https://frosthead.com

Kyselý déšť a náš ekosystém

Geolog Rich April vyleze na malý kopec za Colgate University a vydává se na hřbitov. Zastaví se před postavením bílého mramorového sloupu v roce 1852. Nápis je téměř nečitelný. Jakýkoli kámen vystavený živlům v průběhu času vysvětlí, vysvětluje duben, ale tento mramor nepřirozeně rychle zvětral. Viník? Kyselý déšť.

April vytáhne z kapsy lahvičku s kyselinou, aby to demonstroval. Odšroubuje víčko a nechá několik kapek vytéct na kámen, kde se rozzáří a bublinkuje. Déšť, který padl na severovýchod ve druhé polovině 20. století, nebyl v dubnové lahvičce tak kyselý jako kapalina, ale princip je stejný. Kyselina jí mramor. Při dostatečném čase může vymazat i slova, která mají trvat věčnost.

Účinky kyselého deště přesahují daleko za hřbitovy. Kyselý déšť zničil populace ryb v jezerech a potokech, poškodil křehké půdy a poškodil miliony akrů lesů po celém světě.

Tyto dalekosáhlé účinky ilustrují hluboký dopad znečištění ovzduší na půdu. Příběh kyselého deště je však také příběhem toho, jak porozumění znečištění ovzduší může vést k řešením. Vzhledem k ohromným vědeckým důkazům spojujícím emise elektráren s kyselým deštěm a kyselým deštěm se smrtí jezer, nové předpisy dramaticky snížily emise a vyčistily déšť, který dopadá na Spojené státy americké.

Termín „kyselý déšť“ byl vytvořen v polovině 18. století, kdy Robert Angus Smith, skotský chemik pracující v Londýně, si všiml, že déšť bývá v oblastech s větším znečištěním vzduchu kyselejší a že budovy se rychleji rozpadají v oblastech, kde je uhlí spáleno. Ale vědcům trvalo další století, než si uvědomili, že kyselý déšť je rozšířeným problémem životního prostředí. Skandinávští vědci začali dokumentovat kyselá poškození jezer a potoků v 50. letech 20. století. V roce 1963 začal Gene Likens, poté v Dartmouthu a jeho kolegové, shromažďovat a testovat pH dešťové vody v New Hampshire's White Mountains v rámci studie o ekosystému. Byli překvapeni, když zjistili, že je to docela kyselé, ale neměli příliš mnoho základů pro srovnání; V té době vědci neměřili pH dešťové vody pravidelně.

Likens se o pár let později ujal práce v Cornell a vytvořil nástroje pro sběr dešťové vody v oblasti Finger Lakes a brzy pozoroval, že déšť v New Yorku byl zhruba stejně kyselý jako déšť v New Hampshire. "To bylo první vodítko, že jsme měli, že by to mohl být nějaký regionální fenomén, " říká. Ale ani Likens ani jeho kolegové neměli jasnou představu o příčině.

Likens získal přátelství, které ho zavedlo do Švédska v roce 1969, což je serendipitózní událost, říká, protože se setkal se Svante Odén, vědcem na Uppsala University, který pozoroval ve Švédsku stejné trendy, jaké Likens pozoroval v severovýchodních Spojených státech. Odén měl prst na potenciální příčině. "Snažil se vytvořit případ, že [kyselý déšť] může být způsoben emisemi pocházejícími z průmyslovějších oblastí Evropy, " vzpomíná Likens.

Likens a jeho kolegové sledovali emise z uhelných elektráren a zkoumali data ze satelitů a letadel a našli podobné dálkové spojení. "Jistě, emise přicházely především ze středozápadních států jako Indiana, Ohio, Illinois a Kentucky, " vzpomíná Likens. "Dostali se doslova tisíce kilometrů do Nové Anglie a jihovýchodní Kanady a vrátili se zpět jako kyseliny."

V roce 1974 oznámil svá zjištění ve vědě a tento příběh byl okamžitě sebrán novinami. Telefon měsíce nepřestával zvonit, vzpomíná Likens. "Právě tato mediální expozice skutečně dala na mapu v Severní Americe kyselý déšť."

Kyselý déšť nastane, Likens a Odén a další vědci si uvědomili, když oxid siřičitý a oxid dusičitý vstupují do atmosféry a reagují s vodou za vzniku kyseliny sírové a dusičné. Existují přírodní zdroje těchto plynů - například sopky, které vypouštějí oxid siřičitý - ale převážná většina pochází ze spalování fosilních paliv, zejména u uhelných elektráren. Vysoké komíny umožňují znečištění na dlouhé vzdálenosti. Podle studií provedených Likensem a jeho kolegy má normální dešťová voda pH 5, 2. Během sedmdesátých a osmdesátých let, kdy byl kyselý déšť nejhorší, vědci zaznamenali hodnoty pH až 2, 1, což je zhruba 1000krát více kyselých.

Geolog Rich April zkoumá náhrobek zčernalý kyselým deštěm. (Cassandra Willyard) Odkaz kyselého deště v regionu je jasně patrný v černé kůře na náhrobcích na Madison Street Cemetery v Hamiltonu v New Yorku. (Cassandra Willyard) Kyselý déšť urychluje proces zvětrávání. Tento mramorový sloup postavený v 50. letech 20. století byl špatně zvětralý. Nápis vytesaný na druhé straně pomníku je téměř nečitelný. Žíly viditelné na této straně sloupu jsou složeny z minerálu odolnějšího vůči povětrnostním vlivům a účinkům kyselého deště. (Cassandra Willyard) Kyselý déšť může změnit vápenec na sádrovec, jemný minerál, který zachycuje nečistoty. Tato transformace je patrná v tmavých skvrnách podél střechy Lathrop Hall v Colgate University. (Cassandra Willyard) Hřbitov na Colgate University, malé vysoké škole svobodných umění v Hamiltonu v New Yorku. (Cassandra Willyard)

Kyselý déšť zasáhl mnoho částí Spojených států, ale severovýchod utrpěl nejvíce ekologické škody. Obzvláště citlivé byly hory Adirondack. Mnoho půd obsahuje uhličitan vápenatý nebo jiné minerály, které mohou neutralizovat kyselý déšť, než pronikne do jezer a potoků. "Bohužel Adirondacky nemají téměř žádný, " říká April. V důsledku toho se jezera a potoky rychle staly kyselými, zabíjely ryby a další vodní živočichy.

Na konci 70. let vědci v Adirondacks zkoumali 217 jezer nad 2 000 stop a zjistili, že 51 procent je vysoce kyselých. Zprávy byly tak ponuré, že se vědci začali snažit chovat pstruhy odolnější vůči kyselinám. Jeden zaměstnanec státu New York porovnával oblast s Údolí smrti. O deset let později, větší studie, která zahrnovala 849 jezer vyšší než 1 000 stop, zjistila, že 55 procent bylo buď zcela bez života, nebo na pokraji kolapsu.

Jak vědecký důkaz spojující kyselý déšť s emisemi elektrárny a ekologickým poškozením narůstal, mezi průmyslem, vědci a environmentalisty vypukly bitvy. "Osmdesátá léta je období, které nazývám" kyselými dešťovými válkami ", " říká Likens. "Byla tu obrovská odporná hnusná diskuse." Ekologové z Greenpeace vyšplhali na komínové elektrárny a na protest zavěsili transparenty; vědci před kongresem dosvědčili souvislost mezi emisemi a kyselým deštěm, závažnost účinků a to, zda by navrhované právní předpisy měly dopad; a energetika zpochybnila vědu a tvrdila, že regulace povede k vysokému tempu elektřiny.

Kongres schválil v roce 1990 několik změn zákona o čistém ovzduší, které snižují emise oxidu siřičitého prostřednictvím systému cap-and-trade. Cílem bylo 50 procentní snížení emisí oxidu siřičitého z úrovně z roku 1980. Tohoto cíle bylo dosaženo v roce 2008, dva roky před termínem, který byl stanoven na rok 2010. Emise oxidu siřičitého klesly ze 17, 3 milionu tun v roce 1980 na 7, 6 milionu tun v roce 2008, což je méně než 8, 95 milionů tun požadovaných do roku 2010.

Účinek byl pozoruhodný. Doug Burns, vědec amerického geologického průzkumu v Troy v New Yorku, který řídí Národní program posuzování srážek kyseliny, říká, že déšť na severovýchodě je dnes asi o polovinu kyselejší než na začátku 80. let. V důsledku toho se povrchové vody staly méně kyselými a křehké ekosystémy se začínají zotavovat.

Na mnoha místech je však obnova bolestivě pomalá. Vědci nyní vědí, že kyselý déšť nejen okyselená jezera a potoky, ale také vyluhoval vápník z lesních půd. Toto vyčerpání vápníku mělo ničivé účinky na stromy, zejména javor cukrový a červený smrk. Kyselý déšť vyluhuje vápník z jehel červeného smrku, díky čemuž jsou náchylnější k chladu. Vyluhuje také vápník a hořčík z půdy, která může stresovat javor cukr. Kyselý déšť navíc umožňuje hromadění hliníku v půdě. Když stromy pohlcují hliník, mohou být jejich kořeny křehké.

Někteří vědci se pokusili přidat vápník zpět do lesů, aby se urychlilo zotavení. Duben je v současné době zapojen do jednoho takového experimentu v Adirondacks. Během posledních čtyř a půl let vápník pronikl pouze do horních 15 centimetrů lesní půdy. "Trvá to opravdu dlouho, než se [vápník] vrátí zpět do půdy, " říká April, takže to nebude rychlá oprava.

Duben by rád viděl další snižování emisí oxidu siřičitého a dalších emisí. "Stále máme kyselý déšť, " říká. "Některá jezera vypadají, jako by byli připraveni se vrátit, a pokud bychom emise více snížili, tak by."

Michael Oppenheimer z Princetonské univerzity, který byl klíčovým hráčem kyselých válek jako hlavní vědec pro ochranářskou skupinu Environmental Defense Fund, souhlasí. "Myslím si, že je třeba účinně eliminovat oxid siřičitý a oxid dusičitý, " říká. "Měli bychom se vydat směrem k nule a zjistit, jak blízko se můžeme dostat."

Přestože některé účinky kyselého deště přetrvávají, většina vědců to považuje za environmentální úspěch. "Věda problém identifikovala." Věda poskytla pokyny, jak se pokusit problém vyřešit, “říká Likens. "Úspěch je, že jsme podnikli kroky jako společnost, abychom se pokusili problém vyřešit."

Kyselý déšť a náš ekosystém