SCHATTENBLICK - ЕКОЛОГІЧНА ЛАБОРАТОРІЯ 218 Виснаження фосфору - Земля помре через 50 років (SB)
Якщо фосфор йде, земля гине
Генератори бактеріальних кислот - правителі життя і смерті?
"Живі істоти можуть розмножуватися, поки фосфор не буде спожитий повністю. Кінець тоді настає невблаганно, і ніхто не може йому запобігти".
Ці слова походять від "Азімова про хімію" Ісаака Азімова, який закінчив свої зауваження щодо фосфору словами:
"Ми можемо замінити вугілля ядерною енергією, деревину пластмасою, м'ясо дріжджами, доброзичливість ізоляцією - але фосфору немає заміни".
Насправді з усього цього елемента, необхідного для всіх живих істот, у земній корі становить лише 0,11 відсотка.
Фосфор є складовою багатьох важливих біологічних молекул, які є спільними для всіх живих істот і рослин. Він настільки ж представлений у ДНК, як і в білках і невеликій молекулі АТФ (аденозинтрифосфат), що важливо для енергетичного обміну. Крім того, це найважливіший мінерал кісткової речовини. Однак найбільша кількість фосфору у світі використовується сільським господарством і, отже, виробництвом продуктів харчування: крім азоту та сірки, рослинам в першу чергу потрібен фосфат, тобто окислена форма елементарного фосфору для виробництва біомаси.
У 1975 році, коли Азімов писав ці слова, проблеми людства дещо відрізнялися від сучасних. Хоча стурбованість майбутніми джерелами енергії, зменшенням природних ресурсів, нестачею їжі для швидкозростаючого земного населення та, мабуть, новим льодовиковим періодом перенесли вчених, сьогодні існують ті самі або принаймні подібні проблеми із глобальним потеплінням, посівами, Забруднення навколишнього середовища та, здебільшого, споживані ресурси майже неминучі, не знайшовши відповідних рішень. Зосереджуючись на насуваються катастрофах, таких як зміна клімату або нові хвороби, екологи особливо занепокоєні зменшенням біорізноманіття у фауні та флорі та зменшенням ресурсів, таких як вода та нафта, тоді як проблема фосфору турбує всіх, хто повинен знати Є. Незважаючи на те, що аргументи Азімова щодо фосфору нічого не втратили у своїй обгрунтованості та значущості, є мало доказів останнього стану цього розвитку сьогодні.
Тема була дійсно зрозумілою у прес-релізі Федерального науково-дослідного інституту сільського господарства (FAL, 24 жовтня 2003 р.). Вперше був названий термін, після якого, на додаток до всіх згаданих проблем, життя на цій землі поступово закінчуватиметься, не помічаючись:
"Фосфор (P) є важливим елементом. Найбільша кількість може бути у вищих живих істот, також у людини, особливо в кістках. Світових запасів фосфору достатньо лише (за сьогоднішніми цінами та технологіями видобутку) близько 50 років ".
(idw, 24 жовтня 2003 р.)
Лише через кілька років автори інтернет-журналу "scienzz" навіть не хочуть так точно взяти на себе зобов'язання:
Але ресурси обмежені: за оцінками експертів, депозити прослужать ще 80 років - за умови, що глобальне споживання залишиться незмінним - але, можливо, лише 50 років. Якщо промислово розвинені країни розроблять і використовують технології для ефективної переробки фосфору, вони все одно зможуть забезпечити своє сільське господарство достатньою кількістю цього життєво важливого елемента в майбутньому.
(scienzz, 27 вересня 2006 р. - СТІЙКІСТЬ)
Однак економічне поводження з все ще існуючими фосфорними ресурсами та можлива переробка надзвичайно важко визначити чинниками наукового прогнозу. Крім того, значна частина фосфору поки що уникала будь-яких спроб переробки з етичних або законодавчо регульованих причин.
Ви повинні знати, що близько 75 мільйонів тонн фосфатних мінералів видобувають і переробляють на добрива щороку - мабуть, більше, ніж виділяється за той самий час при нормальному вивітрюванні гірських порід. Щороку на полях Німеччини вносять близько 300 000 тонн фосфату у вигляді мінеральних добрив. Більшість з них надходить із родовищ у Північній Африці та США, а також з Росії та Китаю.
Таким чином, протягом двадцятого століття у багатьох регіонах світу спостерігалося вимивання сільськогосподарських угідь, завдяки чому зростала врожайність і одночасно чисельність населення. Як результат, продовольче забезпечення було тимчасово забезпечене, принаймні для багатих промислових країн, в яких інакше голод став би помітним набагато більшою мірою.
Але штучне фосфорне добриво також містить не незначну кількість вибухонебезпечних важких металів, таких як уран, кадмій та ртуть, концентрація яких у нашій їжі потрапляє все більш сумнівна.
Якби природа була залишена для себе, з часом все більше і більше фосфору тонуло б і зникало через змиви дощовою водою в річках, озерах, підземних водах і, нарешті, у темні глибини океану. Звідти немає природних процесів, які могли б повернути його в діапазон людини чи іншого життя. Відповідно, живі істоти на суші та у освітлених сонцем верхніх шарах моря поступово занепадають. Тоді все менше і менше родюча земля матиме дедалі тонший рослинний покрив, що складається з рідкісних видів. Цей природний розвиток було відкладено на 50 років через деградацію фосфатів та штучне запліднення. Але зважаючи на експоненціальне споживання нашого виду людини, яке, як правило, спричиняє всі обчислення, питання "скільки ще" залишається актуальним.
Отже, ефективне використання залишків запасів та подальше відновлення фосфору із залишків хіміками-екологами проголошено першочерговим пріоритетом "стійкої" економічної діяльності, навіть якщо це може призвести лише до невеликої затримки терміну.
До кількох років тому переробка фосфору не була такою великою проблемою: крім мінеральних добрив, як добриво використовувався мул стічних вод, багатий на поживні речовини; а годуючи худобу мукою тварин з високим вмістом фосфору з відходів бійні, додавання фосфору в рослинні корми було в основному непотрібним.
Сьогодні ситуація інша: з 2001 року в Європі заборонено годувати тваринним борошном через проблему СЕГ. А в ЄС - на відміну від Швейцарії, наприклад - стічний стік може все ще застосовуватись до полів з обмеженнями, але цей захід також все частіше критикується. Оскільки залишки наркотиків, важкі метали та гормони в шламах стічних вод можуть загрожувати родючості культур, а отже і якості продовольчих культур, вирощуваних на них. scienzz пише:
Сьогодні в Німеччині близько третини мулу стічних вод все ще використовується як добриво. Його також спалюють дедалі частіше, а попіл утилізують на внутрішніх та східноєвропейських звалищах. З моменту заборони кормів, шроти для тварин знову використовуються як добриво у все більшій мірі. Насправді з більшою ймовірністю його "утилізують", критикує Евальд Шнуг з Федерального науково-дослідного інституту сільського господарства (ФАЛ) у Брауншвейзі.
Як фосфорне добриво воно дуже непридатне, оскільки воно в основному марне для рослин. У м’ясо-кістковому борошні, як кажуть, фосфор здебільшого міцно зв’язується з кістковою речовиною.
(Scienzz, 27 вересня 2006 р. - СТІЙКІСТЬ)
Згідно з цим, переробка або будь-яка спроба відновити фосфор є чистим фарсом з точки зору переваг для ґрунту, оскільки фосфати з попелу фосфатвмісної вторинної сировини (наприклад, шроту тварин або мулу стічних вод), а також природні фосфорні солі (фосфати гірських порід) ) важко розчиняються в ґрунті, і лише невелика частка може бути поглинена корінням рослин. Навіть у дуже кислих ґрунтах, які в будь-якому випадку є рідкісними та непридатними для використання в сільському господарстві, потрібно кілька десятиліть, щоб розчинити фосфор, зв’язаний з кістковою речовиною, наприклад.
Утилізація м’ясо-кісткового борошна на полях є суто економічним аспектом: встановлене спалювання коштує близько 200 євро за тонну. Це збільшило б подвійну втрату, яку фермери розраховують на одну тонну корму для тварин через припинення виробництва борошна для тварин як кормової добавки після кризи BSE.
Висновок: 300 000 тонн фосфату, які щороку беруть із обмежених запасів та імпортують до Німеччини, потрапляють на звалища або невикористовуються та незрозумілі на полях через харчовий ланцюг. Однак, перш за все, критикується неекономне використання добрив:
"У районах, де утримується багато худоби, ґрунти регулярно розлітаються", - говорить Евальд Шнуг.
(Scienzz, 27 вересня 2006 р. - СТІЙКІСТЬ)
Постанова про добрива забороняє підживлення більше, ніж насправді потрібно рослині, а фермерам також рекомендується регулярно перевіряти вміст поживних речовин у ґрунті. Однак проблематично, якщо крім мінеральних добрив застосовувати так званий "сільськогосподарський гній", тобто гній і гній.
Поживні речовини рослин, що містяться в ньому, які не аналітично реєструються, також рідко включаються в планування запліднення багатьма фермерами. Оскільки концентрація окремих рослинних поживних речовин у сільськогосподарському гною різниться, на практиці фермери приймають мінімум. Для забезпечення належного забезпечення рослин вони також допомагають мінеральними добривами.
Власне кажучи, в даний час експерти все ще припускають, що грунт буде постійно покритий фосфором. Однак рослини не отримують від цього вигоди, оскільки вони можуть поглинати лише частину фосфору, що застосовується, або тієї, до якої важкодоступний. І тому цінні корисні копалини, які також здебільшого омиваються в річки та озера через зростаючу кількість опадів, назавжди втрачаються для доступу людей та нібито існуючого контуру управління "фосфором".
У річках фосфор все ще є екологічною проблемою, оскільки він стимулює ріст водоростей і зменшує вміст кисню у воді.
Це правда, що принаймні погано розчинні фосфати можуть бути перетравлені промисловим способом, але отримані в результаті продукти більше не можна використовувати в органічному землеробстві. І проблема вимивання не була б вирішена.
Один із можливих підходів до рішення, яке було представлено та досліджено FAL п’ять років тому, але про яке більше не згадується в науковій статті, повинно пропонувати так звані бактерії, що перетравлюють сірку, опосередковано.
Тіобацила - назва групи природних мікроорганізмів, які утворюють кислоту з елементарної сірки (цвітіння сірки). Кислота, що виділяється тіобацилами, допомагає зробити погано розчинні фосфати в грунті більш засвоюваними для коріння рослин.
(idw, 24 жовтня 2003 р.)
Це означає не що інше, як те, що сірчані бактерії протягом короткого часу виробляють сильно кислу сірчану кислоту або сірчану кислоту, необхідну для розщеплення фосфатів на місці.
Необхідні для цього тіобактерії зустрічаються навіть повсюдно, тобто скрізь, але у надто малих кількостях для утворення достатньої кількості кислоти, навіть якщо грунт додатково збагачений сіркою. Тому штучним збагаченням ґрунту відповідними бактеріями було вирішено проблему без сумнівів:
Група тіобацил складається з 13 різних видів, склад яких у біоценозі є дуже специфічним для певної ділянки. Інокуляція слаборозчинних фосфатів тиобацилами на місці на краю поля є стійкою стратегією підвищення Р-ефективності [ефективність фосфору, примітка d. Schattenblick-Red.].
(idw, 24 жовтня 2003 р.)
Згідно з презентацією вчених Інституту харчування рослин та ґрунтознавства та Інституту екологічного землеробства Федерального науково-дослідного центру сільського господарства (ФАЛ), на екологічних фермах слід використовувати близько 100 квадратних метрів землі, удобреної елементарною сіркою. Як місцевий ресурс для тіобацил. За необхідності вони хотіли витягти їх із ґрунту водою та додати гранули з погано розчинних фосфатів та елементарної сірки, які дозволені для екологічного сільського господарства згідно з директивами ЄС.
Пробні кількості прототипу нового типу фосфорних добрив на основі м’ясо-кісткового борошна вже виготовляла середня компанія в Стендалі. Але через чотири роки ці спроби, поряд з іншими новими процесами, які мають перетворити відходи у високоякісне фосфорне добриво, все ще на початку, так би мовити. І ідея переробки, що щорічно необхідні 300 000 тонн фосфату, що імпортується у вигляді мінеральних добрив, легко може складатись на 41 відсоток фосфором із приблизно 2,4 тонни шламу стічних вод, плюс 18 відсотків на Переробка м’ясо-кісткової муки та покриття решти 41 відсотків гноєм залишається чудовою мрією.
Однак в результаті таких спроб за певних обставин приймається перекислення грунту - подібне до раніше боялися кислотних дощів, з якими зрештою взагалі нічого не росте, так що виробництво кислоти знову з іншими Потрібно протидіяти таким хімічним речовинам, як карбонати або вапно, і які контрпродуктивні наслідки це має для розкладання фосфору, яке запобігається і тратиться знову, залишається тут в основному невисловленим.
Накопичення хімії на наявних сільськогосподарських землях, мабуть, свідчить про справді відчайдушну ситуацію, в якій промисловість добрив, сільське господарство, а також хімія навколишнього середовища і, зрештою, весь світ вже давно.
Джерело прес-релізу:
Професор доктор Лікар. Евальд Шнуг
Федеральний науково-дослідний інститут сільського господарства (FAL)
Інститут живлення рослин та ґрунтознавства ім
Бундесале 50
38116 Брауншвейг
Тел: 0531 596 2104
[email protected]
Вперше опублікований у 2003 році
нова, перероблена версія