Je veľmi nenápadným chemickým prvkom. Ak by sme hodnotili úspešnosť dusíka podľa účinkovania v masmédiách, sotva sa môže merať trebárs s kyslíkom, vodíkom, uhlíkom či s obyčajným železom, ale prehráva vysoko na body aj so sírou či nedajbože so zlatom, cena ktorého stúpla na svetových burzách opäť do závratných výšin.
No dusík je majstrom pretvárky. V skutočnosti toho má za sebou viac ako mnohí jeho slávnejší kolegovia z Mendelejevovej tabuľky. Ako jeden z mála prvkov bol dokonca pri takej záhadnej a dávnej udalosti, akou bol zrod života.
Preto ho dnes nájdeme ako nevyhnutnú súčasť všetkých živých organizmov, kde pomáha vytvárať bielkoviny alebo kyselinu života - DNA.
Aj v prípade dusíka však platí, že všetkého veľa škodí. Ľudia totiž v uplynulých desaťročiach, najmä pri hnojení pôdy, ale aj pri iných aktivitách „zušľachtili“ týmto prvkom životné prostredie natoľko, že už to nemôže byť zdravé.
Dusík je dobrý sluha, ale zlý pán, a ak by to bolo možné, na jeho molekulách by mal byť nápis: pri predávkovaní okamžite vyhľadajte odbornú pomoc.
Amoniakové dvojičky
Dusík patrí spolu s vodíkom k dvom najrozšírenejším chemickým prvkom. Pokiaľ ide o objem, naša atmosféra obsahuje oproti iba 21 percentám kyslíka až 78 percent dusíka.
Tento neviditeľný plyn, ktorý ako prvý izoloval v roku 1772 škótsky fyzik Daniel Rutherford, priam zbožňuje samotu a preto sa iba zriedkavo spája s inými prvkami. Ale keď už sa spojí, stojí to za to.
Na prelome 19. a 20. storočia objavil nemecký fyzikálny chemik Fritz Haber postup, pri ktorom vzniká zlúčením dusíka a vodíka amoniak, čo je najjednoduchšie hnojivo. Haber za tento skutočne epochálny objav získal v roku 1918 Nobelovu cenu.
Haberov postup rozpracoval iný nemecký chemik Karl Bosch tak, aby sa dal amoniak vyrábať vo veľkom, za čo v roku 1931 logicky taktiež získal Nobelovu cenu.
Nemecké chemické „amoniakové dvojičky“ Habera a Boscha možno len s nepodstatným zveličením označiť ako Einsteinov chémie (mimochodom, Haber sa s geniálnym tvorcom teórie relativity dobre poznal).
Bez nich by sa v uplynulom storočí neodohrala zelená revolúcia, vďaka ktorej je Zem schopná uživiť takmer sedem miliárd ľudí; podľa odhadov by bez používania umelých hnojív dnes žilo na Zemi sotva päť miliárd ľudí.
No aj tu sa ukazuje dvojaká povaha prakticky každého vedeckého objavu: bez umelých hnojív by neexistovali ani problémy, ktoré dnes s nadprodukciou dusíka svet má a zrejme ešte iba bude mať.
Množstvo dusíka, vyrobené človekom, v uplynulých 150 rokoch stúplo desaťnásobne. Dnes sa spotrebuje pri výrobe umelých hnojív približne jedno percento celkovej produkcie ropy. Na prvý pohľad to možno nevyzerá veľa.
Faktom však je, že iba vďaka vynachádzavým ľudským aktivitám typu „ako z niečoho robiť niečo iné“ dnes pribudne do prirodzeného dusíkového cyklu každoročne ďalších vyše 200 miliónov ton. Pretože približne toľko dusíka sa uvoľňuje v rámci prírodných procesov, znamená to, že zem, voda a oceány musia nejako stráviť dvojnásobné množstvo tohto plynu.
Napríklad iba škandinávske lesy dostávajú desaťkrát až dvadsaťkrát väčšiu porciu dusíka než pred sto rokmi.
Žihľavu už chrániť netreba
Pred tisíckami rokov bola situácia odlišná a prostredie bohaté na výživné dusičnany bolo skôr výnimkou. Ako raz poznamenal český geológ a popularizátor vedy Václav Cílek, keby v neolite existovala ochrana prírody (neolit – mladšia doba kamenná), zrejme by nejaká ochranárska organizácia Natura Neolitica ako jednu zo svojich priorít vytýčila ochranu užitočnej a veľmi vzácnej žihľavy.
Tá totiž obľubuje práve kyslú, na dusičnany bohatú pôdu. Skutočnosť, že dnes už žihľavu netreba chrániť, svedčí o veľkých zmenách v dusíkovom cykle.
Dusíkový cyklus prebieha v prírode miliardy rokov a obsahuje veľa väzieb medzi rastlinami a pôdnymi mikroorganizmami. Jeho výsledkom je premena atmosférickej formy dusíka na najrôznejšie biologicky využiteľné formy. Rastliny ich potrebujú na rast a fotosyntézu a živé organizmy na vytváranie bielkovín, DNA a RNA (ribonukleová kyselina, ktorú na rozdiel od DNA tvorí iba jedno vlákno).
Najväčšiu zmenu priniesli ľudia
Aj prirodzený dusíkový cyklus prešiel niekoľkými významnými zmenami. Pred vznikom života ho usmerňovali pomalé vulkanické procesy pomocou bleskov, a keď sa naštartovala biologická aktivita, prišli na rad organizmy, ktoré nepotrebujú kyslík (anaeróbne).
Pred 2,5 miliardy rokov, keď sa na Zemi objavil molekulárny kyslík, do dusíkového cyklu vstúpilo množstvo mikrobiálnych procesov. No potom už pravdepodobne kolobeh dusíka neovplyvnil žiadny jav tak razantne ako činnosť človeka.
Konštatoval to Paul Falkowski z Rutgersovej univerzity pre web americkej Národnej vedeckej nadácie (NSF), ktorá sa podieľala na financovaní výskumu dusíkového cyklu. Nedávno o ňom vyšiel článok v americkom vedeckom týždenníku Science. Falkowski bol členom výskumného tímu.
Podľa Science pochádza väčšina ľudského príspevku z 800-percentného nárastu používania dusíkatých hnojív v období rokov 1960 - 2000. Jednak to umožnilo zvýšiť výnosy poľnohospodárskych plodín, no dusík z umelých hnojív výrazne zasiahol do životného prostredia.
Asi 60 percent umelo dodaného dusíka totiž rastliny nevyužijú. Preto ho dažde môžu z pôdy ľahko vymyť a znečistiť ním rieky, jazerá a pobrežné morské zóny.
Mŕtve zóny
V konečnom dôsledku to môže viesť až k úplnej likvidácii života v zasiahnutej oblasti, kde vznikajú desiatky mŕtvych zón. Väčšina ich je v Európe a pri východnom pobreží USA.
Najväčšie z nich majú rozlohu asi ako Česko. Najrozsiahlejšia takáto zóna v plytkých moriach je relatívne blízko od nás: v Baltickom mori, kde namiesto rýb žijú sinice a medúzy.
Aby toho nebolo málo, niektoré reakcie uvoľňujú dusík do atmosféry. Takto, vo forme oxidu dusného, skončí asi päť percent dusíka. Skleníkový efekt tohto plynu je asi 300-krát silnejší v porovnaní so známym oxidom uhličitým.
Oxid dusný taktiež narušuje stratosférický ozón, ktorý chráni Zem pred škodlivým ultrafialovým žiarením.
Podľa vedcov, ktorí upozornili na preťažený dusíkový cyklus v Science, je nevyhnutné zmeniť poľnohospodárske metódy tak, aby dokázali s menším množstvom hnojív nasýtiť viac ľudí.
