Загрязнение фосфором достигло опасных уровней во всем мире

Новое исследование, опубликованное в журнале «Water Resources Research», оценило глобальное количество фосфора в результате деятельности человека с 2002 по 2010 год.

Фосфор является общим компонентом минеральных удобрений и удобрений, поскольку он повышает урожайность сельскохозяйственных культур. Однако большая часть фосфора, применяемого в качестве удобрения, не принимается растениями, а накапливается в почве или в реках, озерах и прибрежных морях.

Результаты нового исследования показывают, что глобальная активность человека выбрасывает 1,47 тераграмма (1.470.000.000 кг) фосфора в год в основные пресноводные бассейны мира, что в четыре раза превышает вес Эмпайр-стейт-билдинг.

Исследование также показало, что человеческая активность превзошла способность Земли разбавлять и ассимилировать избыточные уровни фосфора в пресных водоемах. Авторы обнаружили, что загрузка фосфором превысила ассимиляционную способность пресноводных организмов на 38% поверхности земли Земли, где проживает 90% населения Земли.

«Во многих районах мира либо недостаточно воды для ассимиляции фосфора, либо загрязняющая нагрузка настолько велика, что водная система не может усвоить все», — сказал Месфин Меконнен, аспирант из Университета Небраски и соавтор нового исследования.

Результаты исследования указывают на то, что пресноводные организмы в районах с высоким уровнем загрязнения воды, вероятно, будут страдать от эвтрофикации или избыточного уровня питательных веществ из-за высоких уровней фосфора, сказал Джоп Шинс, исследователь в области управления водными ресурсами в Университете Твенте в Энсхеде, Нидерланды, который не был связан с новым исследованием.

«Эвтрофикация из-за загрязнения фосфором вызывает цветения водорослей, что может привести к смертности рыб и растений из-за недостатка кислорода и света», — сказал Шинс. «Это также уменьшает использование воды для человеческих целей».

Увеличение фосфорного загрязнения

Авторы нового исследования рассмотрели сельскохозяйственную деятельность, чтобы рассчитать общее количество искусственного фосфора, поступающего в поверхностные воды Земли с 2002 по 2010 год. Они собрали данные о том, сколько удобрений применяется на каждую культуру в каждой стране, а также оценили производство промышленного фосфора глядя на потребление белка на душу населения в каждой стране.

«Другие исследования рассчитывали глобальные нагрузки, но мы пошли дальше, потому что мы разбили фосфорную нагрузку по различным категориям, таким как разные культуры, страны и экономические сектора, что ранее никто не делал», — сказал Меконнен.

Новые результаты показывают, что человеческая деятельность ежегодно выпускает 1,47 тераграмма фосфора в мировые пресноводные бассейны. Китай внес 30 процентов загрязнения, а Индия — 8 процентов, а США — 7 процентов.

Самый большой вклад в глобальное загрязнение фосфором приходилось на сточные воды — 54 процента, за ними следуют сельское хозяйство — 38 процентов и промышленность — 8 процентов.

Авторы обнаружили, что фосфорная нагрузка от сельского хозяйства выросла на 27 процентов за период исследования — с 525 гигаграмм в 2002 году до 666 гигаграмм в 2010 году.

Могут ли пресноводные воды Земли справиться с загрязнением?

В исследовании также был оценен уровень загрязнения воды (WPL) основных речных бассейнов Земли путем сравнения количества пресной воды, необходимой для разбавления избыточного фосфора до допустимой концентрации по сравнению с фактическим речным стоком бассейна. Если пресноводный бассейн имеет WPL выше единицы, нарушаются стандарты качества воды, и бассейн получает больше загрязнений фосфора, чем может усвоить, говорит Меконнен.

Результаты показывают, что пресноводные бассейны с WPL выше 1, занимают 38 процентов поверхности Земли, за исключением Антарктики. По данным авторов, эти бассейны часто относятся к густонаселенным районам или регионам с интенсивным сельским хозяйством.

Наиболее сильно загрязненные пресноводные районы включают Аральский бассейн , реку Хуан-Хе (Желтая) в Китае, реки Инд и Ганг в Индии и реку Дунай в Европе.

Согласно данным нового исследования, менее населенные регионы, такие как Австралия и Северная Африка, также страдают от высокого уровня загрязнения воды. По словам Меконнена, эти регионы имеют меньшие фосфорные нагрузки по сравнению с такими районами, как Китай и Европа, но у них гораздо меньше воды для переработки избыточного фосфора.

Больше информации: Mesfin M. Mekonnen et al, Global Anthropogenic Phosphorus Loads to Freshwater and Associated Grey Water Footprints and Water Pollution Levels: A High-Resolution Global Study, Water Resources Research (2017). DOI: 10.1002/2017WR020448