Et nyt papir, der udkommer i dag i Nature Geoscience, identificerer gødnings- og pesticidapplikationer til afgrødeområder som den største svovlkilde i miljøet - op til 10 gange højere end den maksimale svovlbelastning, der blev set i anden halvdel af det 20. århundrede, i dage med sur regn.
Som et resultat anbefaler University of Colorado Boulder-forskere en stærkt udvidet overvågning af svovl og undersøgelse af mulige negative virkninger af denne stigning, herunder stigende niveauer af kviksølv i vådområder, jordforringelse og en højere risiko for astma for befolkninger i landbrugsområder.
"Svovl i landbruget bruges i mange forskellige former, og vi har ikke studeret bredt, hvordan disse forskellige former reagerer i jorden," sagde Eve-Lyn Hinckley, hovedforfatter af undersøgelsen, adjunkt i miljøstudier og fellow ved Institute of Arctic and Alpine Research (INSTAAR) ved University of Colorado Boulder. "Ingen har set grundigt på de miljømæssige og sundhedsmæssige konsekvenser af disse [landbrugs]tilsætninger."
Svovl er et naturligt forekommende grundstof og et vigtigt plantenæringsstof, der hjælper med optagelsen af nitrogen. Det udvindes fra undergrunden gennem udvinding af fossilt brændstof og til fremstilling af gødning og pesticider. Men svovl er også meget reaktivt, hvilket betyder, at det hurtigt vil gennemgå kemiske omdannelser, når dets stabile form overflader - hvilket påvirker økosystemernes sundhed og reagerer på at danne tungmetaller, der udgør en fare for dyreliv og mennesker.
Historisk set var kulfyrede kraftværker den største kilde til reaktivt svovl til biosfæren - hvilket førte til sur regn i 1960'erne og 1970'erne og nedbrydningen af skov og akvatiske økosystemer på tværs af det nordøstlige U. S. og Europa. Forskning i dette spørgsmål foranledigede Clean Air Act og dens ændringer, som regulerede luftforurening og drev svovlniveauer fra atmosfæriske kilder ned til præindustrielle niveauer.
"Dette er et meget andet problem end dage med sur regn," sagde Hinckley. "Vi er gået fra udbredt atmosfærisk aflejring over fjerntliggende skove til målrettede tilsætninger af reaktivt svovl til regionale afgrødeområder. Disse mængder er meget højere, end hvad vi så på toppen af sur regn."
Ukendte risici
Størstedelen af den forskning, der undersøger overskydende brug af næringsstoffer i landbruget, har været i forhold til nitrogen og fosfor. Forskere har i lang tid vidst, at disse to kemikalier kan forårsage skadelige virkninger på miljøet, herunder øgede drivhusgasemissioner og algeopblomstring i nedstrøms farvande.
Svovl er længe blevet brugt på landbrugsjorder for at forbedre produktionen og sundheden for afgrøder, og det fungerer både som gødning og pesticid.
"Vi flytter det gennem vores miljø og økosystemer i et meget hurtigere tempo, end det ellers ville," sagde Hinckley.
Nogle landbrugsindustrier rundt om i verden har endda lagt mere svovl direkte på deres marker. Indtil videre har kun isolerede undersøgelser givet forskerne et indblik i virkningerne af overskydende svovl på jordens sundhed og omgivende vand.
I Florida Everglades kædede langsigtet forskning foretaget af U. S. Geological Survey store anvendelser af svovl til sukkerrør med produktionen af methylkviksølv i Everglades - et potent neurotoksin, der akkumuleres, når det bevæger sig op i fødekæden, hvilket påvirker hvert rovdyr mere end det bytte, det spiser. Dette truer en række lokale dyreliv, der spiser fisk, såvel som mennesker.
Så forskerne undersøgte tendenser i svovlanvendelser på tværs af flere vigtige afgrøder i USA: majs i Midtvesten; sukkerrør i Florida; og vindruer i Californien. Deres modeller af svovl i overfladevand viste, at i områder, der er ved at komme sig efter påvirkningen af sur regn, er mængden af svovl igen stigende.
Forskerne forudsiger, at stigende niveauer af svovl vil fortsætte i mange dyrkede arealer rundt om i verden, herunder steder som Kina og Indien, der stadig arbejder på at regulere emissioner af fossile brændstoffer.
Hinckley understregede, at blot at dokumentere virkningerne af øget svovl på miljøet og menneskers sundhed ikke er nok - øget overvågning og forskning bør omfatte landmænd, regulerende agenturer og jordforv altere for at øge samarbejdet og den kollektive handling om spørgsmålet.
"Vi har en nødvendighed for at forstå den indvirkning, vi har på miljøet," sagde Hinckley. "Og så er vi nødt til at arbejde sammen hen imod løsninger for at afbøde disse virkninger."
Medforfattere til dette papir inkluderer John Crawford, postdoc ved INSTAAR og forsker i Sustainability Innovation Lab i Colorado (SILC) ved University of Colorado Boulder; og Charles T. Driscoll og Habibollah Fakhraei fra Institut for Civil- og Miljøteknik ved Syracuse University. Fakhraei har siden taget stilling ved Southern Illinois University.
