https://frosthead.com

Hujan Asid dan Ekosistem Kita

Ahli Geologi Rich April memanjat bukit kecil di belakang Colgate University dan masuk ke tanah perkuburan. Dia berhenti sebelum tiang marmar putih didirikan pada tahun 1852. Prasasti itu hampir tidak boleh dibaca. Dari masa ke masa, sebarang batu yang terdedah kepada unsur-unsur akan cuaca, April menjelaskan, tetapi marmar ini telah mengalami cuaca yang tidak normal. Penjenayah? Hujan asid.

April menarik botol asid dari sakunya untuk menunjukkan. Dia melepaskan topi dan membolehkan beberapa tetes kebocoran ke atas batu, di mana mereka mengalir dan gelembung. Hujan yang jatuh di seluruh Timur Laut pada separuh kedua abad ke-20 tidak berasid sebagai cecair pada botol April, tetapi prinsipnya adalah sama. Asid memakan marmar. Memandangkan masa yang mencukupi, ia dapat memadamkan kata-kata yang bermaksud untuk kekal abadi.

Kesan hujan asid melampau jauh dari kuburan. Hujan asid menghancurkan populasi ikan di tasik dan sungai, merosakkan tanah yang rapuh dan merosakkan berjuta-juta ekar hutan di seluruh dunia.

Kesan yang meluas ini menggambarkan kesan pencemaran udara yang mendalam terhadap tanah. Tetapi kisah hujan asid juga merupakan kisah bagaimana pencahayaan pencemaran udara boleh membawa kepada penyelesaian. Oleh kerana bukti saintifik yang besar yang menghubungkan pembebasan loji janakuasa ke hujan asid dan hujan asid ke kematian tasik, peraturan baru telah secara dramatik mengurangkan pelepasan dan membersihkan hujan yang jatuh di Amerika Syarikat.

Istilah 'asid hujan' dicipta pada pertengahan 1800an, ketika Robert Angus Smith, seorang ahli kimia Scotland yang bekerja di London, menyadari bahawa hujan cenderung lebih asidik di kawasan dengan lebih banyak pencemaran udara dan bangunan runtuh lebih cepat di kawasan-kawasan di mana arang batu dibakar. Tetapi butuh satu lagi abad untuk saintis menyedari bahawa hujan asid adalah masalah alam sekitar yang meluas. Para saintis Scandinavia mula mencatatkan kerosakan asid terhadap tasik dan sungai pada tahun 1950-an. Pada tahun 1963, Gene Likens, kemudian di Dartmouth, dan rakan-rakan mula mengumpul dan menguji pH air hujan di New Hampshire White Mountains sebagai sebahagian daripada kajian ekosistem. Mereka terkejut mendapati bahawa ia agak berasid, tetapi mereka tidak mempunyai asas untuk perbandingan; Pada masa itu, para saintis tidak selalu mengukur pH air hujan.

Likens mengambil kerja di Cornell beberapa tahun kemudian dan menubuhkan instrumen untuk mengumpul air hujan di rantau Finger Lakes dan tidak lama kemudian mendapati hujan di New York adalah kira-kira asid sebagai hujan di New Hampshire. "Itulah petunjuk pertama yang kami dapati bahawa ini mungkin semacam fenomena serantau, " katanya. Tetapi tidak juga Likens atau rakannya mempunyai idea yang jelas tentang punca itu.

Likert memenangi persekutuan yang membawa dia ke Sweden pada tahun 1969, satu peristiwa serendipitous, katanya, kerana dia bertemu Svante Odén, seorang saintis di Universiti Uppsala yang telah mengamati trend yang sama di Sweden yang Likens telah memerhatikan di Amerika Utara Timur Laut. Oden mempunyai jari ke atas sebab yang berpotensi. "Dia cuba membina kes yang [hujan asid] mungkin disebabkan oleh pelepasan yang datang dari kawasan industri yang lebih maju di Eropah, " kata Likens.

Likert dan rakannya mengesan pelepasan daripada loji janakuasa arang batu dan memeriksa data satelit dan pesawat terbang, dan mereka mendapati pautan jarak jauh yang serupa. "Sudah tentu, pelepasan itu datang terutama dari negara-negara Midwestern seperti Indiana, Ohio, Illinois dan Kentucky, " kata Likens. "Mereka berjalan ribuan kilometer jauhnya ke New England dan tenggara Kanada dan turun semula sebagai asid."

Beliau melaporkan penemuannya dalam Sains pada tahun 1974, dan cerita itu segera diambil oleh akhbar. Telefon tidak berhenti berdering selama berbulan-bulan. "Ia adalah pendedahan media yang benar-benar meletakkan hujan asid pada peta di Amerika Utara."

Hujan asid berlaku, Likens dan Odén dan saintis lain menyedari, apabila sulfur dioksida dan nitrogen oksida memasuki atmosfera dan bertindak balas dengan air untuk membentuk asid sulfurik dan nitrik. Sumber-sumber alam dari gas-gas ini ada-gunung berapi, misalnya, menghilangkan belerang dioksida-tetapi sebagian besar berasal dari pembakaran bahan bakar fosil, terutama oleh loji pembangkit arang batu. Perokok paling tinggi membolehkan pencemaran untuk menempuh jarak jauh. Menurut kajian yang dijalankan oleh Likens dan rakannya, air hujan biasa mempunyai pH 5.2. Semasa tahun 1970-an dan 1980-an, apabila hujan asid paling parah, saintis mencatatkan paras pH serendah 2.1, kira-kira 1, 000 kali lebih berasid.

Ahli Geologi Kaya April mengkaji batu nisan yang dikeringkan oleh hujan asid. (Cassandra Willyard) Warisan hujan asid di rantau ini kelihatan jelas dalam kerak hitam di batu nisan di Madison Street Cemetery di Hamilton, New York. (Cassandra Willyard) Hujan asid mempercepat proses pelapukan. Tugu marmar ini, yang didirikan pada tahun 1850-an, telah mengalami cuaca buruk. Prasasti yang diukir di sisi lain monumen hampir tidak boleh dibaca. Pembuluh darah yang kelihatan di sisi tiang ini terdiri daripada mineral yang lebih tahan terhadap cuaca dan kesan hujan asid. (Cassandra Willyard) Hujan asam dapat mengubah batu kapur menjadi gipsum, mineral lembut yang menangkap kotoran. Transformasi ini terbukti dalam tampalan gelap di sepanjang bumbung Dewan Lathrop Universiti Colgate. (Cassandra Willyard) Perkuburan di Colgate University, sebuah kolej seni liberal kecil di Hamilton, New York. (Cassandra Willyard)

Hujan lebat menjejaskan banyak bahagian Amerika Syarikat, tetapi Timur Laut mengalami kerosakan yang paling ekologi. Pergunungan Adirondack terbukti sangat terdedah. Banyak tanah mengandungi kalsium karbonat atau mineral lain yang dapat meneutralkan hujan asid sebelum ia merebak menjadi tasik dan sungai. "Malangnya Adirondacks hampir tiada, " kata April. Akibatnya, tasik dan sungai cepat menjadi berasid, membunuh ikan dan haiwan akuatik lain.

Pada penghujung tahun 1970-an, para penyelidik meninjau 217 tasik di atas 2, 000 kaki di Adirondacks dan mendapati bahawa 51 peratus sangat berasid. Berita itu sangat muram bahawa saintis mula mencuba untuk membiak lebih banyak asid-toleran strain trout. Seorang pekerja New York State membandingkan kawasan itu hingga Death Valley. Satu dekad kemudian, satu kajian yang lebih besar yang merangkumi 849 tasik yang lebih tinggi daripada 1, 000 kaki mendapati bahawa 55 peratus sama ada sama sekali tidak hidup atau di ambang keruntuhan.

Sebagai bukti saintifik yang menghubungkan hujan asid ke pembebasan loji kuasa dan kerosakan ekologi, pertempuran meletus di kalangan industri, saintis dan alam sekitar. "Tahun 1980an adalah tempoh yang saya panggil sebagai 'perang hujan berasid, '" kata Likens. "Terdapat kontroversi yang buruk dan buruk." Ahli Alam Sekitar dari Greenpeace memanjat tembok api utama dan meletakkan sepanduk dalam demonstrasi; saintis memberi keterangan sebelum Kongres tentang hubungan antara pelepasan dan hujan asid, keterukan kesan, dan sama ada undang-undang yang dicadangkan akan memberi kesan; dan industri kuasa mempersoalkan sains dan berpendapat bahawa peraturan akan memacu kadar elektrik yang tinggi.

Kongres meluluskan beberapa pindaan kepada Akta Udara Bersih pada tahun 1990 yang memotong pelepasan sulfur dioksida melalui skim cap dan perdagangan. Matlamatnya adalah pengurangan sebanyak 50 peratus dalam pelepasan sulfur dioksida dari tahun 1980. Matlamat itu dicapai pada tahun 2008, dua tahun sebelum tarikh akhir, yang ditetapkan untuk 2010. Pengeluaran sulfur dioksida turun dari 17.3 juta tan pada tahun 1980 kepada 7.6 juta tan pada tahun 2008, kurang daripada 8.95 juta tan yang diperlukan pada tahun 2010.

Kesannya telah luar biasa. Doug Burns, seorang saintis dalam Penyiasatan Geologi AS di Troy, New York, yang mengarahkan Program Penilaian Pemendapan Asid Kebangsaan, mengatakan hujan yang jatuh di timur laut hari ini kira-kira separuh seperti berasid kerana pada awal tahun 1980-an. Akibatnya, perairan permukaan menjadi kurang ekosistem berasid dan rapuh mula pulih.

Di banyak tempat, bagaimanapun, pemulihan telah lambat. Para saintis sekarang tahu bahawa hujan asid bukan sahaja mengasapi tasik dan sungai, tetapi juga melegakan kalsium dari tanah hutan. Penurunan kalsium ini telah memberi kesan buruk kepada pokok, terutamanya maple gula dan merah muda. Hujan lebur menyerap kalsium dari jarum rempah merah, menjadikannya lebih mudah terkena kesejukan. Ia juga menyerap kalsium dan magnesium dari tanah, yang boleh menegaskan maple gula. Di samping itu, hujan asid membolehkan aluminium berkumpul di dalam tanah. Apabila pokok mengambil aluminium, akarnya boleh menjadi rapuh.

Beberapa penyelidik telah cuba menambah kalsium kembali ke hutan untuk mempercepat pemulihan. April kini terlibat dalam satu percubaan sedemikian di Adirondacks. Selama empat setengah tahun yang lalu, kalsium telah menembusi hanya 15 sentimeter atas tanah hutan. "Ia mengambil masa yang lama untuk [kalsium] untuk kembali ke tanah, " kata April, jadi ia tidak akan menjadi pembetulan yang cepat.

April ingin melihat sulfur dioksida dan pelepasan lain dikurangkan lagi. "Kami masih mempunyai hujan asid yang masuk, " katanya. "Beberapa tasik kelihatan seperti mereka mungkin bersedia untuk kembali, dan jika kita memotong pelepasan lebih banyak mereka akan."

Princeton University, Michael Oppenheimer, yang merupakan pemain utama dalam peperangan asid sebagai ketua saintis bagi kumpulan pemuliharaan Kumpulan Pertahanan Alam Sekitar, bersetuju. "Saya fikir sulfur dioksida dan nitrogen oksida perlu dihapuskan dengan berkesan, " katanya. "Kita harus menuju ke arah sifar dan melihat sejauh mana kita dapat."

Walaupun beberapa kesan hujan asid berlarutan, kebanyakan saintis menganggapnya sebagai cerita kejayaan alam sekitar. "Sains mengenal pasti masalah ini. Sains memberi garis panduan bagaimana untuk menyelesaikan masalah ini, "kata Likens. "Kejayaan kami mengambil tindakan sebagai masyarakat untuk menangani masalah ini."

Hujan Asid dan Ekosistem Kita