Й. Kьон, Д. Зiммeр, П. Лeiнвeбeр
«Фосфорна» економіка – огляд
(мова оригіналу – англійська)
Майже для всіх процесів життєдіяльності фосфор має важливе значення. ДНК, РНК, жирні кислоти, зуби, кістки, мітохондріальна енергетична система перетворення АДФ (аденозин-5′-дифосфат) на клітинному рівні – всі ці процеси потребують або базуються на використанні різних сполук фосфору. Таким чином, його неможливо замінити. З іншого боку, занадто велика кількість фосфору може завдати шкоди здоров’ю людини або стійкості екосистем.
У природних екосистемах фосфор, як і більшість інших поживних речовин, в основному утворюється в результаті природних процесів формування органічних сполук фосфору із біомаси. Частина фосфору змивається поверхневими стоками та, проникаючи в ґрунтові води, потрапляє в озера або морські екосистем. Таким чином, екосистеми більш-менш збалансовані завдяки постійним процесам формування поживних речовин, таких як фосфор. Фосфорний баланс у екосистемах підтримується завдяки постійній циркуляції води.
Якщо запаси фосфору не поповнювати, утворюється його дефіцит, і тоді втрати потрібно компенсувати штучно. Раніше цикли виробництва, споживання і накопичення відходів мали здебільшого локальний або регіональний характер. Фосфорні сполуки утворювались із залишків тварин або компосту. Цикли змінюються, якщо обсяги постачання сільськогосподарських культур (тварин) у міста перевищують обсяги формування поживних речовин з харчових відходів та стічних вод. Відтак в середовищах, що розташовані в низинах річок, поживних речовин не вистачає. Таким чином, втрати фосфорних сполук зростали в геометричній прогресії з кінця ХІХ ст. У ті часи тільки близько 30 % населення планети проживало у містах. У Європі ситуація змінювалася впродовж 30–50 років. На початку ХХ ст. уже майже 70 % населення проживало у містах. Така зміна викликала зовсім інший характер формуванням потоків матерії й енергії, відтак змінилися й регіональні цикли.
Використання мінеральних добрив компенсувало збитки від втрат фосфору в регіональних циклах, починаючи з 1950–60-х років. Як правило, використання добрив для збагачення сільськогосподарських угідь перевищувало обсяги природного рівня формування фосфору.
Сьогодні попит сільського господарства на фосфорні добрива більший, аніж природний рівень його відновлення. Таким чином, передбачається, що проблему забезпечення високого рівня споживання можна вирішити тільки шляхом видобутку й перероблення невідновлювальних мінеральних і фосфатних порід у фосфорні добрива. Глобальний річний обсяг виробництва фосфоритів збільшився майже в два рази у період із 1970 по 2010 рік.
«Зелена» революція спричинила постійно зростаючий попит на фосфорні добрива. Підвищений рівень використання фосфорних добрив, на жаль, не сприяє збільшенню врожайності. Фосфор у значних обсягах накопичується у ґрунтах, потрапляє у стічні води, на сміттєві звалища або безпосередньо у відкриті водойми. У результаті виникають значні економічні проблеми.
Таким чином, кращою економічною стратегією є зведення до мінімуму або припинення використання мінеральних фосфорних добрив, що включає:
1) істотне скорочення обсягів виробництва фосфорних добрив з апатитових руд або з ядерних відходів;
2) використання «нових» природних запасів фосфору, що утворились в результаті розпаду сільськогосподарських культур за останні 50 років;
3) зменшення зовнішніх впливів на навколишнє середовище, рівня забруднення поверхневих вод і втрат ґрунту;
4) закриття регіональних «чистих» циклів виробництва фосфорних добрив.
Така стратегія є оптимальною і може принести певні соціальні ефекти. Якщо б витрати, пов’язані з формуванням екстернальних ефектів, включались у ціну фосфорних добрив, і при цьому застосовувався принцип «забруднювач платить», то їх би просто не купували. Використання фосфорних добрив було б негайно припинено, оскільки їх використання нерозривно пов’язують із забрудненням навколишнього середовища токсичними елементами і сполуками. Використання цих сполук, дійсно, завдає шкоди продовольчій безпеці, погіршує якість питної води і шкодить здоров’ю людини. Таким чином, використання фосфорних добрив – це питання еколого-економічної безпеки.
Ключові слова: запаси і потоки фосфору, фосфорний пік, неефективне використання фосфору, внесення фосфорних добрив, фосфорне забруднення, вплив фосфорних запасів на людину, рециркуляція фосфору, закриття фосфорного циклу.
Розміщена в №1, 2017.
Інформація про автора(ів):
ЙОРГ KЬОН, PhD, старший науковий співробітник, Інститут продуктових ліній на біологічній основі Академії Бекманна, Північний регіональний офіс, м. Хайлігенхафен, Федеративна Республіка Німеччина;
ДAНA ЗIMMEР, PhD, науковий співробітник кафедри ґрунтознавства, Університет Ростоку, м. Росток, Федеративна Республіка Німеччина;
ПETEР ЛEIНВEБEРб PhD, професор, завідувач кафедри ґрунтознавства, Університет Ростоку
Текст статті: завантажити.