次の環境脅威は窒素汚染：「窒素酸化物が1860年の30倍に」

作物の肥料となる窒素がなければ、世界の食糧は不足する。しかし、人類が窒素の排出量を削減しなければ、海も人類も死滅する。

このように警告する論文が2つ、『Science』誌の5月16日号に掲載された。いずれも『国際窒素イニシアティブ』(INI)の研究者らが執筆したものだ。

1つ目の論文は、これまで行なわれた窒素汚染に関する研究をレビューし、環境中の窒素量の驚くべき増加ぶりを図表で示している。2つ目の論文は、人間の活動によって海に排出される窒素量を数値で表わしている。

「人間の活動はこの100年間、自然界の窒素の循環サイクルに非常に大きな影響を与えてきた。おそらく、炭素の循環サイクルに与えてきた影響さえも上回るだろう」と、2つ目の論文執筆者の1人で、イースト・アングリア大学の生物地球化学者であるPeter Liss氏は話す。

厳密に言えば、問題なのはいわゆる普通の窒素——人間が吸う空気の4分の3以上を占める気体——ではなく、「窒素酸化物」と呼ばれるものだ。

一酸化窒素や二酸化窒素は、広義の活性酸素の一部だ。活性酸素は、通常の酸素分子とは電子の配置が異なるため極めて不安定で、より環境に悪影響を及ぼす可能性が高い。

人類が生成する窒素酸化物の量は、1860年には15メートルトンだった。それが1995年には156トン、2005年には185トンに達した。

年間270億トンという世界の二酸化炭素排出量と比較すると小さな数字に見えるが、今回の論文執筆に参加したバージニア大学の生物地球化学者、James Galloway氏が「窒素の滝(nitrogen cascade)」と呼ぶ現象[窒素が環境中を移動することで及ぼす連鎖的な作用]によって、その影響は増幅されるという。[なお、大気中の二酸化炭素濃度は、産業革命以前に比べて約33％上昇したとされている]

「私の車は今朝、一酸化窒素を大気中に排出した。それは時間の経過とともに大気中を移動し、土壌、水中、沿岸系を経由して再び大気中に戻ってくる。[窒素の排出は]これらすべての過程で影響を及ぼしうる」とGalloway氏。

窒素は産業活動によって排出されるものもあるが、大半は作物の肥料から排出される。窒素と水素、硫酸鉄を組み合わせて化学肥料を作る「ハーバー・ボッシュ法」が、現代農業の主流になっているのだ。

「窒素酸化物の第一の、そしておそらく最も大きな影響は、世界の食糧供給への影響だ。人類が食べるのに十分な量の食物を生産するには、窒素に頼らざるを得ない」とGalloway氏は言う。

しかし、窒素のマイナス面は増える一方だ。窒素酸化物は空気中のオゾン濃度を上昇させ、呼吸器系疾患を引き起こし、作物の収穫量を減らす。また、酸性雨をもたらし、酸素を大量消費する海藻の異常繁殖を促して漁業に被害をもたらす恐れもある。

窒素汚染はいずれ全世界の海を、メキシコ湾のように生物が棲めない場所に変えてしまうかもしれない。現在メキシコ湾には、肥料の流出により、酸素が乏しいために海洋生物が生息できない「デッドゾーン(日本語版記事)」が約1万5000平方キロメートルにわたって広がっている。さらに、海洋窒素は温室効果ガスである一酸化二窒素に変化する[地球温暖化係数は、二酸化炭素を1とすると一酸化二窒素は310とされる]。

Galloway氏によると、燃費や、発展途上国の下水処理能力、作物や家畜に窒素を吸収させる能力を向上させれば、窒素酸化物の排出量を年間53トン(現在の総排出量の約28％)削減できるという。

それで本当に前進と言えるのかと、私はGalloway氏に問いかけた。窒素酸化物の排出量を4分の1削減したとしても、世界の窒素汚染レベルはなお100年前のほぼ10倍だ。

しかし、Galloway氏は楽観的だった。科学者たちは窒素酸化物が問題になりうると何十年も前から警告してきたが、政策立案者や業界関係者が注意を払うようになったのはつい最近のことだ。窒素酸化物対策として現在提言されているいくつかの段階的措置は、ほんの手始めにすぎない、と。