Уменьшение выбросов также имеет негативные последствия
Снижение промышленных выбросов за последние 20 лет в больших частях Европы и Северной Америки уменьшило загрязнение атмосферы, а вслед за этим — почв и воды во многих природных зонах. Ученые из Центра Гельмгольца по исследованию окружающей среды (UFZ) в журнале Global Change Biology продемонстрировали, что это положительное развитие может иметь негативные последствия для этих регионов. Согласно их выводам, снижение концентраций нитратов в прибрежных почвах вокруг притоков водохранилищ ответственно за увеличение выбросов растворенного органического углерода (DOC) и фосфата, а также за ухудшение качества воды. Для питьевых водохранилищ это может создать значительные проблемы в отношении очистки воды.
Долгосрочные измерения за последние 20 лет ясно показывают, что в Германии в среднем на 35 мг меньше атмосферного азота попадало в почвы на квадратный метр в год. Согласно исследованиям ученых UFZ, это приводит к уменьшению поступления нитрата в ручьи и водохранилища на 0.08 мг на литр в год. «В ряде природных зон, не затронутых или слабо затронутых промышленностью и сельским хозяйством, со временем установятся условия, близкие к доиндустриальным», — говорит гидрогеолог UFZ д-р Андреас Музольфф.
О том, что это положительное развитие может иметь негативные последствия, стало ясно при изучении причин коричневой окраски воды в водохранилищах, все чаще наблюдаемой в Германии, Северной Европе и Северной Америке. При проверке гипотез ученые отметили, что эта окраска сильно коррелирует со снижением концентраций нитратов в прибрежных почвах. Наличие нитрата в прибрежных заболоченных землях обеспечивает связывание углерода, фосфата и металлов с окисленным железом. Снижение уровня нитратов позволяет восстановить соединения железа, что приводит к мобилизации ранее адсорбированных веществ в водотоки.
В чуть менее 40% из 110 изученных притоков питьевых водохранилищ ученые обнаружили значительный рост концентраций DOC — в среднем на 0.12 мг на литр в год. Наиболее значительный рост отмечен в природных, лесных районах, где концентрация нитратов в воде была менее 6 мг на литр. Концентрации фосфата также значительно растут в более чем 30% притоков. Расчетное среднее увеличение на 7 мкг на литр в год способствует росту водорослей и проблематично для качества воды. Есть свидетельства, что мобилизуются не только DOC и фосфат, но и адсорбированные металлы, такие как мышьяк, ванадий, цинк и свинец.
«Мы решаем одну проблему, делая воздух чище, но, в свою очередь, создаем другую проблему в иных областях», — объясняет неожиданный эффект биолог д-р Йорг Титтель, руководитель проекта в UFZ. «Ни одно из растворенных веществ не является токсичным при такой низкой концентрации, и они в значительной степени удаляются при очистке воды. Однако очистка воды становится дороже».
Гипотеза была подтверждена на двух масштабах: при оценке данных для малого водосбора площадью 1.7 км² в Рудных горах и при анализе 110 водотоков, впадающих в 36 питьевых водохранилищ. Наблюдаемый рост DOC тесно коррелировал с уменьшением количества нитрата в воде.
«Исследование помогает сосредоточить будущие исследования на соответствующих процессах и спланировать полевые эксперименты, которые улучшат базу для принятия решений в отношении конкретных мер», — говорит Андреас Музольфф.