Cantitatea uriașă de azot vărsată pe câmpurile agricole provoacă o catastrofă cu pădurile noastre. Nicola Nosengo cercetează.

Frunzele galben-maronii și subțierea coroanelor, care sunt împrăștiate în jurul lumii, indică faptul că unii copaci mor devreme. Dar vinovatul poate fi o surpriză. Nu este vorba doar de poluarea cauzată de fumurile din mașini, sau daunele provocate de insecte din cauza încălzirii globale. Pădurile noastre se confruntă cu un ticălos mai calm. Sunt afectați de foarte multe lucruri care au oferit oamenilor hrană în ultimii sute de ani - îngrășăminte.

Utilizarea îngrășămintelor s-a schimbat dramatic în secolul al XX-lea. La sfârșitul anilor 1890, oamenii au încercat să obțină suficient îngrășământ pentru câmpurile lor - principalele surse erau guano de păsări din insulele Pacificului și salpetrul din deșertul Chile. Dar pe măsură ce populația lumii a crescut, a devenit clar că vom avea nevoie de o modalitate mai ieftină și mai ușoară de a obține o formă utilizabilă de azot. Această problemă a fost rezolvată în 1909 de Fritz Haber și Carl Bosch, care au proiectat primul proces industrial de transformare a azotului gazos (N2) în aer în amoniac (NH3). Rezultatul a fost furnizarea promptă de îngrășăminte ieftine, care a condus de atunci producția globală de alimente.

Dar acest succes devine acum un dezastru ecologic. Îngrășămintele neutilizate leșivează câmpurile în râuri, otrăvesc apele de coastă și provoacă ploi acide. Oamenii de știință se tem că acest potop de alimente ar putea provoca moartea lentă și posibil ireversibilă a pădurilor noastre.

Azotul este un gaz relativ nereactiv. Cu toate acestea, datorită activității unor bacterii, arderii combustibililor fosili sau producției de îngrășăminte, aceasta poate produce o serie de molecule reactive. Acest grup de molecule, cunoscut sub numele de azot reactiv, include amoniac, ioni nitrați (NO 3 -) și oxizi de azot (NO x), iar producția sa s-a dublat în secolul trecut.

Hrana pentru minte

Până la începutul secolului al XIX-lea, cel mai reactiv azot era produs de bacterii și se ridica la aproximativ 100 de milioane de tone pe an. Cu toate acestea, doar activitatea umană produce acum peste 160 de milioane de tone pe an (ref. 2) - 25 de milioane de tone prin arderea combustibililor fosili, în principal în mașini, și peste 100 de milioane de tone din producția de îngrășăminte industriale. Dacă ratele de creștere actuale continuă, producția globală de azot reactiv se estimează că va ajunge între 250 și 900 de milioane de tone pe an până în 2100.

Problema este că o mare parte din acest azot nu ajunge acolo unde ar trebui să fie - în mâncarea noastră. James Galloway, om de știință în domeniul mediului de la Universitatea din Virginia la Charlottesville, estimează că aproape jumătate din azotul care se răspândește în câmpuri nu este preluat de culturi, ci este spălat.

Majoritatea scapă prin sol în apele subterane sub formă de nitrați, care sunt apoi spălați în iazuri sau în apele de coastă. Excesul de nutrienți sprijină creșterea rapidă a algelor, care la rândul său folosește mult oxigen în apă, sufocă peștii și alte vieți marine. Debitul agricol de pe râul Mississippi este atât de umplut cu azot și alți nutrienți încât există acum un petic imens de 20.000 de kilometri pătrați în Golful Mexic. În Statele Unite, o treime din râurile și golfurile de coastă prezintă efecte similare pe o scară mai mică 2 .

Mai rar, excesul de nitrați poate ajunge în apa potabilă, unde poate provoca sindromul „bebelușului albastru” sau methemoglobinemie. În această stare rară, dar uneori fatală, celulele roșii din sânge nu mai sunt capabile să își joace rolul vital în transportarea oxigenului în corp, ceea ce la rândul său transformă buzele bebelușului în albastru și albastru.

Astfel de efecte asupra sănătății de coastă și a oamenilor au captat titluri și atenția publicului, dar oamenii de știință sunt acum îngrijorați de evenimente mai subtile. O cantitate semnificativă de azot reactiv ajunge în aer sub formă de amoniac și NOx, unde crește cantitatea de ozon de nivel scăzut, care la rândul său contribuie la smog și la încălzirea globală. În atmosferă, unii NOx se dizolvă în vaporii de apă pentru a forma acid azotic, care cade înapoi la sol ca ploaie acidă. Amoniacul, deși alcalin, poate face și solul mai acid - deoarece microbii digeră amoniacul, produc ioni de azotat și hidrogen acid.

O mare parte din acest azot reactiv cade asupra pădurilor noastre, unde rezultatele pot fi deja văzute 3. Copacii mor și abundența relativă a diferitelor specii de plante din unele păduri a început să se schimbe 4. „Impactul asupra pădurilor este mai lent și mai puțin vizibil decât în ​​mediul de coastă”, spune Galloway. Dar acest lucru ar putea însemna că, atunci când efectele arata, ar putea fi prea târziu pentru ca copacii să se refacă.

La sfârșitul anilor 1980, John Aber de la Universitatea din New Hampshire din Durham a descris cum o pădure ar putea răspunde la o supradoză de azot 5. El a sugerat că o pădure umplută cu azot prosperă inițial, dar la un moment dat aportul de azot depășește cererea. Deoarece plantele nu mai sunt capabile să-l absoarbă, azotul se acumulează în sol, mai ales ca nitrați. Acești ioni încărcați negativ atrag ioni încărcați pozitiv, cum ar fi calciu și magneziu, și îi transferă pe suprafața apei. Acest lucru privește copacii de nutrienți esențiali la fel cum crește cererea lor pentru ei. Copacii slăbiți devin din ce în ce mai vulnerabili la îngheț, secetă și paraziți. În același timp, aciditatea crescândă a solului determină o pierdere a biodiversității în tufișuri.

Sol otrăvit

până

O copertină din plastic protejează copacii din Gårdsjön ca parte a unui experiment de testare a efectelor azotului.

Confirmarea ipotezei lui Aber și prezicerea cursului probabil al evenimentelor viitoare este o sugestie complexă. În acest scop, cercetătorii de la Institutul suedez de cercetare a mediului IVL din Göteborg au studiat saturația de azot din pădurea Gårdsjön din sud-estul Suediei din 1991. O parte a pădurii este acoperită cu un acoperiș transparent, conectat prin apă curată și acționează ca un loc de control. Într-o altă parte, cercetătorii au adăugat 40 kg de azot pe hectar pe an la situl folosit pentru a extrage mai puțin de 10 kg pe hectar din depunerea atmosferică - pădurea nepoluată ar trebui să aibă mai puțin de 5 kg pe hectar pe an. Supradozajele masive accelerează procesul de otrăvire cu azot, oferind oamenilor de știință o idee despre ceea ce se poate întâmpla în viitor. „Nu s-a întâmplat prea mult în primii cinci ani”, spune Filip Moldan de la Institutul Suedez pentru Cercetări de Mediu, care coordonează proiectul. "Dar, de atunci, am văzut schimbări oriunde ne uităm."

Copacii fertilizați excesiv cresc acum mai repede decât în ​​mod normal, iar nivelurile diferiților nutrienți din frunze s-au schimbat - așa cum a prezis Aber, frunzele conțin mai mult azot și mai puțin calciu și magneziu decât copacii normali. Și aproximativ 10% din azotul adăugat scapă acum din pădure ca nitrat în apele subterane, spune Moldan. El speră că experimentul va continua încă un deceniu pentru a vedea cum continuă procesul de saturație. „La un moment dat, este puțin probabil ca solul să fie capabil să rețină azotul adăugat, iar pădurea va începe să scadă”, prezice el. "Dar nu știm cât va dura."

De asemenea, nu este clar cum vor reacționa diferitele tipuri de păduri. Deși nu există prea multe informații de făcut, studiile sugerează că pădurile tropicale umede ating o saturație mai rapidă de azot decât în ​​climatele temperate 6. Unele specii de copaci, cum ar fi arțarul de zahăr și molidul roșu, par a fi deosebit de sensibile la alt azot și ar putea dispărea complet din unele locații.

Deci, cum ne putem salva pădurile? Multe țări europene au încercat să contracareze formarea azotului reactiv prin calciu - adăugând carbonat de calciu sau magneziu în sol. Acest lucru reduce aciditatea solului și furnizează nutrienți înapoi. Cu toate acestea, această metodă este prea costisitoare pe scară largă. Limerizarea excesivă ar ucide microbii solului, modificând din nou ecosistemul. „Limingul vindecă doar simptomele, nu bolile”, spune Aber.

Au fost luate mai multe măsuri preliminare pentru a aborda problema acum 30 de ani. În anii 1970, atât sulful cât și azotul au fost identificate ca surse de ploi acide. Inițiativele - precum diferite legi naționale, inclusiv Legea privind aerul curat din 1970 din Statele Unite - au încercat să reducă atât oxizii de sulf, cât și NOx. Cu toate acestea, reglementările privind NO x controlau numai cantitățile produse de autoturisme individuale, ceea ce ignora în mare măsură contribuțiile agricole. Numai controalele de sulf au avut cu adevărat succes. „Depunerea de sulf în sol în Europa și America de Nord a fost redusă la 70%, dar depunerea de azot este constantă sau ușor în creștere”, spune Aber.

Reducerea

Peste 28 de țări europene au semnat Protocolul de la Göteborg din 1999, unul dintre obiectivele acestuia fiind de a reduce emisiile de NO x cu 41% și amoniacul cu 17% până în 2010 comparativ cu 1990. pista: emisiile de NO x și amoniac au scăzut cu 23% și 6%. Acest lucru se datorează în principal controlului arderii combustibililor fosili în Germania, Marea Britanie și Olanda, care nu vor putea reduce semnificativ emisiile, spune Moldan. Între timp, emisiile din unele țări europene, China și Rusia cresc rapid.

Oamenii de știință sunt sceptici cu privire la eficacitatea protocolului, mai ales pentru că nu abordează modul în care agricultura poate reduce emisiile de azot în fața unei populații în creștere și a nevoilor sale alimentare. "Țări precum China nu intenționează să reducă consumul de azot", spune Moldan. „De fapt, sunt hotărâți să o mărească”.

Oamenii de știință în cauză se vor întâlni în octombrie viitor la Nanjing, China, la cea de-a 3-a Conferință internațională a azotului. Scopul lor este de a proiecta un „Protocol Nanjing” pentru a aborda problema azotului la nivel global. Potrivit lui Galloway, unul dintre organizatorii reuniunii, protocolul nu ar trebui să includă doar restricții privind emisiile de NOx și amoniac, ci ar trebui să se concentreze asupra unei abordări integrate a gestionării reactive a azotului.

Scopul este de a face mai eficientă utilizarea azotului în agricultură. Azotul poate fi reciclat din deșeurile recoltate, gunoi de grajd și animale sacrificate, fie prin returnarea acestuia la gazul N2, fie la hrana animalelor 7. Fermierii ar putea folosi, de asemenea, mai puține îngrășăminte dacă ar exista modalități de a reduce consumul fără a reduce randamentul culturilor. Toate aceste idei sunt fezabile din punct de vedere tehnic, spune Galloway, dar sunt atât de scumpe încât nimeni nu se deranjează în acest moment. Asta trebuie să se schimbe. „Nu putem înlocui azotul reactiv, așa cum am făcut cu clorofluorocarburile din frigidere”, spune Galloway. „Avem nevoie de el și vom avea nevoie de el mai mult în viitor.

Comentarii

Prin trimiterea unui comentariu, sunteți de acord să respectați Termenii și condițiile și Regulile comunității. Dacă considerați că acesta este un act ofensator care nu este conform cu termenii sau liniile directoare, vă rugăm să îl marcați ca fiind inadecvat.