(Agricultural nitrogen pollution is global threat, but circular solutions await)
Claire Asher – Bình Yên Đông lược dịch
Mongabay – 16 January 2024
· Nitrogen là một nguyên tố cần thiết cho những sinh vật sống, cần để cấu tạo DNA, chất đạm và diệp lục tố. Mặc dù nitrogen chiếm gần 80% không khí chúng ta thở, tính có sẵn của nó cho cây cối và thú vật rất hạn chế. Kết quả là, nitrogen là một yếu tố giới hạn trong sự tăng trưởng của hoa màu từ lúc bình minh của nông nghiệp.
· Nhân loại phá vỡ những giới hạn đó bằng tiến trình Haber-Bosch để tạo ra ammonia và phân bón tổng hợp, thúc đẩy bởi nhiên liệu hóa thạch, và nay được dùng một số lượng lớn lao cho hoa màu. Nhưng lượng nitrogen chảy vào đó đã làm xáo trộn chu kỳ nitrogen tự nhiên của Trái đất. Ngày nay, ô nhiễm nitrogen đang vượt qua nhiều biên giới của hành tinh
· Nitrates ô nhiễm các thủy đạo, gây ra phú dưỡng (eutrophication). Nitrous oxide là một khí nhà kiếng mạnh và là một chất làm cạn kiệt ozone. Ammonia là một nguyên nhân của ô nhiễm không khí, với những ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe. Nitrogen cũng được dùng để sản xuất những chất tổng hợp có tiềm năng sống lâu có thể trở thành những chất ô nhiễm
· Kỹ thuật và quản lý nông nghiệp tốt hơn có thể cắt giảm 1/3 hay nhiều hơn ô nhiễm nitrogen. Những giải pháp kinh tế tuần hoàn gồm có hiệu năng của phân bón tốt hơn, nâng cao sự đông lại tự nhiên của nitrogen, và phục hồi và tái sử dụng chất thải nitrogen. Những thay đổi xã hội cũng cần đến, gồm có biến chuyển trong ẩm thực tránh xa thịt của con người.
Khi thế giới vật lộn với thay đổi khí hậu, các nhà làm chánh sách vẫn chú trọng đặc biệt đến CO2, với nhân loại đang cố gắng để bỏ carbon trong những hệ thống năng lượng, thu giữ carbon, phát hành tín dụng carbon, và trồng hàng triệu cây để thu hút phóng thích.
Nhưng carbon dioxide chỉ là một trong vài khí nhà kiếng mạnh gây bất ổn cho khí hậu toàn cầu, và chỉ là một trong những chất ô nhiễm do con người tạo ra ảnh hưởng nghiêm trọng đến thế giới thiên nhiên và đe dọa đẩy Trái đất ra khỏi tình trạng có thể cư trú hiện nay.
Một chất khác ít khi được mọi người chú ý, nhưng có lẽ có ảnh hưởng lớn hơn đến những hệ thống hỗ trợ đời sống của hành tinh củ chúng ta, là nitrogen.
“Nitrogen ở khắp nơi và không thể thấy,” và nó ảnh hưởng đến nhiều thứ, Mark Sutton, một nhà vật lý môi trường của Trung tâm Sinh thái và Thủy học ở U.K., nói. Những sự mất cân bằng lớn lao trong chu kỳ nitrogen tự nhiên của Trái đất, mang lại bởi các hệ thống nông nghiệp-thực phẩm, kỹ nghệ và giao thông của nhân loại, khiên cho các nhà khoa học nhiều lần lên tiếng báo động – nhất là trong 2 thập niên qua – phần lớn không được lắng nghe. Nhưng các nhà phân tích nói những giải pháp kinh tế tuần hoàn đang chờ, mặc dù chúng sẽ đòi hỏi những thay đổi lớn lao trong nông nghiệp và xã hội.
Nitrogen là một yếu tố giới hạn trong sự tăng trưởng của hoa màu từ lúc bình minh của nông nghiệp. Trong lịch sử, nông dân trồng rau để sửa nitrogen trong đất, và dùng phân của gia súc để tái chế chất thải nitrogen vào hệ thống. [Ảnh: Farm Watch]
Haber-Bosch: Một con dao 2 lưỡi
Nitrogen rất cần thiết. “Không có nitrogen, sẽ không có đời sống. Nó là những khối tạo nên DNA, amino acids, và chất đạm. Nó ở trong diệp lục tố châm ngòi cho quang hợp,” David Kanter, một nhà khoa học môi trường của Đại học New York, giải thích.
Nhưng mặc dù nguyên tố nầy chiếm gần 80% của không khí chúng ta thở, và là một chất kích thích cho sự tăng trưởng của cây cối, tính có sẵn của nitrogen cho cây cối và thú vật vô cùng hạn chế. Kết quả là, nitrogen đã là một yếu tố giới hạn đối với năng suất của hoa màu từ lúc bình minh của nông nghiệp. Trong lịch sử, nông dân chỉ có 2 khí cụ để chuyển thêm: trồng rau để sửa chữa nitrogen ở trong đất và dùng phân của gia súc để tái chế chất thải nitrogen.
Điều đó đã thay đổi lớn lao trong đầu thế kỷ 20th, khi nhà hóa học Đức Fritz Haber và Carl Bosch phát triển một tiến trình kỹ nghệ để lấy nitrogen từ không khí và biến nó thành ammonia, bằng cách dùng nhiệt độ và áp suất cao. Phát minh của họ lần đầu tiên được thu hoạch để đáp ứng nhu cầu của nitrate để làm thuốc nổ trong Thế Chiến I. Sau chiến tranh, kỹ nghệ hóa chất xoay qua sản xuất những số lượng lớn phân bón nitrogen tổng hợp.
Từ năm 1900 đến 2000, dân số toàn cầu gia tăng từ 1,6 tỉ đến 6 tỉ người, nhưng đất nông nghiệp chỉ nới rộng 30%. Khoảng trống nầy phần lớn được lấp đầy bởi phân bón nitrogen tổng hợp được tạo nên qua tiến trình Haber-Bosch, giúp cho những gia tăng vô cùng to lớn của năng suất hoa màu. Nhưng bằng cách lấy nitrogen từ khí quyển và sử dụng nó cho đất nông nghiệp, Haber-Bosch cũng tăng gấp đôi kích thước của chu kỳ nitrogen toàn cầu.
“Nó là một phát minh có nhiều hậu quả nhất trong lịch sử nhân loại,” Kanter nói.
Từ năm 1961, mức sử dụng phân bón tổng hợp đã gia tăng trên 10 lần, nhưng hầu hết nitrogen đó không đến thực phẩm trên dĩa của chúng ta, nhưng gây ô nhiễm đất và nước.
Vấn đề gia tăng vì nitrogen được áp dụng cho đất nông nghiệp không nằm ở đó. “Hệ thống trong tất cả những thành phần của nó rò rỉ,” Ramus Einarsson, một nhà nghiên cứu của Đại học Khoa học Nông nghiệp Swedish, nói.
Nitrogen trong khí quyển ở dạng N2 không phản ứng vô cùng vì 2 phân tử N được nối với nhau bằng 3 mối nối mạnh. Nhưng khi N2 trong khí quyển được sửa lại – bằng tia chớp, bằng cây cối qua vi khuẩn sửa nitrogen ở trong rễ, hay bởi con người qua tiến trình Haber-Bosch – 3 mối nối đó bị vỡ và nitrogen biến thành nhiều dạng phản ứng hơn, chẳng hạn như ammonia, nitrogen oxides hay nitrous oxide.
Nitrogen phản ứng dễ biến thành dạng nầy đến dạng khác, và hóa chất nầy khéo léo cho phép nó nhanh chóng đổ xuống qua môi trường. “Nó có thể tiếp tục hành trình hủy hoại môi trường nầy, nơi nó bắt đầu có lẽ là ammonia, đóng góp vào ô nhiễm không khí, và rồi chuyển thành nitrate, đóng góp vào ô nhiễm nước, rồi đi vào không khí như nitrous oxide,” làm tồi tệ thêm thay đổi khí hậu và cạn kiệt ozone, Kanter giải thích.
Một phần, nó có thể là sự phức tạp gây sửng sốt của phản ứng của hóa chất nầy – và sự khó khăn trong việc liên lạc với công chúng của những tiến trình phần lớn không thấy được – đã đóng góp vào đáp ứng chậm của nhân loại với khủng hoảng ô nhiễm nitrogen đang leo thang.
XIN BẤM "READ MORE" ĐỂ ĐỌC TIẾP