В первом исследовании такого рода исследователи изучили долгосрочные записи тенденций щелочности в 97 ручьях и реках от Флориды до Нью-Гэмпшира. За период от 25 до 60 лет две трети рек стали значительно более щелочными, и ни одна из них не стала более кислой.Щелочность — это мера способности воды нейтрализовать кислоту. В избытке он может вызвать отравление аммиаком и цветение водорослей, изменяя качество воды и нанося вред водным организмам.
Повышение щелочности делает питьевую воду более жесткой, затрудняет удаление сточных вод и усугубляет засоление пресной воды.Как это ни парадоксально, но более высокие уровни кислоты в дожде, почве и воде, вызванные деятельностью человека, являются основными триггерами этих изменений в химии рек, сказал доцент Университета Мэриленда Суджай Каушалоф.
Каушал, геолог, является ведущим автором статьи об исследовании, опубликованной 26 августа в онлайн-выпуске рецензируемого журнала Environmental Science and Technology.Исследователи предполагают, что кислотные дожди, побочный продукт сжигания ископаемого топлива, кислотных стоков горнодобывающих предприятий и сельскохозяйственных удобрений, ускоряют растворение поверхностей, которые естественным образом богаты щелочными минералами. В процессе, известном как химическое выветривание, кислота разъедает известняк, другие карбонатные породы и даже бетонные тротуары, растворяя щелочные частицы, которые смываются в ручьи и реки.
Ученые изучили эффекты усиленного химического выветривания в небольших горных ручьях, загрязненных кислотными стоками, где этот процесс действительно может помочь восстановить баланс уровня pH в ручьях. Но исследователи до сих пор не изучали накапливающиеся уровни щелочности в нижнем течении многих крупных рек и не оценивали возможные причины, сказал Каушал.«Это как реки на Ролаиде», — сказал Каушал. «У нас есть природные антациды в водоразделах.
В верховьях это может быть хорошо. Но мы также наблюдаем рост количества антацидных соединений вниз по течению. И эти участки не являются кислыми, а водоросли и рыба могут быть чувствительны к изменениям щелочности».
Исследователи сообщили, что за последние несколько десятилетий щелочность в реках, которые обеспечивают водой Вашингтон, округ Колумбия, Филадельфию, Балтимор, Атланту и другие крупные города, выросла. Также пострадали реки, впадающие в водоемы, уже пострадавшие от чрезмерного роста водорослей, такие как Чесапикский залив.Масштабы изменений «поразительны.
Я этого не ожидал», — сказал известный эколог Джин Ликенс, один из первооткрывателей кислотных дождей в 1963 году, который сотрудничал с Каушалом в этом исследовании.«Это еще один пример широкомасштабного воздействия человека на природные системы, которое, я думаю, вызывает все большее беспокойство», — сказал Ликенс, выдающийся профессор-исследователь из Университета Коннектикута и директор-основатель Института экосистемных исследований Кэри. «Политики и общественность думают, что кислотные дожди ушли, но этого не произошло».
Начиная с середины 1990-х годов после того, как Конгресс внес поправки в Закон о чистом воздухе, новые федеральные постановления снизили количество переносимых по воздуху загрязнителей, вызывающих кислотные дожди. «Возможно, это унаследованные последствия кислотных дождей в дополнение к добыче полезных ископаемых и землепользованию», — сказал Каушал. «Проблема кислотных дождей уменьшается. Но тем временем эти запаздывающие эффекты ощелачивания рек проявляются в большом регионе США.
Сколько десятилетий будет сохраняться ощелачивание рек? Мы действительно не знаем ответа».Команда сосредоточилась на восточных реках, которые часто являются важными источниками питьевой воды для густонаселенных районов и имеют десятки лет рекордов качества воды.
Большая часть восточной части США также покрыта пористым, щелочным известняком и другими карбонатными породами, что делает регион более подверженным изменениям химического состава воды, обнаруженным исследователями. Это особенно верно в Аппалачах, где почвы тонкие, крутые склоны вызывают эрозию, а кислотные дожди от производства дымовых труб оказали серьезное влияние на леса и ручьи.Щелочность воды увеличивалась быстрее всего в областях, подстилаемых карбонатными породами, на больших высотах и там, где было много кислотных дождей или дренажа. Исследователи также обнаружили, что химическое выветривание этих карбонатных пород увеличивает углеродную нагрузку в реках и ручьях, что соответствует тенденции повышения уровня углекислого газа в атмосфере.
Исследование финансировалось NASA Carbon Cycle. Экосистемы, Программа долгосрочных экологических исследований Национального научного фонда и Фонд Эндрю Меллона.