21 червня 2010

Кислотний дощ в даний час викликаний скоріше азотною ніж сірчаною кислотою - і він формується з більшої кількості джерел, ніж попередні кислотні опади.

Лихо кислотних дощів 70-х і 80-х років у результаті якого загинули дерева, риби й навіть розчинилися частини статуй у Національному Молі в Вашингтоні, округ Колумбія, повернулося. Але на відміну від першого туру, в якому викиди сірки з електростанцій змішувались з дощем щоб створити сірчану кислоту, нинішня проблема головним чином викликана викидами азоту, які змішуються з дощем щоб створити азотну кислоту.

"Обидві кислоти сильні, і обидві створюють серйозні проблеми для навколишнього середовища", говорить Вільям Шлезінгер, президент Інституту Карі з вивчення екосистем у Мілбруці, штат Нью Йорк. Кислотний дощ руйнує цемент і вапняк, а також визолює головні поживні речовини з ґрунту, що завдає шкоди рослинам. Він також звільняє токсичні мінерали з ґрунту, які попадають у водотоки, де вони можуть вбивати рибу.

Викиди сірки на електростанціях були однією з головних причин прийняття в США "Поправок до Законупрочисте повітря" у 1990 році, які встановили цільові показники скорочення викидів двоокису сірки (SO2) і оксидів азоту (NOx). Однак, якщо викиди двоокису сірки скоротилися майже на 70 відсотків з 1990 по 2008 рік, то викиди одного з NOx – двоокису азоту (NO2) – скоротилися тільки на 35 відсотків за той же період, а також до сих пір не зроблено поправок цих цілей, за словами Агентства охорони навколишнього середовища США (EPA). "Це відбувається в той час, коли вчені все більше усвідомлюють наслідки залишкових опадів з азотною кислотою," говорить Шлезінгер.

Шлезінгер є одним з числа вчених, які хочуть привернути увагу до цієї проблеми. 8-го червня, Інтегрований комітет по питанням азоту, консультативної наукової ради EPA провів телеміст для обговорення проекту доповіді про можливі шляхи вирішення проблеми азоту, в тому числі кислотних дощів. Остаточна версія доповіді ще розробляється.

Азотний кислотний дощ утворюється в основному завдяки викидам з електростанцій, легкових і вантажних автомобілів, а також від газів, що виділяються при використанні добрив. Почасти ця проблема починається з Першої світової війни, коли двоє німецьких вчених винайшли процес Габера-Боша, в якому інертний азот (N2) береться з повітря і перетворюється на реактивний, придатний для використання аміак (NH3). Більшість азоту, який створюється таким чином, використовується в добривах і стоки з ферм створили мертві зони в Чесапік-Бей і в гирлах річок Колумбія і Міссісіпі. Деякі зусилля регулювати витік сільськогосподарського азоту були зроблені, але викиди сільськогосподарського аміаку в атмосферу залишаються практично без обмежень.

Сільськогосподарські аміачні випаровування також утворюються в місцях концентрованої відгодівлі тварин на півдні США. Газ піднімається у повітря і осідає сухим або з опадами, де в ґрунті бактерії розкладають його на азот та азотну кислоту, яка може вбивати рибу і рослини. "Сільське господарство все більше функціонує як інтенсивний промисловий процес, і це створює серйозні проблеми для води, ґрунту, і повітря", говорить Віні Анеджа (Viney Aneja), професор Державного університету Північної Кароліни в м. Рейлі. Анеджа каже, що концентрований процес відгодовування тварин в штаті також може виділяти тверді частинки з свинячого і курячого посліду в атмосферу, які можуть переносити захворювання.

Оксиди азоту вилітають з електростанцій як побічний продукт згорання вугілля, в той час як автомобільні двигуни працюють на досить високих температурах і тисках, достатніх щоб з’єднувати азот і кисень в повітрі. "Хоча каталітичні конвертери скоротили кількість забруднюючих речовин які виділяються на один транспортний засіб, зараз більше транспортних засобів на дорогах і вони більше їздять ніж раніше", говорить Шлезінгер. Викиди в результаті використання добрив є головним джерелом атмосферного оксиду азоту, проте автомобілі вже випередили вугільні електростанції в якості другого найбільшого джерела цієї проблеми.

Наслідки серйозні: оксид азоту (NO) підіймається з сільськогосподарських угідь, електростанцій і транспортних засобів, наприклад, на середньому заході США і дрейфує у бік лісів штату Нова Англія, де азотна кислота (HNO3) в дощі визолює з ґрунту поживні речовини важливі для рослин, такі як калій, кальцій і магній, каже Шлезінгер. Дослідники в експериментальному лісогосподарстві Хаббард Брук в Національному заповіднику Білої Гори, в штаті Нью-Гемпшир, знайшли докази цього дощу і повідомили, що вони можуть призвести до зменшення стійкості до холоду або стресу в деяких породах дерев, включаючи червону ялину і цукровий клен. Крім того, зростання оксиду азоту з подібних джерел було задокументовано в штатах Кентуккі і Теннессі і рухається у сторону гір Грейт-Смокі, де зафіксовані деякі з найгірших кислотних дощів і найгірша деградація лісів, говорить Шлезінгер. Кислота в дощі також звільняє алюміній в ґрунті, який, якщо він попадає в водотоки, може бути отруйним для комах і риб. А надлишок азоту в дощі може сприяти росту деяких видів рослин, і стримувати інші. Фактично дослідники з Університету штату Міннесота повідомили в 2008 році, що атмосферні осадження азоту скоротили кількість видів рослин у степах штату на 17 відсотків.

У США немає ані адекватних законів, ані пристроїв контролю для регулювання викидів азоту в атмосферу від худоби і ферм. Європейці у 1999 році прийняли Ґетеборзький Протокол про боротьбу з підкисленням, евтрофікацією і приземним озоном - це договір, підписаний 49 країнами, а США все ще думає. Шлезінгер вважає, що національні суперечки з приводу зміни клімату, дозволили США ігнорувати проблему азоту, яка він передбачає, буде наступною великою екологічною проблемою. "Це, ще один приклад того як людина порушує глобальні біогеохімічні цикли з непередбаченими наслідками", говорить він. Після Ґетеборга, викиди азоту в Європі скоротились на третину, в той час як викиди в США залишаються не змінними. А викиди аміаку - атмосферного компонента проблеми азоту, в США збільшились на 27 відсотків з 1970 по 2005 рік, доповіла стаття 2009 року в журналі Environmental Science & Technology.

Без втручання проблема, швидше за все, погіршиться. Згідно з прогнозами, що чисельність населення світу збільшиться з 6,5 млрд. до 9 млрд. до 2050 року, сільське господарство повинно буде годувати більше ротів, і ймовірно, буде потрібно більше азотних добрив, в результаті чого буде утворюватись більше азотних кислотних дощів та більше забруднення атмосфери. В 247-сторінковому проекті доповіді Інтегрованого комітету по питанням азоту, обговорюються матеріали, засоби і варіанти регулювання реактивного азоту в навколишньому середовищі США. У ньому також розглядаються методи моніторингу викидів в атмосферу, в даний час це найслабша ланка в проблемі контролювання азоту.

Ми знаємо, що завдяки людям збільшується кількість азоту на поверхні Землі. Дослідники ще не знають, куди він увесь іде, "але ми знаємо, що збільшення концентрації азоту в найнесподіваніших місцях завдасть значної руйнації навколишньому середовищу, про яку ми всі навчимося шкодувати", написав Шлезінгер в 2009 році у доповіді в Proceedings of the National Academy of Sciences.