In der ersten Umfrage dieser Art untersuchten die Forscher Langzeitaufzeichnungen von Alkalinitätstrends in 97 Bächen und Flüssen von Florida bis New Hampshire.
Menschliche Aktivitäten verändern die Grundchemie vieler Flüsse im Osten der USA mit potenziell schwerwiegenden Konsequenzen für die städtische Wasserversorgung und die aquatischen Ökosysteme. Dies ergab eine von der University of Maryland durchgeführte Studie.
In der ersten Umfrage dieser Art untersuchten die Forscher Langzeitaufzeichnungen von Alkalinitätstrends in 97 Bächen und Flüssen von Florida bis New Hampshire. Über einen Zeitraum von 25 bis 60 Jahren waren zwei Drittel der Flüsse deutlich alkalischer und keiner saurer geworden.
Die Alkalinität ist ein Maß für die Fähigkeit von Wasser, Säure zu neutralisieren. Darüber hinaus kann es Ammoniak-Toxizität und Algenblüten verursachen, die Wasserqualität beeinträchtigen und Wasserlebewesen schädigen. Durch die Erhöhung der Alkalität wird das Trinkwasser gehärtet, die Abwasserentsorgung erschwert und die Versalzung des Süßwassers verschärft.
Paradoxerweise sind höhere Säurewerte in Regen, Boden und Wasser, die durch menschliche Aktivitäten verursacht werden, die Hauptursachen für diese Veränderungen in der Flusschemie, sagte Associate Professor Sujay Kaushal von der University of Maryland. Der Geologe Kaushal ist der Hauptautor einer Studie, die am 26. August in der Online-Ausgabe der Fachzeitschrift Environmental Science and Technology veröffentlicht wurde.
Die Forscher gehen davon aus, dass saurer Regen, ein Nebenprodukt der Verbrennung fossiler Brennstoffe, saurer Abfluss aus dem Bergbau und landwirtschaftliche Düngemittel die Auflösung von Oberflächen beschleunigen, die von Natur aus reich an alkalischen Mineralien sind. Bei einem Prozess, der als chemische Verwitterung bekannt ist, frisst die Säure Kalkstein, andere Karbonatgesteine und sogar Beton Gehsteige ab und löst alkalische Partikel auf, die sich in Bächen und Flüssen abwaschen.
Wissenschaftler haben die Auswirkungen einer verstärkten chemischen Verwitterung in kleinen Bergbächen untersucht, die von Säureabfluss befallen sind, wobei der Prozess tatsächlich dazu beitragen kann, den pH-Wert der Bäche wieder auszugleichen. Die Forscher haben sich bislang jedoch nicht mit den akkumulierten Alkalinitätswerten in den Unterläufen zahlreicher wichtiger Flüsse befasst und mögliche Ursachen untersucht, so Kaushal.
"Es ist wie Flüsse auf Rolaids", sagte Kaushal. „Wir haben einige natürliche Antazida in Wassereinzugsgebieten. In Quellgewässern kann das gut sein. Wir sehen aber auch Antazida-Verbindungen, die flussabwärts zunehmen. Und diese Standorte sind nicht sauer, und Algen und Fische können empfindlich auf Änderungen der Alkalität reagieren. “
Die Alkalinität ist in den letzten Jahrzehnten in Flüssen gestiegen, die Washington, DC, Philadelphia, Baltimore, Atlanta und andere Großstädte mit Wasser versorgen, berichteten die Forscher. Betroffen sind auch Flüsse, die in Gewässer münden, die bereits durch übermäßiges Algenwachstum geschädigt sind, wie die Chesapeake Bay.
Das Ausmaß der Veränderung ist „erstaunlich. Das habe ich nicht erwartet “, sagte der bekannte Ökologe Gene Likens, ein Mitentdecker des sauren Regens aus dem Jahr 1963, der bei dieser Untersuchung mit Kaushal zusammengearbeitet hat.
"Dies ist ein weiteres Beispiel für die weitverbreitete Auswirkung menschlicher Einflüsse auf natürliche Systeme, die meiner Meinung nach zunehmend besorgniserregend ist", sagte Likens, ein von der Universität Connecticut anerkannter Forschungsprofessor und Gründungsdirektor des Cary Institute of Ecosystem Studies. "Die Politik und die Öffentlichkeit denken, dass saurer Regen verschwunden ist, aber nicht."
Ab Mitte der 1990er Jahre, nachdem der Kongress das Gesetz über saubere Luft geändert hatte, haben neue Bundesvorschriften die Luftschadstoffe reduziert, die sauren Regen verursachen. "Es kann sein, dass dies nicht nur Bergbau und Landnutzung sind, sondern auch Auswirkungen von saurem Regen", sagte Kaushal. „Das Problem des sauren Regens nimmt ab. Mittlerweile gibt es diese verzögerten Auswirkungen der Flussalkalisierung in einer großen Region der USA. Wie viele Jahrzehnte wird die Flussalkalisierung anhalten? Wir kennen die Antwort wirklich nicht. "
Das Team konzentrierte sich auf östliche Flüsse, die häufig wichtige Trinkwasserquellen für dicht besiedelte Gebiete sind und über jahrzehntelange Aufzeichnungen zur Wasserqualität verfügen. Ein großer Teil der östlichen USA wird auch von porösen, alkalischen Kalksteinen und anderen Carbonatgesteinen unterlegt, wodurch die Region anfälliger für die von den Forschern festgestellten Veränderungen in der Wasserchemie ist. Dies gilt insbesondere in den Appalachen, wo Böden dünn sind, steile Hänge Erosion verursachen und saurer Regen aus der Schornsteinindustrie einen großen Einfluss auf Wälder und Bäche hatte.
Die Wasseralkalität hat in Gebieten, die von Karbonatgesteinen unterlegt sind, in hohen Lagen und in Gebieten mit starker saurer Niederschlagsmenge oder starker Entwässerung am schnellsten zugenommen. Die Forscher fanden auch heraus, dass die chemische Verwitterung dieser Karbonatgesteine die Kohlenstoffbelastung in Flüssen und Bächen erhöht, was mit einem Anstieg des Kohlendioxidgehalts in der Atmosphäre einhergeht.
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