気候変動における役割のために炭素汚染がすべての見出しを飾る一方で、窒素汚染は間違いなく、より困難な問題です。
ヨーロッパだけでも、窒素汚染による環境と人間の健康へのコストは、年間 700～3200 億ユーロと推定されています。アンモニア、窒素酸化物、亜酸化物などの窒素排出は、粒子状物質や酸性雨の原因となります。 これらは、人々に呼吸器系の問題や癌を引き起こし、森林や建物に損害を与えます。
窒素系ガスは、地球規模の気候変動にも重要な役割を果たしています。
肥料や家畜の排泄物、人間の排泄物から出る窒素は、藻類の繁殖を促進し、水質汚染を引き起こす。 グレートバリアリーフへの推定82億ドルの損害請求は、私たちの土地での選択が、下流の土地、水、空気に大きな影響を与えることを思い起こさせます。
失われた窒素は、作物の潜在成長力の低下や肥料の浪費につながり、農家にも害を及ぼします。 この影響は途上国の零細農家にとって最も深刻であり、窒素肥料が農業の最大のコストとなることが多い。 窒素の損失による生産量の減少は、世帯収入の25％にも相当する。
窒素の課題に対する解決策は、技術革新、政策、消費者の行動の組み合わせから生まれる必要がある。
不可欠な成分
窒素は、アミノ酸、タンパク質、DNAに不可欠な構成要素です。 植物の成長はこれに依存しており、動物や人は植物や他の動物を食べることでこれを得ています。
窒素ガス（N₂）は空気の78％を占めますが、植物が利用することはできません。
ハーバーボッシュ法の開発により窒素肥料を製造する方法が確立されてから1世紀が経ちますが、その需要はまだ横ばいにとどまっています。
窒素肥料の使用量は、1961年の1100万トンから2014年には1億800万トンに増加しました。 大気中の二酸化炭素濃度が上昇し続けると、穀物などの一部の植物もより多くの窒素を要求するようになると思われます。
実際、肥料からの窒素は、現在、人間の食事に含まれるタンパク質の半分以上を占めているのだそうです。 しかし、施肥された窒素の約50％は、畑からの水の流出、動物の排泄物、土壌微生物の代謝によるガスの排出など、環境中に失われているのです。
これらの損失は、窒素肥料の使用量が増加するにつれて、数十年にわたり増加し続けています。 反応性窒素は広範な被害をもたらし、窒素の損失を抑制しなければ、さらに被害を拡大する。
人口の増加と気候の変化に直面し、窒素の使用を最適化して損失を最小限に抑えることがこれまで以上に求められている。
農場からフォークまで
私たちの窒素利用を理解する一つの方法は、窒素フットプリント、すなわち食品、住宅、輸送、商品およびサービスから環境に放出される窒素汚染の量に注目することである。
メルボルン大学の博士課程候補者エマ・リャンによる研究によると、オーストラリアは大きな窒素フットプリントを持っていることがわかりました。 一人当たり年間47kgの窒素で、オーストラリアは一人当たり28kgの米国を大きく引き離しています。
高動物性タンパク質の食事が、オーストラリアの大きな窒素フットプリントを引き起こしているようです。 動物性食品の消費は、オーストラリアの食品窒素フットプリントの82％を占めている。
動物性食品は、植物性食品と比較して高い窒素コストを持っている。 どちらの製品も作物を育てる結果として同じ窒素コストでスタートするが、動物がそのライフサイクルを通じて食物を消費する際に、さらに大きな損失が発生する。
N-フットプリント・プロジェクトは、個人や機関が窒素のフットプリントを計算するのを支援することを目的としています。 これは、私たち一人ひとりが日常の選択を通じて、いかに窒素汚染に影響を与えることができるかを示しています。
私たちは、牛肉やラム肉の代わりに、野菜や鶏肉、魚介類など、窒素フットプリントがより低いタンパク質の食事を選ぶことができます。 私たちは、少量の食品を（必要ならもっと頻繁に）購入し、生ゴミを堆肥化することで、食品廃棄物を減らすことができます。 良いことに、窒素排出量を減らせば、二酸化炭素排出量も減らせるのです。
Back to the farm
一方で、農場で窒素をより効率的に使用する努力は続けなければなりません。 私たちは、土壌からの窒素の損失をマイクロメーター技術によって理解することができるようになってきました。
科学者は、プラスチックのバケツ室、ガラスのバイアル、注射器を持って太陽の下に座っていましたが、今では高い塔とレーザーを使って、広い地域のガス濃度の小さな変化を検出し、その結果を直接コンピュータに送信しています。
私たちは現在、硝化（アンモニアが硝酸塩に変換されること）が窒素の損失、したがって気候変動および生態系への損害の重要な原因であることを知っています。 これは、研究者、そして農家が窒素の損失を減らすためにターゲットにしているプロセスです。
植物が好むアンモニウムの形で窒素を維持し、環境に失われやすい硝酸塩の蓄積を防ぐために、硝化防止剤が現在商業的に使用されています。
この技術の進歩に伴い、これらの阻害剤が、土壌の健全性を維持し、生態系の基盤を形成する微生物群にどのような影響を与えるのかという疑問に答え始めています。
たとえば、私たちの研究は、3,4-ジメチルピラゾールリン酸（DMPPとしてより知られている）が、土壌微生物群の多様性に影響を与えずに硝化を阻害することを明らかにしています。
また、いくつかの熱帯草の根系が硝化を阻害するという、興味深い観察結果もあります。
窒素利用の課題を解決するには、一次生産者がより効率的に窒素を利用する方法の研究が必要ですが、政府のリーダーシップと、廃棄物を減らすか植物性タンパク質を多く食べるかの消費者の選択も必要です。
12月4日から8日にかけて、メルボルンで第7回国際窒素イニシアチブ会議が開かれ、窒素使用における問題に対する最善の新しい解決策を議論するために、国際的な主要研究者が集まります。 これらの問題についてより詳しく知りたい方は、INI2016のウェブサイトをご覧いただくか、「Good Food for 90 Billion」でさまざまな食品と生産の専門家にご参加ください。 コミュニティ・フォーラム
をご覧ください。