В современном сельском хозяйстве удобрения часто просачиваются в водные пути, такие как реки, озера и океаны. Фосфор (P) в стоке стимулирует цветение водорослей, а затем, когда водоросли умирают и разлагаются, образуются мертвые зоны, и рыба погибает. Но большая часть «потерянного» фосфора не попадает в водоемы – большое количество фосфора также накапливается в ландшафте. До сих пор ученые плохо понимали масштабы этого накопления.
Впервые международная группа ученых, включая исследователей из Университета штата Аризона, придумала способ крупномасштабной оценки того, как фосфор проходит через окружающую среду на протяжении многих десятилетий. Поступая таким образом, исследователи лучше понимают, как и где накапливается фосфор.
«После того, как мы поймем, как деятельность человека влияет на накопление фосфора в окружающей среде, мы сможем сосредоточить наши исследовательские усилия на уменьшении его долгосрочного воздействия, даже на выяснении того, как его переработать.
Это поможет обеспечить запасы продовольствия и воды для будущих поколений ", – сказал Джеймс Элзер, научный сотрудник Школы наук о жизни и Школы устойчивого развития АГУ и соавтор исследования.
Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Geoscience.
Исследователи изучили бассейны трех рек, где продовольственная и водная безопасность напрямую связана с фосфором.
В анализ включен бассейн реки Темзы в U.K., бассейн реки Мауми в средне-западной части U.S. и бассейн реки Янцзы в Китае.
Площадь исследуемых территорий варьировалась от примерно 5000 до 700000 квадратных миль. Исторические записи, датируемые 70 лет назад, использовались для измерения антропогенного воздействия на потоки фосфора в каждый водосбор и из него через торговлю, пищевые отходы, бытовые отходы и сельскохозяйственные стоки, сравнивая эти потоки с потерями фосфора из стока каждой реки.
Результаты показали, что в ландшафте накопилось огромное количество фосфора – форма «унаследованного P», который может влиять на водные экосистемы в течение десятилетий или даже столетий.
Новый анализ исследования иллюстрирует проблемы, с которыми сталкиваются исследователи, пытаясь понять, как управлять хранением, эксплуатацией и реактивацией фосфора, который уже присутствует в нашей окружающей среде.
«Несколько удивляет то, что в густонаселенных ландшафтах огромное количество фосфора содержится в пищевых отходах, таких как кости животных, и в осадке сточных вод, удаляемом во время очистки сточных вод», – сказал Стивен Пауэрс, научный сотрудник Вашингтонского государственного университета и ведущий автор. бумаги. "До недавнего времени эти потоки сточных вод в значительной степени игнорировались в исследованиях водосборных бассейнов с участием фосфора."
Из трех участков только один показал явное улучшение за несколько десятилетий – река Темза в U.K. Пауэрс сказал U.K. использует меньше удобрений для выращивания продуктов питания и что как исторически, так и в настоящее время является мировым лидером в современной очистке сточных вод. Следуя U.K.По словам Пауэрса, другие страны могут улучшить свою способность управлять фосфором.
Эльзер и Пауэрс заявили, что следующим шагом будет разработка стратегий, которые уменьшат влияние этого "унаследованного".«Пара добавила, что важно создавать новые технологии и политику, которые рециркулируют фосфор для повторного использования в качестве удобрения, а не позволяют ему ускользать и накапливаться в ландшафте.