Международная группа ученых обнаружила токсичные металлы в минеральных фосфатных удобрениях по всему миру, используя новый инструмент для определения распространения и воздействия таких загрязнителей на почву, водные ресурсы и запасы продовольствия.

«Хотя минерально-фосфатные удобрения имеют решающее значение для стимулирования глобального устойчивого сельского хозяйства и продовольственной безопасности, мы обнаружили высокие уровни токсичных металлов во многих удобрениях по всему миру», — сказал Авнер Венгош, заведующий отделением наук о Земле и климате в Школе окружающей среды Николаса при Университете Дьюка.

«Наше исследование разработало новый метод определения источников и воздействия этих металлов на окружающую среду». Эти металлы включали кадмий, уран, мышьяк, ванадий и хром.

Использование минеральных удобрений — синтетических или природных веществ, содержащих необходимые питательные вещества, необходимые для роста растений, — помогло повысить устойчивую урожайность сельскохозяйственных культур во всем мире. Но до недавнего времени его загрязнение токсичными металлами систематически не оценивалось. В новом исследовании анализируются глобальные фосфорные удобрения из крупнейших стран-производителей фосфатов.

«Мы измерили изотопы стронция как в фосфатных породах, так и в удобрениях, полученных из этих пород, чтобы показать, насколько «отпечатки пальцев» изотопов удобрений соответствуют их первоначальному источнику», — сказал Роберт Хилл, ведущий автор исследования и доктор философии. студент Университета Дьюка.

Изотопы — это разновидности элемента, в данном случае стронция. Химический анализ каждого удобрения показывает уникальную смесь изотопов, которая соответствует фосфатным породам, из которых оно было получено.

«Учитывая различия в изотопах стронция в фосфатных породах по всему миру, мы создали уникальный инструмент для обнаружения потенциального воздействия удобрений во всем мире», — сказал Хилл.

Чтобы выяснить, являются ли изотопы стронция надежным индикатором микроэлементов в удобрениях во всем мире, исследователи проанализировали 76 фосфатных пород, основного источника фосфатных удобрений, и 40 удобрений из основных регионов-производителей фосфоритной руды, включая запад США, Китай, Индию, Северную и Южную Америку. Африка и Ближний Восток. Исследователи собрали образцы из шахт, коммерческих источников и исследовательской станции Тайдуотер, экспериментального поля в Северной Каролине. Исследовательская группа опубликовала свои выводы 9 мая 2024 года в журнале Письма об экологической науке и технологиях.

Металлы, обнаруженные в почве и подземных водах, происходят как из природных, так и из антропогенных источников.

«Изотопы стронция, по сути, являются «отпечатками пальцев», которые могут выявить загрязнение грунтовых вод и почвы во всем мире», — сказал Венгош. Его исследовательская группа также использовала изотопы стронция для отслеживания загрязнения окружающей среды при выщелачивании на свалках, добыче угля, угольной золы, жидкостях гидроразрыва и грунтовых водах, которые вытягиваются на поверхность при добыче нефти и природного газа.

«Изотоп является показателем для идентификации источника загрязнения», — сказал Венгош. «Без этого инструмента трудно выявить, локализовать и устранить загрязнение, связанное с удобрениями».

Удобрения в исследовании показали разную концентрацию микроэлементов: более высокие уровни наблюдались в удобрениях из США и Ближнего Востока по сравнению с удобрениями из Китая и Индии. В результате исследователи приходят к выводу, что фосфорные удобрения из США и Ближнего Востока окажут большее влияние на качество почвы из-за более высоких концентраций урана, кадмия и хрома по сравнению с удобрениями из Китая и Индии, которые имеют более высокие концентрации урана, кадмия и хрома. мышьяк.