Vattenbrist och vattenföroreningar är allt viktigare globala frågor. Vattenbrist drivs inte bara av brist på vatten, utan också av att vattnet blir oanvändbart genom föroreningar. Nya Zeeland är inget undantag från dessa trender.

Efterfrågan på vatten har snabbt ökat, och Nya Zeeland har nu det högsta vattenuttaget per capita för jordbruk bland OECD-länderna. Regulatoriska misslyckanden har också lett till övertilldelning av många grund- och ytvattenresurser.

Vissa vattentäkter är också på god väg att bli oanvändbara. Under de senaste decennierna har utsläppen av näringsämnen och sediment till vattendrag ökat, drivet av intensifiering av jordbruk och trädgårdsodling.

Mycket görs av miljöfördelarna med Nya Zeelands "gräsmatade" mejerisystem. Men en stor nackdel med högintensiva utomhusjordbrukssystem är nitrat som läcker ut från animaliskt avfall och syntetiska gödningsmedel som förorenar sötvatten.

Mjölkens gråvattenavtryck

Vårt nya dokument fokuserar på nitratföroreningar i Canterbury. Vi kvantifierar, för första gången, uttömmande nitrat-"gråvatten"-fotavtrycket från mjölkproduktionen i regionen.

Ett vattenfotavtryck (WF) är ett mått på volymen sötvatten som används för att producera en given massa eller volym av produkt (i detta fall mjölk).

Den består av både "konsumerande" och "nedbrytande" komponenter. Konsumtionskomponenten är regnvatten (grönt vatten) och grundvatten eller ytvatten (blått vatten) som används vid bevattning.

Grått vatten är den nedbrytande delen – volymen vatten som behövs för att späda ut de föroreningar som produceras i den utsträckning det mottagande vattnet förblir över vattenkvalitetsnormerna.

De flesta vattenfotavtrycksstudier av livsmedelssystem lyfter fram den konsumerande vattenkomponenten och försummar ofta den nedbrytande komponenten. Men vi fann att Canterburys betesbaserade system betyder att gråvatten är den största komponenten.

Standarder och trösklar

Vår analys fann att fotavtrycket för nitratgrått vatten för Canterbury varierade från 433 till 11 110 liter vatten per liter mjölk, beroende på vilka vattenstandarder som tillämpas och deras nitratgränser.

Siffran på 11 110 liter ska uppfylla den australiska riktlinjenivån för att skydda akvatiska ekosystem, och siffran på 433 liter ska uppfylla nuvarande dricksvattengränser.

(Dricksvatten med lägre gränser kan verka kontraintuitivt, men gränsen är baserad på 70 år gammal forskning som har ersatts utan att lagstiftningen har kommit ikapp.)

Det större fotavtrycket är högre än många uppskattningar för global mjölkproduktion. Den avslöjar att fotspår är mycket beroende av insatsvarorna (som foder och gödningsmedel) som ingår i analyser och vattenkvalitetsnormer.

En tidigare studie av mejerivattenfotavtryck i Canterbury gav ett gråvattenavtryck på cirka 400 liter vatten för att göra en liter mjölk. Däremot använde den Nya Zeelands dricksvattenstandard för nitrat-kväve (kväve som finns i form av nitratjoner) på 11,3 milligram per liter (mg/l).

Detta underskattar problemet kraftigt. Water Footprint Assessment Manual, som sätter en global standard, stipulerar att koncentrationen av föroreningar ska uppfylla "rådande" sötvattenkvalitetsstandarder.

I Nya Zeeland sätter National Policy Statement for Freshwater Management en slutsumma för nitrat-kväve på 2,4 mg/l, mycket lägre än nivån för dricksvatten.

Vår analys – baserad på rådande sötvattenkvalitetsstandarder – visar att produktionen av en liter mjölk i Canterbury kräver cirka 11 000 liter vatten för att uppfylla ekosystemets hälsostandarder.

12-faldig minskning krävs

Det stora fotavtrycket för mjölk i Canterbury indikerar hur långt kapaciteten i miljön har överskridits. För att bibehålla den produktionsnivån och ha hälsosamt vatten skulle det krävas antingen 12 gånger mer nederbörd i regionen eller en 12-faldig minskning av kor.

Mjölkodling med nuvarande intensitetsnivåer är helt klart ohållbar. Vi vet att 85 % av vattendragen i betesmarker, som utgör hälften av landets vattendrag (mätt i längd), överskrider riktvärdena för nitrat-kväve för friska ekosystem.

Bevis dyker också upp på de direkta hälsoeffekterna (tjocktarmscancer och fosterskador) av nitrat i dricksvatten. Omfattande mjölkproduktion i Canterbury leder redan till betydande föroreningar av regionens grundvatten, varav mycket används för dricksvatten.

Nuvarande praxis hotar också marknadens uppfattning om hållbarheten hos Nya Zeelands mejeriindustri och dess produkter. Marknadsföringslinjen "gräsmatad" förbiser de enorma mängder gödselmedel som härrör från fossila bränslen som används för att göra det extra gräset som stödjer Nya Zeelands mycket höga djurbestånd.

Också förbises är palmkärnutdrivaren (PKE) som matas direkt till kor. Nya Zeeland är den största importören globalt av denna biprodukt från palmoljeproduktion.

Problemet med syntetiska gödselmedel

Den ökande användningen av syntetiska kvävegödselmedel har bidragit till att dramatiskt öka nitratnivåerna och de vattenföroreningsproblem som Nya Zeeland står inför.

Fram till 1990-talet erhölls reaktivt kväve (en term som används för en mängd olika kväveföreningar som stödjer tillväxt) i betesmarker till övervägande del genom kvävefixerande klöverväxter. Men syntetiskt kvävegödsel från fossila bränslen trängde undan naturliga system och drev på intensifieringen.

Globalt sett har produktionen av syntetisk kväve nu överskuggat allt som produceras av naturliga system. Denna störning av kvävets kretslopp hotar allvarligt den globala mänskliga hållbarheten, inte bara genom dess påverkan på klimatet, utan också genom lokal påverkan på sötvatten.

European Science Foundation beskrev produktion av syntetiskt kväve i industriell skala som "det kanske största enskilda experimentet inom global geoteknik som människor någonsin har gjort."

Det är tydligt att vatten håller på att bli en avgörande politisk och ekonomisk fråga. Att ändra attityder till dess kvalitet och tillgänglighet beror på korrekt information – inklusive hur vatten används för att späda ut jordbruksavfall.