窒素が環境問題？食料生産に必要な窒素肥料の落とし穴

ecotopia編集部
2018年10月29日

窒素と言えば、誰しも理科の授業で一度は聞いたことがある元素ではないでしょうか。
窒素は空気の約78%を占めると言われているため、私たちも毎日これを吸い込んでいます。
窒素を吸い込むことで人間は違和感を覚えることはありませんので、それだけ身近であり重要な元素だと言えます。
しかし、その窒素が引き起こす環境問題があるのをご存知でしょうか。
無味無臭で人間には害のないように思える窒素ですが、果たしてどのような環境問題を生み出しているのでしょうか。

作物の生産に必要な窒素肥料

窒素な人間だけではなく、他の生物にとっても大切な元素です。
DNAやタンパク質の元になるアミノ酸の原料になるのは、この窒素であり、窒素がなければ地球には生命体は存在しなかったかもしれません。
そんな窒素の働きを利用して、作物の肥料として使われることがあります。
それを窒素肥料と言います。

植物は光合成を行いますが、それに必要な葉緑素は窒素によって作られています。
しかし、植物は窒素を直接吸収することはできず、土壌に含まれていた窒素を微生物が分解した後で吸収をしています。
植物のこの習性に目を付けて作られたのが窒素肥料です。
植物が大きくなるかどうかは、土壌に含まれた窒素の量が重要です。
そのため、窒素肥料を使えば植物の成長に大きな助けとなります。
特に育成初期の植物に効果的であり、小さな茎であっても窒素肥料の力を借りて大きく育つのです。
また、過剰に窒素肥料を与えることで葉に養分が行き過ぎて、花の付き具合が悪くなり、実がならないというデメリットもあります。

窒素放出量の増加

もともと窒素は大気中に安定して多く存在していました。
雷による放電、マメ科植物の根にある根粒菌による窒素固定など自然の働きによって、安定して窒素は循環していたのです。

窒素肥料が発明されたのは、20世紀に入ってからでした。
ハーバー・ボッシュ法と呼ばれるアンモニアを製造する方法が発明されたことで、窒素肥料も誕生したのです。
窒素肥料の誕生により、食糧生産は飛躍的に進み、人口の増加にも貢献します。

ただ、人口の増加に対して、食料が不足していることがあり、窒素肥料はより多く求められることになりました。
しかし、この窒素の放出量の増加が窒素化合物の増加につながってしまうのでした。

窒素化合物の増加による環境問題

大気中には、雷による放電や土壌の微生物によって、窒素酸化物(NOx：ノックス)が生成されます。
次に、生成された窒素酸化物は太陽光の紫外線によって、化学反応をおこし硝酸になります。
その後、窒素酸化物、硝酸、そして家畜の糞尿や土壌から揮散するアンモニアは、雨に溶け込んで地表に吸収され、植物に吸収されたり地下水中に流れ出したりして、循環します。

しかし、窒素肥料を過剰に使用してしまうと、この循環に問題が起きてしまいます。
窒素肥料の過剰な使用によって、窒素化合物の増加を招くのです。
窒素化合物が増加することで、地下水中の硝酸イオンが増加してしまい、飲料不適合となってしまったり、一酸化二窒素が土壌から大量に発生したりすることで地球温暖化やオゾン園の破壊の原因になったりしてしまうのです。
他にも、工場や自動車から大気中に窒素酸化物が排出されています。
この窒素酸化物が増加してしまうと、酸性雨の問題や光化学スモッグの問題を引き起こしてしまいます。
このように、窒素の大量放出が原因で様々な環境問題が発生しているのです。

環境問題と向き合う難しさ

窒素が環境問題に悪い影響を与えていると知ったとしても、私たちにできることは多くはありません。
窒素を明日から出さないように工夫しようと考えても、方法が分からないまま途方に暮れてしまう人がほとんどなのではないでしょうか。
多くの環境問題が人一人では解決できないものばかりです。
しかし、それによって環境問題と向き合うことをやめてしまえば、何も解決することができません。
ぜひ、多くの環境問題を知って、できることを探すきっかけを作ることを心がけてみてください。