По данным нового исследования, проведенного учеными из Университета штата Пенсильвания, фосфор - питательное вещество в почве, необходимое для поддержания большинства форм жизни, - все больше исчезает с суши, поскольку он смывается в водные пути по всей территории Соединенных Штатов.
В исследовании, опубликованное 18 ноября в Proceedings of the National Academy of Sciences, команда ученых проанализировала данные по 430 рекам по всей территории США и обнаружило, что потери фосфора с сельскохозяйственных угодий увеличились за последние четыре десятилетия, несмотря на усилия по их сокращению. Эта потеря фосфора может привести к снижению урожайности, росту стоимости продуктов питания и экологическим проблемам, объяснили исследователи.
«Мы увидели из последних погодных явлений, что количество воды, переносимое штормами и водными путями, может привести к опасным наводнениям и оползням, и захотели понять, что происходит с землей, когда эти штормы затягивают недра почвы. В итоге обнаружили тревожную потерю этого важного элемента, который позволяет почве поддерживать жизнь», - сказал Ли Ли, профессор гражданского строительства и экологического строительства в Университете штата Пенсильвания и соавтор исследования.
Фосфор играет важную роль в различных биологических процессах, таких как создание структуры ДНК и облегчение передачи энергии между клетками, говорит Ли. Но в отличие от азота, другого важного питательного вещества почвы, фосфор является невозобновляемым ресурсом с ограниченными геологическими залежами, что означает - как только он перемещается из земли в воду, он не может вернуться обратно в землю.
«Это проблема по многим причинам, - продолжает Ли. - Когда фосфор исчезает с сельскохозяйственных угодий, падает урожайность и растут цены на продукты. Затем, когда фосфор попадает в наши водоемы, он может вызывает вредоносное цветение водорослей, которое может сделать воду небезопасной для купания и рыбалки, может снизить уровень кислорода в воде и убить рыбу и другие водные организмы. Это также делает более дорогой очистку питьевой воды, что означает более высокие счета за воду для всех американцев».
В исследовании использовалась сложная модель глубокого обучения для анализа данных за четыре десятилетия, с 1980 по 2019 год, по 430 рекам на всей территории Соединенных Штатов.
В ходе работы ученые установили, что хотя в 60% исследованных рек наблюдалось снижение уровня фосфора, общее количество фосфора, попадающего в реки, увеличилось. Сельскохозяйственные районы являются основными источниками - уровень фосфора увеличивается в большинстве рек вблизи сельскохозяйственных районов, хотя в реках вблизи городских районов он снижается.
По словам Ли, несмотря на эти целенаправленные усилия, общее увеличение количества фосфора, попадающего в реки, обусловлено участившимися экстремальными погодными явлениями, которые приводят к более обильным дождям и более высокому уровню речного стока.
«Это означает, что, хотя мы и добиваемся лучших результатов в ограничении загрязнения фосфором из городских районов, проблема в целом ухудшается из-за факторов, в значительной степени не зависящих от одного региона, - сказал Ли. - Это проблема, связанная с изменением климата. Кроме того, мы теперь видим, что усилия по контролю загрязнения фосфором из таких источников, как сельскохозяйственные стоки, не столь эффективны, как мы думали. Однако снижение уровня фосфора, особенно в реках, протекающих через городские районы, свидетельствует о том, что усилия по контролю загрязнения фосфором из точечных источников, таких как очистные сооружения, приносят результаты. Что делать с сельхозполями в этом контексте предстоит решить», - заключил Ли и привел в пример технологию производства фосфорного удобрения с противодействием стока.
Технология была изобретена в Университете штата Пенсильвания. Хантер Свишер, выпускник Университета штата Пенсильвания 2016 года, теперь является основателем и главным исполнительным директором компании по производству удобрений для повышения эффективности удержания фосфора в почве. Он разработал технологию компании во время обучения на бакалавриате по растениеводству в Университете штата Пенсильвания. Недавно компания объявила о результатах исследования, доказывающих, что продукт снижает потенциальный сток на 78% по сравнению с обычными фосфорными удобрениями. На данный момент он активно коммерциализируется в Америке, Европе и Индии.
Источник: Pennsylvania State University. Автор: Тайлер Грох/Penn State.
