在美国,人们摄入的蛋白质比他们需要的多。尽管这对人类健康可能没有坏处,但这种过剩确实给该国的水道带来了问题。国家的 废水中充满了剩菜 来自蛋白质消化:氮化合物可以喂养有毒的藻华并污染空气和饮用水。新的研究表明,这种氮污染源甚至可以与从种植粮食作物的田地中冲走的肥料相媲美。

当我们过量摄入蛋白质时——无论是来自扁豆、补充剂还是牛排——我们的身体会将多余的蛋白质分解成尿素,这是一种通过尿液排出体外并最终进入污水的含氮化合物。加州大学戴维斯分校的生物地球化学家 Maya Almaraz 和她的同事们想看看有多少这种氮是由于高蛋白质饮食而被冲入美国的污水系统。研究人员将人口数据和之前关于美国人平均摄入多少过量蛋白质的研究结合起来,发现废水中存在的大部分氮污染——大约 67% 到 100%——是人们消费的副产品。 “我们对污水氮考虑了很多。我们知道这是一个问题,”Almaraz 说。 “但我不知道其中有多少实际上受到了我们在上游做出的选择的影响——当我们去杂货店时,当我们做饭时,以及我们最终放入体内的东西。”

一旦进入环境,尿素中的氮就会引发一系列生态影响,称为“氮级联”。在某些化学条件下,以及存在特定微生物的情况下,尿素可以分解形成氧化氮气体。这些气体到达大气,一氧化二氮 (N2O) 会通过温室效应导致气候变暖,而氮氧化物 (NOx) 会导致酸雨。其他时候,藻类和蓝细菌,也称为蓝绿藻的光合细菌,直接以尿素为食。氮帮助它们比平时生长得更快,花朵会产生对人类、其他动物和植物有害的毒素,从而堵塞重要的供水系统。当藻类最终死亡时,问题还没有结束。以死藻为食的微生物会消耗水中的氧气,导致“死区,”许多水生物种根本无法在河流、湖泊和海洋中生存。绽放自 普吉特海湾 to 佛罗里达州坦帕., 导致大鱼死亡。

尽管可以治疗藻华,但目前的许多 方法——例如在水华表面喷洒粘土颗粒或化学物质以杀死和下沉藻类——并不总是能有效地消除所有有害的生长。其中一些方法甚至会导致额外的污染。因此,应对氮污染影响的最佳策略是预防,马里兰大学的海洋学家 Patricia Glibert 说,他没有参与这项新研究。

防止氮进入环境的一种选择是改进 污水处理厂.现有技术可以去除废水中 90% 的氮,但目前只有 1% 的美国污水采用这种方式进行处理,部分原因是该技术非常昂贵。为中国的工厂配备设备以去除该国四分之三的城市污水中的氮耗资超过 200 亿美元。然而,阿尔玛拉兹和她的团队建议,通过改变饮食习惯可以更快地遏制氮污染,从长远来看可以节省数十亿美元。

他们的新研究发表在 生态与环境前沿,按年龄(50 至 70 岁的成年人最需要)分解当前美国人口的蛋白质需求,并预测到 2055 年的未来人口。到本世纪中叶,预计该国的总体人口将增加,并且在老年人。研究人员计算了如果人们吃今天的美国平均饮食,并且如果他们将蛋白质摄入量减少到仅营养所需的量,则会进入环境的氮量。根据这项研究的结果,仅饮食的这种转变就可以将今天到达水生生态系统的氮量减少 12%,在未来减少近 30%。这种变化还有助于减少破坏性氮污染,同时废水基础设施迎头赶上。

“许多人认为我们都需要转而成为素食者。显然,这是不切实际的。这不是真的会发生的事情,”Glibert 说。与其完全不吃任何食物,她建议消费者可以转向“非素食主义”饮食——一种专注于减少肉类和奶制品消费的方法,目前在美国,肉类和奶制品约占蛋白质的三分之二。牛排,享用汉堡,但在下一顿饭中少吃肉,”她说。

“这里开放的一个很酷的领域是人类行为如何影响我们的环境,”Almaraz 说。 “我认为它可以真正让人们理解,‘嘿,我的选择——一旦这些选择加上其他人做出类似选择——实际上可以产生积极的影响。’”