Сельское хозяйство служит основным источником эмиссии закиси азота (N2O, оксид азота (I), так называемый веселящий газ) антропогенного происхождения. Это связано в том числе с активным использованием азотных удобрений, которые вносятся для повышения урожайности. Объемы выбросов N2O в сельскохозяйственном секторе растут со скоростью 1,4% в год, и если их не ограничить, то мировому сообществу не удастся достичь целей Парижского соглашения по климату. Об этом говорят исследователи из международной команды, возглавляемой сотрудниками Обернского университета (США). Работа опубликована в научном журнале Nature.
Авторы работы определили основные источники и поглотители выбросов N2O и разделили их на несколько категорий, включая естественные и антропогенные. Они также изучили, какой вклад в увеличение объема выбросов вносят различные регионы, начиная от Северной Америки и заканчивая Юго-Восточной Азией. Выяснилось, что 57% эмиссии N2O попадает в атмосферу естественным путем, преимущественно в результате активности микроорганизмов, участвующих в разложении азотсодержащих соединений в почве и океанах.
Еще 43% выбросов поступает в окружающую среду в результате деятельности человека. За это ответственны сельское хозяйство и топливная промышленность. При этом на сельское хозяйство приходится более половины эмиссии N2O антропогенного происхождения. Около двух третей выбросов в сельскохозяйственном секторе происходит из-за использования синтетических удобрений: их избыток приводит к повышению микробиологической активности почв. Особенно интенсивно процесс разложения азотсодержащих веществ происходит в сильно увлажненных и заболоченных почвах, где содержится меньше кислорода. Источником еще одной трети выбросов служит навоз, в котором тоже активно происходят микробиологические процессы.
Кроме того, концентрация N2O в атмосфере увеличивается за счет того, что азотсодержащие соединения из почв переносятся с атмосферными потоками и сточными водами на большие расстояния. Эти косвенные выбросы составляют около 15% от общего объема выбросов антропогенного происхождения, и их объем увеличивается примерно на 1% в год.
Исследователи также обнаружили, что быстрее всего объем выбросов растет в Бразилии, Китае и Индии, то есть в странах, которые практикуют интенсивное животноводство и растениеводство (производство большого количества продуктов на ограниченной территории). При этом в США, несмотря на увеличение объемов сельскохозяйственного производства, выбросы остаются на прежнем уровне. Европа, как отмечает The Guardian, остается единственным регионом, где за последние годы объемы выбросов сократились. Но это во многом связано с ужесточением экологических требований к промышленности, в том числе к производству таких синтетических материалов, как нейлон.
Закись азота сохраняется в атмосфере в течение 100 лет и обладает в 300 раз более мощным парниковым эффектом по сравнению с углекислым газом (СO2). При попадании в верхние слои атмосферы N2O разрушает озоновый слой, который защищает поверхность Земли от ультрафиолетового излучения. Ученые напоминают, что содержание закиси азота в окружающей среде с начала индустриальной революции выросло на 20% — с 270 ppb (от англ. — parts per billion, частей на миллиард; единица измерения концентрации) в 1750 году до 331 ppb в 2018 году. При этом самый быстрый рост происходил в течение последних пяти десятилетий, что во многом связано с интенсификацией сельскохозяйственной деятельности.
«Растущий спрос на продукты питания и корма для животных приведет к дальнейшему увеличению мировых выбросов закиси азота», — отметил ведущий автор исследования Ханкин Тянь. Он и его коллеги соглашаются с тем, что азотные удобрения играют важную роль в сельском хозяйстве: они ускоряют рост культур и повышают урожайность. Однако многие фермеры злоупотребляют их использованием, что наносит вред как растениям, так и окружающей среде. При этом многие страны уделяют недостаточно внимания ограничению объемов эмиссии N2O, который вносит не менее значительный вклад в процесс изменения климата, чем другие парниковые газы. Решить проблему, по мнению ученых, поможет в том числе совершенствование методов ведения сельского хозяйства.
В докладе о состоянии окружающей среды в городе Москве в 2019 году также подчеркивается, что азот играет важную роль в жизни растений: он участвует в процессах фотосинтеза и обмена веществ, способствует образованию новых клеток. Необходимое количество нитратов образуется в процессе разложения органических веществ микроорганизмами. Однако транспортные и промышленные выбросы увеличивают концентрацию минеральных соединений азота в почве, из-за чего они попадают в поверхностные и подземные воды и загрязняют их. В Москве наблюдение за почвами производится на 1,3 тыс. площадок, ежегодно обследуются около 300 из них. В 2019 году в 91,3% проб содержание нитратов не превышало норму в 130 мг/кг почвы. Повышенное содержание нитратов было зафиксировано в 8,7% проб, отобранных в основном в Центральном и Северном административных округах. Меньше всего нитратов содержится в почвах на особо охраняемых природных территориях — около 11,1 мг/кг. В почвах транспортной, промышленной и жилой инфраструктуры концентрация нитратов выше, чем в почвах ООПТ, в 1,6–3,9 раза. Это, по словам авторов доклада, указывает на то, что хозяйственная деятельность вносит ощутимый вклад в загрязнение почв.
