Загрязнение окружающей среды аммиаком, используемым в сельском хозяйстве в качестве азотного удобрения, приводит к более крупным расходам на здравоохранение, нежели считалось ранее. Об этом свидетельствуют результаты исследования, проводившегося при финансовой поддержке NASA.
Исследователи из Гарвардского университета Fabien Paulot и Daniel Jacob, используя компьютерные модели, в том числе модель химических реакций в атмосфере, разработанную специалистами NASA, воссоздали механизм, посредством которого аммиак взаимодействует с атмосферой, что приводит к образованию вредных твердых частиц. Моделирование позволило сузить диапазон предполагаемых медицинских расходов от загрязнения воздушной среды, связанных с продуктами питания, производимыми на экспорт, который принято считать растущим сектором сельского хозяйства и источником положительного торгового баланса.
«Стоимость» — это экономическое понятие, определяющее, сколько люди готовы заплатить, дабы избежать риска, отмечает Fabien Paulot. Это понятие используется не только для количественной оценки того или иного товара, но и оценки выгоды его реализации.
Новое исследование, проводимое Paulot и Jacob, было направлено на расчет «стоимости для здоровья», связанной с эмиссией аммиака от экспорта сельскохозяйственной продукции, годовой оборот которого оценивается в 36 млрд. долларов. Было установлено, что медицинская стоимость равна примерно половине дохода от экспорта — то есть 100 долларов на 1 килограмм аммиака. Результаты проведенного исследования были опубликованы в декабре 2013 года в журнале Environmental Science & Technology.
Новая оценка примерно вдвое большей текущей оценки U.S. Environmental Protection Agency, которая предполагает 47 долларов за 1 килограмм аммиака. Учёные говорят, что новая оценка находится на верхнем уровне спектра, отражающего необходимость в дальнейших исследованиях относительно соотношения между сельскохозяйственной эмиссией аммиака и образованием вредных мелких твёрдых частиц — это отношение не такое уже и простое, как ранее предполагали учёные.
По словам Paulot, эффект аммиака на микрочастицы чрезвычайно сложен, и модели, ранее используемые в США для оценки эмиссии аммиака, не учитывали все факторы в полной мере.
Навоз, используемый в качестве удобрений, и химические вещества, применяемые для улучшения питания зерновых культур, свойств почвы и повышения урожайности, испускают в атмосферу очень много аммиака. В воздушной среде аммиак смешивается с другими химическими выбросами, в результате чего образуется огромное множество микрочастиц, которые представляют самый большой риск для здоровья. Микрочастицы, диаметром не более 2,5 микрометров (1/30 диаметра волоса человека), при вдыхании могут застревать в дыхательных путях, засоряя легкие. Длительный «контакт» с микрочастицами может привести не только к заболеваниям легких и сердца, но и к смерти. Микрочастицы находятся в списке шести общих загрязнителей воздуха, концентрация которых регулируется Национальными стандартами качества атмосферного воздуха (National Ambient Air Quality Standards) EPA.
Увеличение выбросов аммиака, тем не менее, не приводит к равному увеличению концентрации микрочастиц. Соотношения зависят от метеорологических условий, а также от концентрации таких элементов, как азотная кислота и сульфаты.
Дабы разъяснить влияние аммиака на микрочастицы, Paulot и Jacob сначала смоделировали сельскохозяйственные источники эмиссии аммиака, используя относительно новый кадастр выбросов аммиака. Затем они использовали модель НАСА GEOS-Chem для того, чтобы смоделировать сложную химию, которая преобразовывает сельскохозяйственную эмиссию — в данном случае аммиака — в твердые микрочастицы.
Эта информация в последующем была объединена с данными продовольственного экспорта, предоставленными U.S. Department of Agriculture и United Nations Food and Agriculture Organization. Результаты показали, что американский экспорт продовольствия составляет 11% от общего объема выбросов аммиака в США.
По словам Paulot, проведенное исследование показывает, что контроль за выбросами аммиака в сельском хозяйстве может помочь сократить выбросы твердых частиц и обеспечить существенные социальные выгоды.
