农业取代化石燃料成为人类最大的环境硫源

农业系统中使用了多种形式的硫投入物，其中包括元素硫和硫酸盐等。

从历史上看，燃煤电厂是生物圈中最大的活性硫源（酸雨的一部分）。最近在8月10日发表在《自然地球科学》杂志上的一项新研究表明，向农田施用肥料和杀虫剂现已成为环境中最重要的硫源。

1960年代和1970年代，酸雨引起了人们的注意，当时科学家将整个美国东北部和欧洲森林和水生生态系统的退化与通常在数百公里之外的工业中心的化石燃料排放联系在一起。这项研究推动了《清洁空气法》及其修正案的制定，该法对空气污染进行了规定，使当今大气沉积物中的硫含量降至较低水平。

这项研究的主要作者，科罗拉多大学博尔德分校的环境研究助理教授夏娃·林恩·欣克利说：“似乎硫磺的故事已经结束了。”“但是我们的分析表明，硫磺在美国和其他地区的农田中施用通常比酸雨中的峰值硫负荷高十倍。没有人对这些添加物对环境和人类健康造成的后果进行全面研究。”

硫是天然存在的元素，主要以稳定的地质形式存在，并且是重要的植物营养素。通过采矿活动，包括化石燃料的提取以及化肥和农药的合成，硫被带入空气，土地和水系统。它可以快速反应，正如数十年来对酸雨的研究表明的那样，它会影响生态系统的健康以及对野生生物和人类构成危险的有毒金属的循环。

锡拉丘兹大学的教授查尔斯·德里斯科尔指出：“尽管硫磺被用于农田，以改善农作物的生产和健康状况，但它可能对农业土壤和下游水域产生不利影响，类似于偏远森林景观在酸雨中的情况。”大学和该研究的合著者。

研究人员研究了美国多种重要农作物中硫的施用趋势，包括中西部的玉米，佛罗里达的甘蔗和加利福尼亚的酿酒葡萄。他们的地表水硫酸盐出口模型表明，尽管新英格兰地区响应历史大气沉积的恢复呈下降趋势，但农业地区的硫酸盐出口却在增加。

德里斯科尔说，硫对农业的影响的一个例子是，在流向农业土地的水域，例如佛罗里达的大沼泽农业区，甲基汞的形成增加了。甲基汞是一种有效的神经毒素，会在食物链中积聚，导致鱼类中的高浓度，并使汞与食用这些鱼类的人类和野生生物的接触增加。

研究人员预测，全球许多农田将继续保持增长趋势，包括中国和印度等仍在努力控制化石燃料排放的地区。

迄今为止，许多研究都集中在对氮和磷肥料的理解和调控上，这可能导致富营养化，鱼类死亡和农业地区下游的有害藻华。

Hinckley和Driscoll认为，现在是研究人员在研究氮和磷肥料的影响以研究高硫含量对农业的影响时，应汲取经验教训的时候了。这项研究不仅要记录其对环境和人类健康的影响，还必须与农民合作研究如何优化硫的使用。

欣克利说：“农业中的硫不会消失，但仍有机会将科学和实践结合在一起，以创造可行的解决方案来保护长期的环境，经济和人类健康目标。”

参考：Eve-Lyn S.Hinckley，John T.Crawford，Habibollah Fakhraei和Charles T.Driscoll，“自然循环科学中的硫循环操纵从大气排放向农业增加的转变”，自然地球科学，2020年8月10日。
10.1038 / s41561-020-0620-3

来自科罗拉多大学，博尔德大学，南伊利诺伊大学卡本代尔分校和锡拉丘兹大学的研究人员参加了这项研究。