20世纪70年代和80年代肆虐的酸雨又卷土重来了,它曾导致树木和鱼类死亡,甚至溶解了华盛顿特区国家广场上的雕像,但这次情况有所不同。腐蚀性液体不再是工业硫排放产生的硫酸,而是硝酸,其来源不仅包括烟囱,还包括农业。
除了溶解水泥和石灰石、降低湖泊和溪流的pH值外,酸雨还会沥滤掉关键的土壤养分,损害植物,并释放出可能进入水生栖息地的有毒矿物质。为了首次解决这个问题,美国环境保护署通过了1990年的《清洁空气法修正案》,该法案在1990年至2008年间将发电厂的硫排放量减少了59%。然而,氮化合物的排放量下降幅度没有那么大。
总的来说,燃煤发电厂和机动车排放了美国大部分的氮氧化物,这是酸雨的原料。但其中很大一部分也来自农业部门,以氨(NH3)的形式存在,细菌可以在地面上将其转化为硝酸。主要原因之一是化肥生产,它利用大气中非活性氮气,通过所谓的哈伯-博世法将其转化为氨。南部集约化动物饲养场也产生氨。“农业越来越像一种集约化管理的工业运营,这正在造成严重的水、土壤和空气问题,”北卡罗来纳州立大学空气质量与环境技术教授 Viney P. Aneja 说。
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科学家们开始记录这些损害。新罕布什尔州白山国家森林公园哈伯德布鲁克实验森林的研究人员发现了硝酸雨的证据,这些酸雨似乎源于美国中西部上游地区的氮氧化物。他们报告说,这可能会降低某些树种(包括红云杉和糖枫)的耐寒性或抗逆性。同样,研究人员追踪到来自肯塔基州和田纳西州的氮氧化物飘向大雾山,在那里研究人员观察到了一些最严重的酸雨和森林衰退,纽约州米尔布鲁克的卡里生态系统研究所所长 William H. Schlesinger 说。
尽管美国可以收紧现有的清洁空气规则来应对大气氮排放,但该国既没有全面的法律,也没有足够的监测设备来监测牲畜和农场的此类排放。Schlesinger 认为,关于气候变化的全国性争论使得美国忽视了氮问题,他预测这将是下一个重大的环境问题。“这是人类扰乱全球生物地球化学循环并产生意想不到后果的又一个例子,”他说。
政府行动可以提供显著帮助:例如,欧盟在 1999 年通过了一项名为《哥德堡议定书》的酸化减排协议,在欧洲氮排放量减少了三分之一,而美国排放量在此期间一直保持不变。更糟糕的是,根据 2009 年《环境科学与技术》杂志上的一篇论文,从 1970 年到 2005 年,美国的氨排放量增加了 27%。
如果不加以干预,问题可能会恶化。预计到 2050 年,世界人口将从今天的 65 亿增加到 90 亿,这将给农业生产力以及随后的化肥使用带来压力。美国环保署科学顾问委员会的综合氮委员会于 6 月就环境中活性氮问题举行了一次公开电话会议,并生成了一份报告草案,其中详细说明了包括硝酸雨管理方案在内的细节。报告还讨论了监测大气排放的方法,这目前是氮控制环节中的薄弱环节。最终报告预计将于明年发布。