Когда вчерашнее сельское хозяйство питает сегодняшнее загрязнение воды

Исследование под руководством учёных из Университета Монреаля впервые количественно определило максимальное количество питательных веществ — в частности, фосфора, — которое может накопиться в водосборном бассейне до того, как избыточное загрязнение начнёт сбрасываться в нижележащие экосистемы. Этот средний порог составляет 2,1 тонны на квадратный километр суши, как следует из работы, опубликованной в журнале Nature Geoscience. Превышение этого порога приводит к значительному ускорению потери фосфора с поверхностным стоком.

Это значение шокирующе низкое. Учитывая современные нормы внесения удобрений в большинстве сельскохозяйственных регионов мира, переломный момент в некоторых случаях может быть достигнут менее чем за десятилетие. Фосфор, содержащийся в удобрениях, необходим для роста растений, но вреден при чрезмерном использовании, вызывая эвтрофикацию и цветение токсичных водорослей в водоёмах.

Исследование, проведённое аспирантом Жаном-Оливье Гойеттом под руководством эколога Роксаны Маранже в сотрудничестве с учёным Макгиллского университета Еленой Беннетт, сфокусировалось на 23 водосборах, питающих реку Святого Лаврентия в Квебеке. Учёные реконструировали историю землепользования за последнее столетие, чтобы рассчитать накопление фосфора, и сопоставили эти данные с его концентрацией в воде за 26 лет. Это позволило выявить порог, после которого водосборный бассейн, подобно переполненной губке, начинает активно «протекать» фосфором.

«Это очень важное открытие, — отмечает Елена Беннетт. — Оно позволяет масштабировать наши знания о загрязнении удобрениями с уровня фермы до уровня целого водосбора в историческом контексте». Исследование показало, что некоторые исторически сельскохозяйственные водосборы в Квебеке превысили этот порог ещё в 1920-х годах. Даже если поступление фосфора прекратится немедленно, на устранение его накопленных запасов в насыщенных бассейнах может уйти от 100 до 2000 лет.

В качестве решения учёные предлагают стратегии, основанные на доступе к уже накопленному в почвах фосфору, его рециркуляции и повторном использовании, как это практикуется в некоторых европейских странах. «Это сложнейшая проблема: нам нужно питаться, но нам нужна и чистая вода, — говорит Роксана Маранже. — Существуют решения, но это вызов для всего общества».