«Мы не думаем, что существует реальный дефицит серы, но очевидно, что серы выходит из почвы и воды, чем поступает внутрь», — говорит биогеохимик U of I Марк Дэвид. «После того как Закон о чистом воздухе и поправки вступили в силу, произошло сокращение выбросов серы в результате сжигания угля, так что количество атмосферной серы, осаждаемой каждый год, составляет лишь 25 процентов от того, что было раньше. В какой-то момент фермеры придется удобрять серой ".
Дэвид говорит, что фермеры, чьи поля имеют мелкозернистую почву с высоким содержанием органических веществ, меньше беспокоят. «Для многих это может произойти через 10 или 20 лет, но для некоторых, особенно тех, кто занимается сельским хозяйством на более бедных почвах, это будет раньше. Фермеры, чьи поля имеют более бедную почву или замечают снижение урожайности, могут захотеть проверить свою почву на сульфат.
Если он станет низким, они могут рассмотреть возможность внесения удобрений ".Дэвид объясняет, что сера в почве поступает из двух основных источников. Он находится в воздухе от сжигания ископаемого топлива и в грунтовых водах, где вода контактирует с угольными или пиритовыми пластами.
Он выходит из почвы через поля, осушенные плиткой, и попадает в растения по мере их роста, а затем собирает урожай. Большинство полей в Иллинойсе не получают удобрений, содержащих серу. Некоторые в водоразделах Эмбарраса и Каскаския применяют сульфат аммония, который добавляет не только азот, но и серу.В своем исследовании Дэвид и его команда проанализировали данные по трем рекам в восточно-центральной части штата Иллинойс в периоды, когда сток был высоким и низким из плит полевого дренажа и рек.
Концентрации сульфатов были самыми высокими в реке Солт-Вилк, затем в Эмбаррасе, а затем в реках Каскаския.«По мере продвижения с северо-востока на юго-запад через эту часть штата Иллинойс сульфат, который, по нашему мнению, поступает из подземных вод вблизи угольных пластов, уменьшается. В районах Тускола и Этвуд мы не думаем, что есть какие-либо поступления сульфатов в грунтовые воды.
Когда мы посмотрели на множестве полей с плиточными дренажными системами мы обнаружили, что на некоторых из них была очень низкая концентрация сульфатов — всего несколько миллиграммов на литр. Одна ферма в нашем исследовании внесла золу от электростанции. Мы увидели высокие концентрации сульфатов в Это поле. Нет никаких сомнений в том, что оно повысило уровень серы.
Но в течение следующих трех или четырех лет большая часть серы вымылась через систему плиток », — говорит соавтор и агроном U of I Лоуэлл Джентри.Долгосрочный характер исследования позволил команде провести баланс водоразделов и посмотреть на входы и выходы серного «бюджета» для этого района.«Этот баланс отрицательный, с большим выходом урожая и выщелачивания, чем поступлением от атмосферного осаждения и удобрений, поэтому то, что не хватает, исходит из почвы.
В почве много серы в органических формах, и она медленно истощается. в какой-то момент этого будет недостаточно, чтобы поспевать за урожаем. Именно тогда фермерам нужно будет добавить удобрения », — говорит Джентри.
Дэвид начал свою карьеру в 1980-х годах, изучая воздействие кислотных дождей, основным ингредиентом которых является сера. «В то время никто никогда не думал об удобрениях серой, потому что при сжигании угля всегда было достаточно серы в атмосфере».Образцы, собранные Дэвидом за последние два десятилетия, в основном использовались для отслеживания нитратов, которые попадают в реки через дренажные плитки на сельскохозяйственных полях и в конечном итоге достигают Мексиканского залива. Он говорит, что, в отличие от нитратов, «сульфаты не являются проблемой для ручьев и рек Среднего Запада. Это не похоже на другие химические вещества, которые вызывают проблемы в нижнем течении и в Персидском заливе».
Дэвид считает, что это первое исследование, посвященное долгосрочным тенденциям изменения содержания серы в сельскохозяйственных угодьях. «Большинство исследований атмосферного осаждения серы проводилось в лесных водоразделах на северо-востоке, где происходило закисление озер, например, в горах Адирондак в Нью-Йорке и в ручьях в Аппалачских горах, районах, которые были чувствительны к кислотным дождям. Большая проблема на северо-востоке — лесные почвы », — говорит он.