原子理论告诉我们地球上所有的元素自诞生之日起便基本上不再变化而是以不同的分子形式不断地循环往复并逐渐达到某种动态平衡。人类的科技发展破坏了这种平衡导致一部分地球生物短时间内无法适应所谓“环境污染”就是这么来的。
　　今年4月中旬欧盟的一个由200多名专家组成的研究小组发表了关于氮污染的研究报告这份历时5年才完成的报告得出结论说人类行为导致的氮平衡失调仅在欧洲就造成了每年高达700亿～3200亿欧元的经济损失这相当于欧洲每年农业收益的两倍多。中国的情况同样不容乐观而解决问题的方法则似乎与当前的国家农业政策产生了某些冲突。
　　氮循环与氮污染
　　英国大科学家牛顿晚年潜心研究炼金术这件事一直被当做牛顿的一个历史污点。其实在牛顿的时代人们还没有意识到世间万物都是由原子组成的除非发生核聚变或者核裂变否则无法相互转换。比如占地球大气78%的氮气就没办法被炼金炉转化成氧气或者氢气。
　　事实上氮气的化学结构极为稳定科学家称其为惰性气体。正因为如此地球上绝大部分氮元素都是以氮气的形式存在于空气中只有在打雷的时候雷电产生的强大能量才能将氮气分解并和氧元素结合形成二氧化氮溶在雨水中降至地面。
　　1907年德国化学家弗雷兹·哈伯发明了一种廉价的氨气制备法在高温高压和适当催化剂的条件下让氮气和氢气相结合转变为氨气从此开启了化学固氮的序幕。这一方法以消耗大量化石能源为代价将惰性氮转变为活性氮用于化肥和炸药的制造。这两个领域对活性氮的需求是如此旺盛以至于在哈伯发明工业制氨法100年后人类从大气中固定的氮就超过了自然界固氮的总量。
　　尽管工业氮肥养活了人类但因此导致的氮污染却也成为一个严重问题。中国环保部去年发布的《第一次全国面源污染普查公报》指出农业源排放的总氮占水系氮污染总量的57%长江、黄河和珠江每年输出的溶解态无机氮达到97.5万吨其中90%来自农业而氮肥占了农业源的50%。自然水系中的过量活性氮使得水藻等简单生命大量繁殖造成水体缺氧直接导致鱼类大量死亡。近年来中国的江河湖泊每年夏天都会曝出几起绿藻事件这已经成了中国环境污染报道的热点。
　　中国的氮肥
　　虽然中国农民是全世界最早知道粪肥用处的人但是中国人一直没能明白粪肥为什么那么重要这个秘密直到1840年才被一位名叫尤斯图斯·李必希(Justus　Liebig)的德国化学家弄清楚了。他在这一年出版了《有机化学在农业和生理学中的应用》一书第一次把植物的“菜谱”写了出来这就是连小学生都耳熟能详的“氮磷钾理论”。李必希的研究目的在于解决当时欧洲经常爆发的饥荒问题他提出化学品完全可以代替农家肥成为植物生长所需要的养分。因为欧洲的土地缺磷李必希尝试用过磷酸钙当做磷肥收到了明显的效果。这是人类使用的第一种化肥李必希也因此被称为“化肥之父”。
　　氮肥很重要尤其是中国的土壤普遍缺氮。不过氮肥对粮食增产的作用毕竟是有限度的。中科院院士朱兆良在2006年发表的一篇论文指出随着氮肥使用量增加水稻产量渐增但增势减缓至最高产量后继续增加氮肥施用量则产量反而下降而肥料成本却增加农民的净收入减少。根据中华氮肥网提供的数据中国氮肥生产在1997年开始盈余而近10年氮肥产量更是以年均增长6.7%的速度发展最终导致产能过剩。以氮肥中所占比例的尿素为例2008年底全国尿素年产能已达5900万吨当年尿素年需求量为5000万吨左右产能过剩900万吨左右。
　　多出来的氮肥都去了哪里呢?“国内粮食作物的碳铵平均利用率只有28%用不掉的氮元素有三条出路要么变成硝态氮渗入地下水要么变成氨态氮进入空气也有一小部分硝态氮经过反硝化作用变成氮气重新释放到大气中。”专家刘立新解释“‘土肥所’老一代科学家研究结果显示施到土壤中的氮肥最多只有3个月左右的有效期这就是为什么种地需要不断追加氮肥的原因。”
　　施肥是一项技术含量很高的农活不正确的施肥方式导致中国粮食作物的氮肥吸收率非常低大量氮肥被浪费掉了。抽样调查显示山东省小麦的氮肥利用率仅为10%左右江苏省水稻的氮肥利用率也仅为20%左右。中国稻田单位面积氮肥用量是日本的两倍但两者的水稻亩产量却大致相当。农科院土壤与肥料研究所的调查显示全国已有17个省的氮肥平均施用量超过国际公认的上限——225公斤/公顷。在经济效益较高的蔬菜、果树和花卉生产中氮肥的用量更高为普通大田作物的数倍甚至数十倍。氮肥的滥用自然成为氮污染的“罪魁祸首”。
　　氮污染是悬在人类头上的一把利剑随时都有可能掉下来。就在去年瑞典斯德哥尔摩环境学院院长约翰·洛克斯托姆(Johan　Rockstrom)在咨询了全世界环境科学领域的28位最具影响力的专家学者之后对地球的9个生命支持系统进行了评估提出了“界线”这个概念。而氮元素就是这9个生命支持系统之一。洛克斯托姆博士的研究显示地球每年所能承受的从空气中固定的氮不应超过3500万吨否则就会出问题。而目前的水平是1.21亿吨远超临界值。