Den Globale Kvælstofcyklus: Indflydelse på Menneskelig Sundhed og Miljø

Kvælstof er hjørnestenen i strukturer som amino-syrer, DNA og RNA, hvilket gør det centralt for livets eksistens. Den globale kvælstofcyklus omfatter kvælstofs rejse gennem sfærerne og dets interaktioner med miljøet; fra luft og vand til jord og mikrober til planter og dyr til mennesker. Mennesker giver udtale bidrag til en kvælstofcyklus, der nu er out of sync, og mennesker oplever tilbageeffekten, da luft og vand bliver forurenet.

Menneskelig bidrag til kvælstofcyklussen

Da videnskabsmænd udviklede den arbejdskrævende Haber-proces, blev det muligt at efterligne naturen og konvertere kvælstof til ammoniak til brug som gødning, hvoraf det meste sippere ned i grundvandet. Denne proces alene tilføjer ca. 80 megaton kvælstof til den globale cyklus hvert år. Hovedenergikilden for mennesker er stadig fossile brændstoffer, som frigiver over 20 megaton kvælstofforbindelser, som lustgas, til atmosfæren som drivhusgasser.

Kvælstof i vand

Drikkevandstandarden sat af Verdenssundhedsorganisationen (WHO) for kvælstofforbindelsen nitrat på 45 mg per liter er generelt overskredet; selv i USA anses op til 20 procent af grundvandet for forurenet fra gødning og husdyr. Nitrater er potentielt kræftfremkaldende, og niveauer under WHO-standarden er forbundet med kræfter, som non-Hodgkins lymfom, samt blære- og æggestokkræft. Nitrater er knyttet til andre reproduktive sygdomme, mest markant metahemoglobinæmi eller blå-baby-syndrom, som ofte fejldiagnostiseres.

Kvælstof i luften

Skadelige kvælstofoxider, der bliver i det lavere atmosfære, bidrager til produktionen af ozon, som klæder den menneskelige lunge, og forårsager respiratoriske lidelser som astma og reaktivt luftvejssyndrom (RAD). Indånding af reaktivt kvælstof skyldes også flere hjerte-lunge-sygdomme, kræfter og modtagelighed for menneskelig rhinovirus-infektion. Regelmæssig høj eksponering kan være dødelig, da tæt på to millioner mennesker fra udviklingslande dør hvert år fra kvælstofrelateret luftforurening.

Indirekte indflydelse

Kvælstofforbindelser i luft og vand oversættes til land- og akvatiske økosystemer. Det har knock-on effekter på menneskelige sygdomme, som malaria og West Nile-virus, da myggens livscyklus påvirkes af kvælstof. Skaldyr, der izær skadelige alger, der blomstrer på grund af overskud af kvælstof, fører til fødevareforgiftning og endda neurologiske eller paralytiske forstyrrelser. Bakterier, der forårsager den vandbårne sygdom kolera, er også knyttet til øget kvælstof.