다시 현실 세계로 돌아가보자. 우리 인간 종이 앞으로 적어도고도의 문명이 존재해온 기간, 즉 5,000년 남짓한 기간 동안 번영은 고사하고 생존이라도 하려면, 인간의 지속적인 간섭으로지구의 장기적 거주 환경을 더는 위태롭게 만들지 말아야 할 것이다. 요즘 어법으로 말하면, ‘지구 위험 한계선planetary boundaries을 넘지 말아야 한다" 이 중요한 생물권의 한계선은 9개의 범주로 이루어져 있다. (1) 정확히 똑같지는 않지만 요즘은 지구온난화와 거의 동의어로 쓰이는 기후변화 (2) 탄산칼슘으로 형성된 골격을 지닌 해양 유기체에 중대한 피해를 입히는 해양 산성화 (3) 과도한 자외선 방사로부터 지구를 보호하지만 프레온가스의 방출로 위협받는 성층권 오존층 (4) 눈에 잘 보이지 않으며 폐 질환을 유발할수 있는 오염 물질인 미세먼지(대기 에어로졸 입자), (5) 질소와 인이 담수와 연안 해역에 유입되어 생기는 두 영양소의 순환 방해, (6) 담수 사용(지하수와 강물 그리고 호숫물의 과도한 사용), (7) 벌채와경작 및 도시와 산업 단지의 확장으로 인한 토지 사용의 변화(8) 생물다양성 손실 (9) 다양한 형태의 화학적 오염. - P301
땅이 제한적 자원이 아니라면, 또 우리가 물 공급을 관리하는방법을 알고 있다면, 질소와 인의 살포가 환경에 미치는 영향을최소화하며 주요 작물에 필요한 다량 영양소를 제공할 수 있을까? 앞에서 이미 설명했듯 암모니아를 합성하는 하버-보슈 공법 덕분에, 주된 다량 영양소인 질소와 반응하는 화합물을 적절한 양으로 공급할 수 있게 되었다. 이제는 두 광물성 다량 영양소, 즉 칼륨과 인을 적정량으로 공급할 수도 있다. 미국지질조사LUS Geological Survey 의 조사에 따르면, 칼륨 자원은 약 70억 톤의 산화칼륨에 상응하고, 매장량은 거의 그 절반에 이른다. 따라서 현재의 속도로 생산하면 거의 90년 동안 사용할 수 있다." 지난 50년 동안, 인이 곧 부족해지리란 의견이 주기적으로 반복되며 수십 년 내에 기아 문제가 반드시 대두할 것이라 주장하는 학자도 있었다." 유한한 자원을 낭비하지 말아야 한다는 걱정은 항상 귀담아들어야 하지만, 인의 위기가 임박한 적은 없다. 국제비료개발센터 International Fertilizer Development Center에 따르면, 세계 인광석 확인 매장량은 향후 300~400년 동안의 비료수요를 충족하기에 충분하다. 미국지질조사국은 세계 인광석자원을 3,000억 톤 이상으로 추정하는데, 현재 속도로 채굴하면 1,000년 넘게 사용할 수 있다." 국제비료산업협회 InternationalFertilizer Industry Association "인의 공급이 긴급한 쟁점이라거나인광석 고갈이 임박했다는 주장을 믿지 않는다"고 언급했다." 식물 영양소에 대해 정말로 걱정해야 할 것은 그 영양소들이 환경, 주로 물에 달갑지 않게 존재함으로써 야기되는 환경적이고 경제적인 영향이다. - P313
비료에 함유된 인은 토양침식과 유거수流去水(지표면을 따라 흐르는 물)를 통해 물에 유입된다. 인은 가축과 사람의 배설물에도 존재한다." 민물이든 바닷물이든 물에는 인의 농도가 무척 낮다. 그런데 이렇게 인이 유입되면 부영양화가 일어난다. 달리 말하면, 물에 전에는 부족하던 영양소가 많아지며 조류가 과도하게 증식한다. 비료를 살포한 밭에서, 또 가축과 인간의 배설물에서 질소가 흘러들어도 부영양화는 일어날 수 있다. 그러나 수생 광합성은 인의 첨가에 더 민감하게 반응한다. 일차적인 하수처리 방식(퇴적으로5~10퍼센트의 인을 제거)이나 이차적인 제거 작업(여과로 10~20퍼센트의 인을 제거)으로는 부영양화를 막을 수 없다. 그러나 응고제나 미생물 처리법을 사용하면 인을 제거할 수 있다. 이때 인은결정체로 변하고 비료로도 재사용할 수 있다. 앞에서 설명했듯 작물이 질소를 흡수하는 전 세계적 효율성은 50퍼센트 이하로 떨어졌고, 중국과 프랑스에서는 40퍼센트에도 미치지 못한다. 인과 더불어, 물에 녹는 질소화합물은 수질을 오염시키고 조류의 과도한 증식을 부추긴다. 조류는 분해될때 바닷물에 녹은 산소를 소비하며, 주변 바다를 산소 부족 상태로 만든다. 따라서 그곳에서는 어류와 갑각류가 생존할 수 없다. 이렇게 산소가 고갈된 지역은 미국의 동부와 남부 해안, 또유럽과 중국, 일본의 해안에 집중되어 있다." 비용을 들이지 않고, 이런 환경문제를 신속하게 해결할 손쉬운 방법은 없다. - P314
지구 대기는 단파 태양방사 solar radiation를 흡수하고, 장파를우주로 내보낸다. 대기가 없으면 지구 온도는 섭씨 영하 18 도로 내려갈 테고, 따라서 지구 표면은 영구히 얼음으로 뒤덮일 것이다. 미량 가스는 우주로 나가려는 적외선의 일부를 흡수해 지구의 방사 균형radiation balance에 변화를 주고, 지구의 표면 온도를올린다. 그 때문에 물이 존재할 수 있고, 물이 증발해 수증기가대기 중으로 들어간다. 수증기 또한 우주로 나가려는 보이지 않는 적외선파를 흡수한다. 이 모든 것이 결합해, 미량 가스와 수증기가 없는 경우보다 지구 표면이 섭씨 33도 올라간다. 그리하여 세계 평균온도가 섭씨 15도로 유지되며, 많은 형태의 생명체가 살아갈 수 있는 것이다. - P318
지구의 자연적 온난화는 미량 가스에 영향을 받지만, 미량가스들의 농도는 주변 온도에 영향을 받지 않는다. 달리 말하면, 온도가 떨어지더라도 미량 가스들은 응결되지 않는다. 그러나 미량 가스들로 인해 온난화가 진행되면 그 규모가 상대적으로작더라도 물 증발은 늘어나 대기의 수분 함유량이 올라간다. 이런 과정이 반복되면 추가적인 온난화가 발생한다. 자연에서 미량 가스 효과를 주도하는 기체는 예부터 언제나 이산화탄소였고 메탄과 아산화질소 그리고 오존도 일부 역할을 한다. 오존은오존층이라는 이름으로 많이 알려진 기체이다. 수천 년 전 인간이 정착해 사회를 형성하고 농업을 채택한 때부터, 가정에서 땔나무와 (나무로 만든 숯을 사용하기 시작한 때부터, 더 나아가 금속을 제련하고 벽돌과 타일을 만들기 시작한 때부터 인간 활동은 여러 미량 가스의 농도에 영향을 주기 시작했고, 그 결과로 온실효과가 추가로 더해졌다. 숲이 농지로 바뀌면서 이산화탄소가 추가로 배출되었고, 물을 댄 논에서 쌀을 재배하기 시작하면서 메탄이 추가로 배출되었다. - P319
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