Азот: польза, без которой не прожить, и вред, который мы не считаем

Японский ученый Кэнтаро Хаяси, профессор Исследовательского института человечества и природы, занимается азотным циклом и устойчивым управлением азотом. Он начал как естествоиспытатель, интересовался живыми существами, но постепенно пришел к выводу, что не менее важно изучать среду, в которой они живут. Работа в Арктике и Антарктике показала ему, как быстро меняются условия — тают морские льды и мерзлота, — и что на эти изменения сильно влияет человек. Азот здесь ключевой элемент: без него невозможны белки и ДНК, то есть сама жизнь. В воздухе азот составляет около 78%, но в виде газа он химически инертен: мы вдыхаем его, а затем выдыхаем почти без изменений. Проблема начинается, когда азот переходит в химически активные формы.

В начале XX века процесс Габера — Боша позволил промышленно производить аммиак из азота и водорода. Это дало массовые азотные удобрения и помогло накормить быстро растущее человечество: с 1900 года население мира выросло примерно с 1,6 млрд до 8 млрд, то есть в пять раз. Около половины азота в еде, которую сегодня потребляет человечество, по оценке Хаяси, происходит из удобрений, сделанных по этой технологии. Без нее мир мог бы прокормить примерно вдвое меньше людей. Но у медали есть обратная сторона: азот — классический пример ситуации «слишком много хорошего». Растения усваивают лишь около половины азотных удобрений, остальное уходит в воздух и воду. При производстве говядины в мясо превращается лишь около 10% азота, тогда как в растениеводстве — порядка 50%. Поэтому мясное животноводство связано с заметно большими выбросами азота, и об этом мало кто знает.

Избыток активного азота вызывает загрязнение воздуха и воды, кислотные дожди и эвтрофикацию — чрезмерное обогащение водоемов питательными веществами. Оксиды азота сами по себе загрязняют воздух и способствуют образованию приземного озона и фотохимических окислителей, которые вредят дыхательной системе. В Японии соединения аммония и нитратов дают, по словам ученого, 10–20% массы мелких частиц PM2.5, а они проникают глубоко в легкие и связаны с респираторными и сердечно-сосудистыми заболеваниями и миллионами преждевременных смертей в мире. Кроме того, закись азота — третий по значимости антропогенный парниковый газ после углекислого газа и метана. Экономический ущерб от азотного загрязнения в 2010 году оценивался примерно в 1,2 трлн долларов. При этом Япония сегодня дышит более чистым воздухом и имеет более чистую воду во многом потому, что строго регулировала выбросы после экологических кризисов периода быстрого экономического роста, но одновременно она сильно зависит от импорта еды и тем самым переносит часть азотной нагрузки на страны-производители. Хаяси поддерживает повышение продовольственной самообеспеченности Японии, в том числе из соображений энергетической и пищевой безопасности.

Международное сотрудничество по азоту развивается с 1998 года, когда исследователи кислотных дождей и трансграничного загрязнения воздуха осознали, что проблема выходит за рамки локальных. Конференции проводятся примерно раз в три года; десятая проходит в Киото под темой «Устойчивое управление азотом для будущих поколений». Идея в том, чтобы сегодняшние решения принимались с мыслью о том, поблагодарят ли потомки за них или будут жаловаться. Единого международного договора именно по азоту, по мнению Хаяси, достичь трудно: азот затрагивает климат, биоразнообразие, трансграничное загрязнение воздуха и местное управление водой, то есть пересекается с уже существующими соглашениями. Вместо нового договора нужен механизм координации между конвенциями, и здесь могла бы усилить свою роль Программа ООН по окружающей среде (UNEP). Отдельный пример сложного компромисса — переход на аммиак как топливо: Япония входит в число лидеров технологий сжигания аммиака, и при горении не образуется углекислый газ, что помогает декарбонизации. Но производство аммиака имеет экологические издержки, а сам аммиак токсичен, поэтому его утечки могут создать новые проблемы.

В 2024 году Япония выпустила национальный план действий по устойчивому управлению азотом — первая и пока единственная страна с таким документом. Однако, отмечает Хаяси, в плане нет четких числовых целей, и он надеется, что они появятся при пересмотре. Что может сделать обычный человек? Самое эффективное, по словам ученого, — ценить еду и не выбрасывать ее. Важно думать, откуда берется пища, и избегать переедания: избыток еды все равно проходит через организм как отходы, а на ее производство уже был затрачен азот. Отказ от мяса помог бы, но резко менять пищевые привычки трудно. Сам Хаяси старается снижать свой «азотный след» через рацион, но придерживается японского принципа «харэ и кэ»: будни и особые случаи. Обычно он ест просто, а когда хочется мяса, ест его с благодарностью и удовольствием — и тогда оно кажется вкуснее.

Источник: The Japan Times