba. Ez csökkenti a talaj savasságát és táplálja a tápanyagokat. Ez a módszer azonban nagy mértékben túl drága. A túlzott meszezés a talaj mikrobáit pusztítaná el, ismét megváltoztatva az ökoszisztémát. "A meszezés csak a tüneteket gyógyítja, a betegségeket nem," mondja Aber.

A kérdés 30 évvel ezelőtti kezelésére számos előzetes lépést tettek. Az 1970-es években mind a ként, mind a nitrogént azonosították a savas eső forrásaiként. A kezdeményezések - mint például a különféle nemzeti törvények, beleértve az 1970-es tiszta levegőről szóló törvényt az Egyesült Államokban - mind a kén-oxidok, mind az NO x csökkentésére törekedtek. Az NO x előírások azonban csak az egyedi autók által termelt mennyiségeket szabályozták, ami nagyrészt figyelmen kívül hagyta a mezőgazdasági hozzájárulásokat. Csak a kénellenőrzések voltak igazán sikeresek. "A kén lerakódása a talajban Európában és Észak-Amerikában 70% -ra csökkent, de a nitrogén lerakódása állandó vagy kissé növekszik" - mondja Aber.

Visszavágni

Több mint 28 európai ország írta alá az 1999. évi göteborgi jegyzőkönyvet, amelynek egyik célja az NO x -kibocsátás 2010-re történő 41% -os és az ammónia 17% -os csökkentése 1990-hez képest. Nyomon követés: NO x és ammónia kibocsátás 23% -kal csökkent és 6%. De ez elsősorban annak köszönhető, hogy Németországban, Nagy-Britanniában és Hollandiában a fosszilis tüzelőanyagok égésének ellenőrzése zajlik, amelyek nem lesznek képesek jelentősen csökkenteni a kibocsátásokat - mondja Moldan. Eközben egyes európai országok, Kína és Oroszország kibocsátása gyorsan növekszik.

A tudósok szkeptikusak a protokoll hatékonyságával kapcsolatban, különösen azért, mert nem foglalkozik azzal, hogy a mezőgazdaság miként tudja csökkenteni a nitrogénkibocsátást a növekvő népesség és az élelmiszer-szükséglet ellenére. "Az olyan országok, mint Kína, nem szándékoznak csökkenteni a nitrogénfelhasználást" - mondja Moldán. - Valójában elhatározták, hogy növelik.

A szóban forgó tudósok jövő októberben találkoznak a kínai Nanjingban, a 3. Nemzetközi nitrogénkonferencián. Céljuk egy "Nanjing-protokoll" megtervezése, amely globális szinten foglalkozik a nitrogén kérdésével. Galloway, a találkozó egyik szervezője szerint a jegyzőkönyvnek nemcsak az NOx és az ammónia kibocsátásának korlátozásait kell tartalmaznia, hanem a reaktív nitrogénkezelés integrált megközelítésére kell összpontosítania.

A cél a nitrogén mezőgazdasági felhasználásának hatékonyabbá tétele. A nitrogén újrafeldolgozható a növényi hulladékból, a trágyából és a levágott állatokból, akár az N2-gázba, akár az állati takarmányba történő visszajuttatással 7. A gazdálkodók kevesebb műtrágyát is felhasználhatnak, ha lenne mód a fogyasztás csökkentésére a terméshozam csökkentése nélkül. Mindezek az ötletek technikailag megvalósíthatók, mondja Galloway, de annyira drágák, hogy jelenleg senki sem zavarja. Ennek meg kell változnia. "Nem helyettesíthetjük a reaktív nitrogént, mint a hűtőszekrényekben lévő klór-fluorozott szénhidrogénekkel" - mondja Galloway. "Szükségünk van rá, és a jövőben még inkább szükségünk lesz rá.

Hozzászólások

Megjegyzés beküldésével vállalja, hogy betartja Általános Szerződési Feltételeinket és közösségi irányelveinket. Ha ezt sértő cselekedetnek találja, amely nem felel meg feltételeinknek vagy irányelveinknek, kérjük, jelölje meg nem megfelelőnek.