நமது இருமுனை நைட்ரஜன் வாள்
நைட்ரஜன் பூமியின் அமைப்புகளில் ஆழமான இருமையாக உள்ளது. அதன் செயலற்ற வளிமண்டல வடிவம் ($N_2$) கிரகத்தைச் சுற்றியுள்ள மிகப் பெரிய வாயுவாக அமைகிறது. நிலைப்படுத்தல் செயல்முறைகள் மூலம் எதிர்வினை வடிவங்களாக மாற்றப்படும்போது, நைட்ரஜன் புரதங்கள் மற்றும் டிஎன்ஏவுக்கான அடிப்படை கட்டுமான தொகுதியாக மாறுகிறது, கோடிக்கணக்கான மக்களை ஊட்டும் விவசாய உற்பத்தித்திறனின் இயந்திரமாக மாறுகிறது.
மனித வரலாற்றின் பெரும்பகுதியில், வளிமண்டல நைட்ரஜனை உயிர்வாழ உதவும் சேர்மங்களாக மாற்றுவது மின்னல்கள் மற்றும் சிறப்பு நுண்ணுயிரிகளின் பிரத்யேக களமாக இருந்தது. இந்த இயற்கை செயல்முறை பூமி எவ்வளவு உயிர்களை ஆதரிக்க முடியும் என்பதில் கடுமையான, நிலையான வரம்புகளை விதித்தது. இருபதாம் நூற்றாண்டில் ஹேபர்-பாஷ் செயல்முறையின் கண்டுபிடிப்பு இந்த இயற்கை தடையை உடைத்தது. மனித நடவடிக்கைகள் எதிர்வினை நைட்ரஜன் நிலப்பரப்பு சுழற்சியில் நுழையும் வேகத்தை இரட்டிப்பாக்கியுள்ளன12.
பழங்கால மண்களிலிருந்து வெடிக்கும் கண்டுபிடிப்புக்கு
நைட்ரஜனுடனான மனிதகுலத்தின் உறவு மெதுவான கண்டுபிடிப்பிலிருந்து திடீர், புரட்சிகர மாற்றத்திற்கு வளர்ந்தது. விவசாய சமூகங்கள் பயிர் சுழற்சி, நிலத்தை ஓய்வு விடுதல் மற்றும் உரம் பயன்பாடு மூலம் ஆயிரக்கணக்கான ஆண்டுகளாக உள்ளுணர்வு நைட்ரஜன் மேலாண்மையை நடைமுறைப்படுத்தினர். பத்தொன்பதாம் நூற்றாண்டின் இறுதியில் நெருங்கி வரும் நெருக்கடியின் ஆழமான உணர்வு தோன்றியது. சர் வில்லியம் க்ரூக்ஸ் தனது 1898 வரலாற்று உரையில் விஞ்ஞானிகள் காற்றிலிருந்து நைட்ரஜன் உரங்களை தொகுக்கும் முறையைக் கண்டுபிடிக்காவிட்டால் உலகம் பெரும் பஞ்சத்தை எதிர்கொள்ளும் என்று எச்சரித்தார்3.
ஜெர்மன் வேதியியலாளர்கள் ஃபிரிட்ஸ் ஹேபர் மற்றும் கார்ல் பாஷ் ஆகியோரால் உருவாக்கப்பட்ட மற்றும் 1913 இல் தரப்படுத்தப்பட்ட ஹேபர்-பாஷ் செயல்முறை மூலம் தீர்வு ஒரு தசாப்தத்திற்கு சற்று மேல் வந்தது34. இந்த செயல்முறை அமோனியா ($NH_3$) உற்பத்தி செய்ய வளிமண்டல நைட்ரஜனை ($N_2$) ஹைட்ரஜனுடன் இணைக்க அதிக வெப்பநிலை மற்றும் அழுத்தங்களைப் பயன்படுத்தியது. 1990 வரை மனித வரலாற்றில் பயன்படுத்தப்பட்ட அனைத்து தொழில்துறை உரங்களின் பாதிக்கும் மேல் 1980களில் மட்டுமே பயன்படுத்தப்பட்டது2.
நைட்ரஜன் வெள்ள வாயில்கள் அகலமாக திறந்துள்ளன
மனித நடவடிக்கைகள் தற்போது அனைத்து இயற்கை நிலப்பரப்பு செயல்முறைகளையும் விட அதிக எதிர்வினை நைட்ரஜனை உருவாக்குகின்றன12. மூன்று முதன்மை ஆதாரங்கள் இந்த வெள்ளத்தை இயக்குகின்றன: ஹேபர்-பாஷ் செயல்முறை மூலம் தொழில்துறை உர உற்பத்தி, நைட்ரஜன் ஆக்சைடுகளை ($NO_x$) வெளியிடும் புதைபடிவ எரிபொருள் எரிப்பு, மற்றும் சோயா போன்ற நைட்ரஜன்-நிலைப்படுத்தும் பயிர்களின் பரந்த சாகுபடி.
நைட்ரஜன் அதிக சுமையின் விளைவுகள் உலகளவில் வெளிப்படுகின்றன. உர பயன்பாடு பல வளர்ந்த நாடுகளில் நிலைப்படுத்தப்பட்டுள்ளது ஆனால் வளரும் நாடுகளில் வியத்தகு அளவில் அதிகரித்துள்ளது12. நைட்ரஸ் ஆக்சைடு ($N_2O$) கார்பன் டை ஆக்சைடை விட சுமார் 300 மடங்கு சக்திவாய்ந்த பசுமை இல்ல வாயுவாகும்5. அதிகப்படியான நைட்ரஜன் வடிகால் யூட்ரோஃபிகேஷனை உருவாக்குகிறது—ஆக்சிஜனை உட்கொள்ளும் பாரிய பாசி மலர்ச்சிகள், பரந்த கடலோர மற்றும் நன்னீர் “இறந்த மண்டலங்களை” உருவாக்குகின்றன56.
2050க்குள் பிரச்சனைகளின் எழும் அலை
நைட்ரஜன் மாசுபாட்டின் பாதை உலகளாவிய நிலைத்தன்மைக்கு கடுமையான மற்றும் அதிகரிக்கும் அச்சுறுத்தலை முன்வைக்கிறது. நைட்ரஜன் மாசுபாட்டால் கடுமையான சுத்தமான நீர் பற்றாக்குறையை அனுபவிக்கும் நதி படுகைகள் 2050க்குள் மூன்று மடங்காக அதிகரிக்கலாம் என்று கணிப்புகள் குறிப்பிடுகின்றன7. இந்த விரிவாக்கம் மேலும் 300 கோடி மக்களை நேரடியாக பாதிக்கலாம்7.
நைட்ரஜன் மாசுபாட்டின் மொத்த உலகளாவிய சேத செலவு 2010 இல் சுமார் 1.1 டிரில்லியன் அமெரிக்க டாலர்கள் என மதிப்பிடப்பட்டது8. இந்த உலகளாவிய செலவுகள் 2050க்குள் நைட்ரஜன் பயன்பாட்டிலிருந்து பெறப்படும் விவசாய நன்மைகளை விட வேகமாக வளரும் என்று கணிக்கப்படுகிறது8.
சிக்கலான மற்றும் ஒட்டும் வலையை அவிழ்த்தல்
உலகளாவிய நைட்ரஜன் சவால் “கொடிய பிரச்சனையை” முன்வைக்கிறது, அங்கு சாத்தியமான தீர்வுகள் உலகளாவிய உணவு மற்றும் எரிசக்தி அமைப்புகளின் அடிப்படை அம்சங்களுடன் பின்னிப் பிணைந்துள்ளன. பல வளரும் நாடுகள், குறிப்பாக சப்-சஹாரா ஆப்பிரிக்காவில், நைட்ரஜன் அதிகப்படியல்ல ஆனால் குறைபாட்டை எதிர்கொள்கின்றன, உணவு பாதுகாப்பை அடைய போதுமான உர அணுகல் இல்லை9.
உலகளாவிய பகுப்பாய்வு நைட்ரஜன் தொடர்பான விவசாயக் கொள்கைகளில் சுமார் மூன்றில் இரண்டு பங்கு உண்மையில் அதன் பயன்பாட்டை ஊக்குவிக்கின்றன அல்லது அதன் வர்த்தகத்தை நிர்வகிக்கின்றன, சுற்றுச்சூழல் பாதுகாப்பை விட உணவு உற்பத்திக்கு முன்னுரிமை அளிக்கின்றன என்பதை வெளிப்படுத்துகிறது10. நைட்ரஜன் நெருக்கடி அறிவியல் வட்டங்களுக்கு வெளியே பெரும்பாலும் அறியப்படாமல் உள்ளது, முறையான மாற்றத்திற்கு தேவையான அரசியல் விருப்பத்தைத் தடுக்கிறது5.
நைட்ரஜன் கதையை மீண்டும் எழுதுதல்
விவசாய மாற்றம் ஊட்டச்சத்து மேலாண்மையின் “4R” களால் சுருக்கப்பட்ட பல-அம்ச உத்தியை உள்ளடக்கியது: சரியான விகிதத்தில், சரியான நேரத்தில் மற்றும் சரியான இடத்தில் சரியான உர மூலத்தைப் பயன்படுத்துதல். துல்லிய விவசாயம் மண் உணர்விகள் மற்றும் GPS-வழிகாட்டப்பட்ட உபகரணங்கள் போன்ற தொழில்நுட்பங்களைப் பயன்படுத்தி முக்கிய இயக்கியாக செயல்படுகிறது11.
மூடு பயிர்கள் மற்றும் சிக்கலான பயிர் சுழற்சிகள் போன்ற வேளாண் சூழலியல் நடைமுறைகள் மண் ஆரோக்கியத்தை கணிசமாக மேம்படுத்துகின்றன11. இறைச்சி நுகர்வைக் குறைத்தல், குறிப்பாக பெரிய நைட்ரஜன் தடயங்களைக் கொண்ட தீவிர விவசாய செயல்பாடுகளிலிருந்து, ஒட்டுமொத்த தேவையை வியத்தகு அளவில் குறைக்கிறது11.
ஆவியாகும் தனிமத்திற்கான பாதுகாப்பான இடத்தை சுருக்குதல்
டோனட் பொருளாதார மாதிரி நைட்ரஜன் நெருக்கடியை தெளிவாக காட்சிப்படுத்துகிறது. உயிர்-புவி-வேதியியல் ஓட்டங்களுக்கான கிரக எல்லை, குறிப்பாக நைட்ரஜன், பாரிய மீறலை அனுபவித்துள்ளது, இது சூழலியல் அதிகப்படியின் மிகக் கடுமையான பகுதிகளில் ஒன்றாகும்126. இந்த அதிகப்படி மற்ற கிரக எல்லைகளின் மீறலை நேரடியாக தூண்டுகிறது. உரமிடப்பட்ட மண்களிலிருந்து நைட்ரஸ் ஆக்சைடு ($N_2O$) வெளியீடு காலநிலை மாற்றத்திற்கு நேரடியாக பங்களிக்கிறது, அதே நேரத்தில் அதிகப்படியான நைட்ரஜன் வடிகால் யூட்ரோஃபிகேஷன் மூலம் உயிரி பன்முகத்தன்மை இழப்பை ஏற்படுத்துகிறது15.
நைட்ரஜன் மாசுபாட்டை எதிர்கொள்வது SDG 14 (நீருக்கடியில் வாழ்க்கை), SDG 2 (பூஜ்ஜிய பசி), மற்றும் SDG 6 (சுத்தமான நீர் மற்றும் சுகாதாரம்) ஆகியவற்றுக்கு முக்கியமானது69.
கழிவுகளில் மூழ்கும் உலகத்தை விட மிகுதியை தேர்ந்தெடுத்தல்
மனிதகுலம் நைட்ரஜன் உறவுகள் தொடர்பான முக்கியமான சந்திப்பில் நிற்கிறது. முன்னோடியில்லாத வளர்ச்சியை சாத்தியமாக்கிய தனிமம் இப்போது உயிர்வாழ்வு சார்ந்திருக்கும் சுற்றுச்சூழல் நிலைத்தன்மையை அச்சுறுத்துகிறது. முன்னோக்கிய பாதைக்கு அடிப்படை முன்னோக்கு மாற்றங்கள் தேவை—நைட்ரஜனை மலிவான, தூக்கி எறியக்கூடிய பொருளாகப் பார்ப்பதிலிருந்து கவனமான மேலாண்மை தேவைப்படும் விலைமதிப்பற்ற, வரையறுக்கப்பட்ட வளமாக மதிப்பிடுவதற்கு. நைட்ரஜன் கதையை மீண்டும் எழுதுவது கழிவுகளில் மூழ்குவதை விட உண்மையான, நிலையான மிகுதியை தேர்ந்தெடுப்பதைக் குறிக்கிறது.