You are here

Борьба с загрязнением воздуха с помощью устройства стоимостью всего 1 доллар

,
,

Новое простое устройство из обычной пластиковой бутылки может внести вклад в усилия по отслеживанию и сокращению выбросов аммиака в сельском хозяйстве и обеспечению продовольственной безопасности (Фото: Embrapa)

 

Внести свой вклад в глобальные усилия по снижению выбросов аммиака, вызывающих загрязнение атмосферы, а также улучшить доступ к пищевым ресурсам способно новое устройство простой конструкции, стоимость которого составляет менее 1 доллара США. Это небольшое устройство из пластика было разработано бразильскими учеными в сотрудничестве с МАГАТЭ и Продовольственной и сельскохозяйственной организацией Объединенных Наций (ФАО). После того, как с помощью изотопных методов была проверена и подтверждена корректность его работы, это новое устройство выводится на рынок, чтобы помочь странам осуществлять мониторинг и более эффективное регулирование выбросов аммиака в сельскохозяйственной отрасли, в том числе в животноводстве.

Аммиак — химическое соединение азота и водорода — является одним из основных побочных продуктов сельского хозяйства и представляет собой газ, выделяющийся, в частности, при разложении удобрений и животного навоза. Попадая в атмосферу, этот газ (NH3) может становится вторичным источником образования закиси азота (N2O) — газа, в значительной мере способствующего парниковому эффекту — и наносить ущерб экосистемам, усугубляя загрязнение воды и вызывая у людей проблемы со здоровьем.

При неправильном внесении удобрения вплоть до половины содержащегося в нем азота может уходить в атмосферу, что означает не просто потерю эффективности, но и серьезные финансовые последствия. Понимание закономерностей, приводящих к такой потере, имеет ключевое значение для того, чтобы предоставлять фермерам рекомендации по оптимальным способам применения удобрений, позволяющим добиться максимальной урожайности и выгоды.

«В среднем 35% всех используемых в Бразилии азотных удобрений пропадают впустую в виде испарений аммиака в атмосферу, что оказывает значительное влияние на окружающую среду и на экономику», — говорит Сегундо Уркиага, почвовед из Национального агробиологического исследовательского центра Бразильской корпорации сельскохозяйственных исследований («Embrapa»).

Учитывая, что население нашей планеты продолжает увеличиваться, растет и спрос на продовольствие. Это, в свою очередь, приводит к развитию отраслей животноводства и к увеличению зависимости производства продовольствия от синтетических и органических азотных удобрений. Соответственно, возрастают и выбросы аммиака. Ожидается, что на протяжении следующего десятилетия эта тенденция будет сохраняться, вследствие чего возникает еще один фактор угрозы здоровью людей и состоянию окружающей среды.

В ряде стран, таких как Бразилия, эксперты ищут способы измерения и ограничения выбросов аммиака в атмосферу. Существует множество подходящих для этих целей высокотехнологичных методов измерений, в том числе измерения в аэродинамических трубах, внутрирезонаторная лазерная спектроскопия и микрометеорологические методы, однако они сопряжены со значительными затратами и должны производиться высококвалифицированными специалистами, работающими в полевых условиях.

«Измерение и ограничение этого процесса раньше представлялось задачей, требующей весьма затратных с точки зрения сил и времени и сравнительно дорогих решений, — говорит г-н Уркиага. — Новый метод является экономичным и быстрым и может быть реализован на практике где угодно. Его использование окажет непосредственное влияние на фермеров, которые смогут не только сэкономить ресурсы, но и уменьшить загрязнение воздуха».

Новое уникальное устройство

Новое устройство настолько простое, что его легко можно принять за результат какого-нибудь проекта по естествознанию из начальной школы. Путем удаления у большой пластиковой бутылки из-под газированной воды донышка и крепления его к открытой горловине изготавливается измерительная камера. Внутри нее находится тонкая полоса из поролона, которую предварительно пропитывают кислотным раствором, способным захватывать аммиак, — она проходит сквозь бутылку сверху от горлышка вниз до маленького пластикового стаканчика, который фиксируется на земле с помощью трех металлических штырьков. Такие камеры устанавливаются вдоль посадок растительных культур или площадок животноводческих хозяйств, где планируется вести мониторинг; раз в сутки полоски поролона вынимаются и передаются в лабораторию на анализ.

Это уникальное по своей простоте устройство и указания по его применению были разработаны коллективом ученых, представляющим Объединенный отдел ФАО/МАГАТЭ по ядерным методам в продовольственной и сельскохозяйственной областях, корпорацию «Embrapa» и Институт агрономических наук Параны (IAPAR) в Бразилии.

«Это устройство может пригодиться нам для того, чтобы понять механизмы потери азота в виде аммиака и разработать оптимизированные с точки зрения воздействия на климат решения, которые позволят сохранять достаточное количество азота для повышения урожайности культур, особенно в менее плодородных и бедных азотом почвах, что может оказать серьезное влияние на производство продовольствия», — говорит Мохаммад Заман, почвовед и специалист по питанию растений из Объединенного отдела ФАО/МАГАТЭ.

Это устройство может использоваться как самостоятельно, для точного измерения потерь в виде аммиака, так и в сочетании с различными сельскохозяйственными методами, направленными на сокращение выбросов парниковых газов и уменьшение их воздействия на окружающую среду. К числу подобных методов относятся системы капельного орошения, применение удобрений совместно с ингибиторами нитрификации и севооборот с использованием азотфиксирующих бобовых культур.

Простота, которая не влияет на надежность измерения

Учитывая простоту конструкции этого устройства, предметом серьезной озабоченности стала надежность получаемых с его помощью результатов измерений. Для ее проверки ученые прибегли к изотопному методу, предполагающему добавление в удобрение изотопа азота-15 (см. вставку «Наука») в качестве маркера для отслеживания, измерения и сопоставления количества аммиака, задержанного пластиковой камерой устройства, с общим количеством выделившегося аммиака, которое измерялось методом расчета баланса азота для проверки его содержания в почве с течением времени. Так как аммиак является азотсодержащим соединением, применение изотопа азота-15 дало ученым возможность отследить потери азота в виде аммиака.

Результаты испытаний показали, что такая измерительная камера представляет собой вполне надежный и подходящий способ отслеживания испарений аммиака из органических и синтетических удобрений, применяемых для подкормки однолетних и многолетних культур, а также из отходов животноводства. Как отметил г-н Уркиага, «по сравнению с традиционным методом измерения в закрытой камере, этот метод показывает высокую эффективность и точность при измерении и мониторинге выбросов аммиака».

Использовать это устройство уже начали в шести странах — Бразилии, Иране, Коста-Рике, Пакистане, Чили и Эфиопии. По словам г-на Замана, ожидается, что это устройство найдет более широкое применение, особенно после того, как результаты проекта будут опубликованы в специальном издании рецензируемого международного научного журнала. Кроме того, планируется представить в Межправительственную группу экспертов по изменению климата (МГЭИК) рекомендацию по включению этого устройства в перечень методов для применения в сельскохозяйственных системах по всему миру, в особенности в развивающихся странах.

Мы на связи

Рассылка новостей