menu

<<Назад | Оглавление | Вперед>>


2.
Угроза из бездны:
животноводство
и океанические выбросы азота

Согласно последним исследованиям, большая часть океанических выбросов закиси азота производится в гипоксических (обедненных кислородом) зонах — вода в этих зонах если не полностью, то по большей части аноксична (в ней очень мало кислорода). Задействованные в этом химические процессы довольно сложны (как и вся химия азота) и еще не до конца изучены. Все еще обнаруживаются новые цепочки реакций, так что в будущем картина вряд ли станет более простой.

Производимую морями закись азота можно разделить на две основные группы: из глубоководного моря и из мелководных морей.

Все эти выбросы все еще классифицируются как естественные, но ряд ученых, включая Джеймса Гэллоуэя из Университета Виргинии, начал заявлять, что на самом деле это не соответствует действительности. Похоже, что деятельность человека играет большую и возрастающую роль по крайней мере в различных эвтрофных мелководных морях вблизи густонаселенных прибрежных районов.

Многочисленные исследования показали, что высокая нагрузка питательными веществами увеличивает количество живого планктона и морского снега (мертвого планктона) и может привести к гипоксическим или аноксическим условиям из-за высокого биологического потребления кислорода таким мусором. Высокое содержание азота в воде и сильное расслоение водных объектов также увеличивают выработку закиси азота.

Если увеличивается количество питательных веществ, переносимых реками, поверхностным стоком и другими механизмами в мелкие моря, то образуется намного больше планктона, больше планктона падает на дно в виде морского снега, и образуются многочисленные и более обширные (чем в полностью естественных условиях) гипоксические и аноксические зоны.

Однако точный вклад таких гипоксических или аноксических зон мелководных прибрежных районов в общие океанические выбросы закиси азота все еще остается неясным из-за нехватки данных. У нас нет точных измерений для большинства мелководных морских участков. По некоторым из них практически не было собрано никаких данных.

Тем не менее существующие оценки дают нам основания для беспокойства. Измерения, проведенные на континентальном шельфе Индии в конце 1990-х годов, показали, что выбросы закиси азота возросли и что мелководные районы вокруг Индии уже производят по меньшей мере 390 000 тонн закиси азота в год. Исследователи, проводившие оценку, подчеркнули, что их показатели следует рассматривать как минимально возможные значения, поскольку большое количество азота и закиси азота, несомненно, было вынесено из шельфовой зоны в более широкое море. Другими словами, часть выбросов, вызванных загрязнением прибрежных вод, поступала в атмосферу гораздо дальше от береговой линии.

По существующим оценкам, европейские прибрежные воды производят от 330 000 до 670 000 тонн закиси азота в год, а эстуарий Янцзы и прилегающая морская территория — от 8 800 до 39 600 тонн закиси азота в год.

Казалось бы, эти цифры не заслуживают того, чтобы бить тревогу, поскольку, даже если мы используем верхний предел этих оценок, потенциал глобального потепления 1,1 млн тонн закиси азота будет эквивалентен «только» 330 млн тонн углекислого газа, а наши общие антропогенные выбросы углекислого газа уже превышают 35 000 млн тонн в год.

Однако, помимо европейских вод, прибрежных районов Индии и ближайших окрестностей эстуария Янцзы существует довольно много мелководных морей. в Северной Америке имеются крупные мелководные морские районы, включая Чесапикский залив и часть Мескиканского залива. У нас есть Персидский залив и обширные мелководные морские зоны Китая, Индонезии, Вьетнама, Малайзии, Камбоджи, Таиланда, Бирмы, Бангладеш, Японии, Северной и Южной Кореи, Филиппин, России и других. По большинству из этих областей нет полных данных о выбросах закиси азота, но если бы они были, то общая сумма могла бы быть намного больше, чем кто-либо ожидал. Отсутствие доказательств не является доказательством отсутствия, и нет оснований полагать, что, например, мелкие воды Китая и Индонезии, которые ежегодно получают огромные количества азота и других питательных веществ, не будут производить значительное количество закиси азота.

Некоторые измерения были также проведены в этих наименее изученных морях, но данные настолько разрозненны, что ученые неохотно давали даже предварительные оценки общих выбросов. Они сообщили только о том, что наблюдали выбросы, эквивалентные 0,8–28 миллимолей на 1 м² в год из эстуария Брисбена; 1,3–1,9 миллимолей на 1 м² в год из эстуариев Индонезии; 3,2–5,6 микромолей на 1 м² в день из прибрежных вод Южно-Китайского моря или 25–287 наномолей на 1 м² в час в обедненной кислородом зоне Мексиканского залива.

Если мы переведем эти зашифрованные сообщения на понятный язык, то моль означает 600 000 миллионов миллионов миллионов атомов определенного элемента или молекул химического вещества, что эквивалентно относительной атомной массе атома или молекулы — в граммах. Относительная атомная масса азота составляет 14, а относительная атомная масса кислорода — 16. Относительная атомная масса закиси азота, содержащей два атома азота и один атом кислорода, составляет 44, и, таким образом, один моль закиси азота имеет вес 44 г. в году 8 784 часа и 1 гектар эквивалентен 10 000 м². Следовательно, выброс в размере 287 наномолей на 1 м² в час составляет 11 190 тонн на 1 млн км² в год. 3,2–5,6 микромоль на 1 м² в день означает 51 533–90 000 тонн на 1 млн км² в год, или 180 000–315 000 тонн на 3,5 млн км², что соответствует площади всего Южно-Китайского моря.

В 2000 году все еще предполагалось, что общее количество закиси азота, производимое всеми мелкими прибрежными морями мира, включая эстуарии, составляет всего около 820 000 тонн. Это больше не кажется правдоподобным, поскольку более точные измерения выявили значительные выбросы из многих мелководных морей. Еще в 2004 году Джеймс Гэллоуэй и его коллеги утверждали, что мы должны переклассифицировать 2,4 млн тонн выбросов закиси азота из мелководных прибрежных морей и пресных вод в антропогенные выбросы. По их оценкам, около 2,5% от примерно 60 млн тонн активного азота, ежегодно поступающего во внутренние воды и прибрежные моря, уже тогда выбрасывались в атмосферу в виде закиси азота.

«Длинная тень животноводства» упоминала эту проблему, но пришла к несколько неожиданному выводу, что вклад животноводческого сектора в эти выбросы может составлять всего 0,3 млн тонн или 13% от общего объема. Эти расчеты не кажутся правдоподобными, учитывая, что в то время около 57% всего активного азота, производимого в результате сельскохозяйственной деятельности, приходилось на мочевину и навоз скота и еще 11% — на удобрения, используемые для выращивания кормов.

В этой связи ФАО почему-то предположила, что навоз и мочевина, производимые домашним скотом, не являются частью азотной нагрузки на прибрежные и внутренние воды, и что относительный вклад удобрений, используемых для производства продовольствия, выше, чем у удобрений, используемых для выращивания кормов. Это странно, потому что в том же докладе сказано, что навоз имеет более высокий уровень потерь азота, чем химические удобрения.

На мой взгляд, это упущение выглядит как непреднамеренная ошибка. Когда всесторонний и обширный доклад имеет большое число авторов, координация работы всегда сопряжена с трудностями и случаются ошибки.

В любом случае, этот вопрос заслуживает немедленного внимания, поскольку, если приток питательных веществ в мелководные моря будет увеличиваться, так что общая площадь аноксических и гипоксических зон также продолжит расширяться, то в будущем следует ожидать гораздо больших выбросов закиси азота из этих зон.

Другим основным источником океанических выбросов закиси азота является глубокий океан, глубоководные районы которого обеднены кислородом. Значительная часть выработки закиси азота в глубоководных районах сосредоточена в крупных зонах апвеллинга[6], таких как прибрежные районы Перу и Чили, где производство биомассы может быть в 1 700 раз выше, чем в среднем по всему Мировому океану, из-за обильного поступления питательных веществ на поверхность из глубин в результате сильных течений апвеллинга. в таких условиях может производится столько планктона, что воды вблизи морского дна становятся полностью или почти полностью аноксическими из-за чрезмерного биологического потребления кислорода медленно разлагающимся морским снегом, падающим на дно моря. Например прибрежные районы Перу производят от 200 000 до 900 000 тонн, а Аравийское море — от 330 000 до 700 000 тонн закиси азота в год.

Зоны апвеллинга — это естественное явление, и предполагается, что весь поток закиси азота с глубин состоит из природных выбросов, не имеющих отношения к человеческой деятельности.

Однако больше нет уверенности, что это именно так. в опубликованной в журнале Science в июне 2015 года научной работе Эндрю Бэббин, Даниэль Бьянки, Амар Джаякумар и Бесс Уорд отмечали, что выбросы закиси азота с обедненных кислородом океанических глубин могли возрасти и, возможно, были серьезно недооценены. Согласно их измерениям, так называемая восточно-тропическая северо-тихоокеанская зона кислородного минимума (ЗКМ), по-видимому, выбрасывает в атмосферу более 2 млн тонн закиси азота в год с территории площадью около 1,5 млн км².

Кроме того, теперь представляется возможным, что на глубоководное производство закиси азота уже влияют антропогенные факторы, то есть мы, и что в будущем наше влияние может стать гораздо более значительным. По данным Бэббина, Бьянки, Джаякумара и Уорд, общее текущее производство закиси азота в водах восточно-тропической северо-тихоокеанской ЗКМ примерно в 20 раз превышает его количество, выбрасываемое в атмосферу. Иными словами, химические реакции, в результате которых образуется закись азота, и реакции его разрушающие почти уравновешивают друг друга, а наблюдаемые в настоящее время выбросы закиси азота являются лишь «остаточными». Это означает, что относительно небольшие антропогенные воздействия могут кардинально изменить баланс и в будущем приведут к значительному увеличению выбросов закиси азота из уже существующих зон кислородного голодания в океанах. Относительно небольшая дополнительная нагрузка питательными веществами может также создать новые обедненные кислородом зоны на океанских глубинах в районах, которые получают лишь небольшое количество кислорода через различные глубоководные или нисходящие океанические течения.

В недавнем докладе ЮНЕП[7] прогнозировалось, что выбросы закиси азота в океане и на суше могут удвоиться к 2050 году, но это только обоснованные подсчеты. Реальность может быть еще хуже.

Чем больше азота попадает в моря, тем больше закиси азота может образовываться. Аналогичным образом, чем шире гипоксические и аноксические водные объекты, тем больший процент всего этого азота может быть преобразован в закись азота. У нас около 40 млн км² мелководных морей и 310 млн км² глубоких морей, большая часть которых, в конечном счете, может стать гипоксической, если мы продолжим сбрасывать в наши реки все возрастающее количество азота и других питательных веществ.

Нам необходимо срочно провести больше — гораздо больше — исследований по этому вопросу.


[6] Апвеллинг — подъем глубинных вод океана к поверхности.

[7] Программа Организации Объединенных Наций по окружающей среде


<<Назад | Оглавление | Вперед>>