https://frosthead.com

Surt regn og vårt økosystem

Geologen Rich April klatrer opp den lille bakken bak Colgate University og legger seg inn på kirkegården. Han stopper før en hvit marmorsøyle som ble reist i 1852. Inskripsjonen er nesten uleselig. Over tid vil en hvilken som helst stein utsatt for elementene vær, forklarer April, men denne marmoren har forvitret unaturlig fort. Den skyldige? Sur nedbør.

April henter et hetteglass med syre fra lommen for å demonstrere. Han skru av hetten og lar noen dråper lekke på steinen, der de svimler og boble. Regnet som falt i hele Nordøst i siste halvdel av 1900-tallet var ikke så surt som væsken i april hetteglass, men prinsippet er det samme. Syre spiser marmor. Gitt nok tid, kan det slette til og med ord som er ment å vare i en evighet.

Effektene av sur nedbør strekker seg langt utover kirkegårder. Sur nedbør ødela fiskebestanden i innsjøer og bekker, skadet skjør jord og skadet millioner av hektar skog over hele verden.

Disse vidtrekkende virkningene illustrerer den store innvirkningen luftforurensning kan ha på landet. Men historien om sur nedbør er også en historie om hvordan forståelse av luftforurensning kan føre til løsninger. På grunn av overveldende vitenskapelige bevis som knytter kraftverkets utslipp til sur nedbør og sur nedbør til døden av innsjøer, har nye forskrifter dramatisk kuttet utslippene og renset opp regnet som faller på USA.

Begrepet "surt regn" ble myntet på midten av 1800-tallet, da Robert Angus Smith, en skotsk kjemiker som jobbet i London, la merke til at regn hadde en tendens til å være surere i områder med mer luftforurensning og at bygninger smuldrer raskere i områder hvor kull er brent. Men det tok ytterligere et århundre for forskere å innse at sur nedbør var et utbredt miljøproblem. Skandinaviske forskere begynte å dokumentere sure skader på innsjøer og bekker på 1950-tallet. I 1963 begynte Gene Likens, da på Dartmouth, og kollegene å samle og teste pH i regnvannet i New Hamphires White Mountains som del av en økosystemundersøkelse. De ble overrasket over å finne at det var ganske surt, men de hadde ikke mye grunnlag for sammenligning; på den tiden, målte ikke forskere regelmessig pH i regnvann.

Likens tok seg jobb i Cornell noen år senere og satte opp instrumenter for å samle regnvann i Finger Lakes-regionen og observerte snart at regnet i New York var omtrent like surt som regn i New Hampshire. "Det var den første ledetråden vi hadde om at dette kan være et slags regionalt fenomen, " sier han. Men verken Likens eller hans kolleger hadde en klar ide om hva årsaken kan være.

Likens vant et stipendiat som tok ham til Sverige i 1969, en serendipitøs begivenhet, sier han, fordi han møtte Svante Odén, en forsker ved Uppsala universitet som hadde observert de samme trendene i Sverige som Likens hadde observert i Nordøst-USA. Odén hadde fingeren på en potensiell sak. "Han prøvde å bygge en sak som [sur nedbør] kan skyldes utslipp fra de mer industrialiserte områdene i Europa, " minnes Likens.

Likens og hans kolleger spore utslippene fra kullkraftverk og undersøkte satellitt- og flydata, og de fant en lignende langdistanseforbindelse. "Visst nok, kom utslippene først og fremst fra Midtvestlige stater som Indiana, Ohio, Illinois og Kentucky, " minnes Likens. "De var på vei bokstavelig talt tusenvis av kilometer til New England og sørøst i Canada og kom tilbake som syrer."

Han rapporterte om funnene sine i Science i 1974, og historien ble umiddelbart plukket opp av aviser. Telefonen sluttet ikke å ringe på flere måneder, minnes Likens. "Det var den medieeksponeringen som virkelig satte sur nedbør på kartet i Nord-Amerika."

Sur regn oppstår, innså Likens og Odén og andre forskere, når svoveldioksid og nitrogenoksid kommer inn i atmosfæren og reagerer med vann for å danne svovelsyre og salpetersyrer. Naturlige kilder til disse gassene eksisterer - vulkaner, for eksempel, renser ut svoveldioksid - men de aller fleste kommer fra forbrenning av fossilt brensel, spesielt av kullkraftverk. De høye røykepakkene gjør at forurensning kan reise lange avstander. I følge studier utført av Likens og hans kolleger har normalt regnvann en pH på 5, 2. I løpet av 1970- og 1980-tallet, da sur nedbør var som verst, registrerte forskere pH-nivåer så lave som 2, 1, omtrent 1000 ganger mer sure.

Geolog Rich April undersøker en gravstein svertet av surt regn. (Cassandra Willyard) Regionens arv fra sur nedbør er tydelig synlig i den svarte skorpen på gravsteinene på Madison Street Cemetery i Hamilton, New York. (Cassandra Willyard) Surt regn akselererer forvitringsprosessen. Denne marmorsøylen, reist på 1850-tallet, har vært dårlig forvitret. Inskripsjonen på den andre siden av monumentet er nesten uleselig. Venene som er synlige på denne siden av søylen er sammensatt av et mineral som er mer motstandsdyktig mot forvitring og effekten av sur nedbør. (Cassandra Willyard) Surt regn kan gjøre kalkstein til gips, et mykt mineral som feller skitt. Denne transformasjonen er tydelig i de mørke lappene langs taklinjen til Colgate University's Lathrop Hall. (Cassandra Willyard) Kirkegården ved Colgate University, en liten høyskole i liberal arts i Hamilton, New York. (Cassandra Willyard)

Sur nedbør påvirket mange deler av USA, men nordøst led den mest økologiske skaden. Adirondack-fjellene viste seg spesielt utsatt. Mange jordsmonn inneholder kalsiumkarbonat eller andre mineraler som kan nøytralisere sur nedbør før den siver inn i innsjøer og bekker. "Dessverre har Adirondacks nesten ingen, " sier April. Som et resultat ble vann og bekker raskt sure og drepte fisk og andre vannlevende dyr.

På slutten av 1970-tallet undersøkte forskere 217 innsjøer over 2000 fot i Adirondacks og fant at 51 prosent var svært sure. Nyhetene var så dystre at forskere begynte å forsøke å avle mer syretolerante ørretstammer. En ansatt i New York State sammenlignet området med Death Valley. Et tiår senere fant en større studie som inkluderte 849 innsjøer over 1000 fot at 55 prosent enten var helt blottet for liv eller på randen av kollaps.

Da det vitenskapelige beviset som koblet sur nedbør til kraftverkets utslipp og økologisk skade montert, brøt det ut kamper blant industri, forskere og miljøforkjempere. "1980-tallet er en periode jeg kaller 'sure rain wars', " sier Likens. "Det var enormt, rancorous stygg kontrovers." Miljøforkjempere fra Greenpeace klatret i kraftverkets røykesteiner og hang bannere i protest; forskere vitnet før kongressen om forbindelsen mellom utslipp og sur nedbør, alvorlighetsgraden av effektene og om foreslått lovgivning ville ha innvirkning; og kraftindustrien stilte spørsmål ved vitenskapen og argumenterte for at forskrifter ville drive strømprisene skyhøye.

Kongressen vedtok flere endringer i Clean Air Act i 1990 som kuttet utslippene av svoveldioksid gjennom en ordning for handel og handel. Målet var en reduksjon på 50 prosent av svoveldioksidutslipp fra 1980-nivåer. Dette målet ble oppnådd i 2008, to år før fristen, som var satt til 2010. Svoveldioksidutslippene falt fra 17, 3 millioner tonn i 1980 til 7, 6 millioner tonn i 2008, mindre enn de 8, 95 millioner tonn som kreves i 2010.

Effekten har vært bemerkelsesverdig. Doug Burns, forsker ved den amerikanske geologiske undersøkelsen i Troy, New York, som leder National Assessment Program for Assessment of Acid Precipitation Assessment, sier regnet som faller i nordøst i dag er omtrent halvparten så surt som det var på begynnelsen av 1980-tallet. Følgelig er overflatevannet blitt mindre surt og skjøre økosystemer begynner å komme seg.

Flere steder har utvinningen imidlertid vært smertelig langsom. Forskere vet nå at sur nedbør ikke bare forsurte innsjøer og bekker, det utvaskes også kalsium fra skogsmonn. At kalsiumuttømming har hatt ødeleggende effekter på trær, spesielt sukker lønn og rød gran. Surt regn utvask kalsium fra røde granåler, noe som gjør dem mer utsatt for kulde. Det utvask også kalsium og magnesium fra jorda, noe som kan stresse sukker lønn. I tillegg tillater sur nedbør aluminium å samle seg i jorden. Når trær tar opp aluminium, kan røttene deres bli sprø.

Noen forskere har prøvd å legge kalsium tilbake i skogene for å øke bedringene. April er for tiden involvert i et slikt eksperiment i Adirondacks. I løpet av de siste fire og et halvt årene har kalsiumet trengt inn bare de øverste 15 centimeteren av skogsmark. "Det tar veldig lang tid for [kalsiumet] å komme ned i jorden, " sier April, så det blir ikke en rask løsning.

April vil gjerne se at svoveldioksid og andre utslipp begrenses ytterligere. "Vi har fortsatt sur nedbør, " sier han. "Noen innsjøer ser ut som de kan være klare til å komme tilbake, og hvis vi reduserer utslippene mer, ville de gjort det."

Princeton Universitys Michael Oppenheimer, som var en sentral aktør i syrekrigene som sjefforsker for bevaringsgruppen Environmental Defense Fund, er enig. "Jeg tror at svoveldioksid og nitrogenoksid må fjernes effektivt, " sier han. "Vi burde ta turen mot null og se hvor nær vi kan komme."

Selv om noen effekter av surt regn er vedvarende, anser de fleste forskere det som en miljøsuksesshistorie. "Vitenskap identifiserte problemet. Vitenskapen ga retningslinjene for hvordan du kan prøve å løse problemet, sier Likens. "Suksessen er at vi har iverksatt tiltak som samfunn for å prøve å håndtere problemet."

Surt regn og vårt økosystem