담수 산성화

Freshwater acidification
산성비 강수의 발생원 및 주기를 나타내는 다이어그램.

민물 산성화는 산성 투입물이 암석의 풍화, 산성 가스(예: 이산화탄소)의 침입 또는 호수 [1]내의 황산염 및 질산염과 같은 산성 음이온의 감소로 민물 체내에 유입될 때 발생합니다.담수 산성화는 주로 대기 침전물과 토양 침출물에서.[1] 물에 들어가는 황산화물x(SO)과 질소산화물x(NO)에 의해 발생하며 용해된 이산화탄소는 이산화탄소가 풍부한 토양을 통한 유출과 유사한 방식으로 담수에 유입될 수 있습니다.이러한 화합물을 포함하는 유출물은 산성화된 수소 이온과 무기 알루미늄을 동반할 수 있으며, 이는 해양 생물에게 독성이 있을 수 있다.산성비는 또한 담수 산성화에 기여한다.그것은 SO와x NO가 구름 속의 물, 산소,[2] 그리고 다른 산화제와 반응할 때 만들어집니다x.

담수 생태계 내 토양과 암반의 완충능력은 물의 산성화에 기여할 수 있다.각 담수 저장소는 pH의 변화에 저항할 수 있는 용량을 가지고 있지만 저장소로 산을 과도하게 주입하면 완충 능력이 저하되어 결과적으로 물이 [1]더 산성화될 수 있습니다.대기 중2 CO의 증가는 물에 녹는 양이 많을수록 [3]더 산성화되면서 담수 산도에 영향을 미친다.담수 [4]생태계의 다양한 탄소 플럭스 때문에 인공2 CO의 영향을 정량화하기는 어렵다.담수 산성화의 증가는 다양한 수생 생물에게 해롭다.그럼에도 불구하고, pH가 감소하는 오대호를 포함한 많은 담수 시스템이 있다. 아마도 대기 중의 CO 축적 때문일2 것이다.

담수 대 해양 산성화

인공2 CO와 해양 산성화 사이의 관계에 대한 기본적인 요약.

해양과 대기는 지속적으로 엄청난 양의2.[5] 이산화탄소를 교환하고 있다. 지난 80만 년 동안 대기 중의 CO2 농도는 부피로 환산하면 약 172-300ppmv에 [5]머물렀다.최근 인위적인 CO2 배출이 증가하면서 이 [5]수치는 2009년에는 387ppmv로 증가했다.2000-2008년 인공 CO의2 26%가 [5]바다에 흡수되었다.CO는2 해양 pH에 영향을 미치는 주요 요인이지만 다른 요인도 [5]한몫한다.물에 녹았을 때2, CO는 탄산염 [5]화학에 주로 영향을 미치는 약한 산 역할을 합니다.용존 CO는2 중탄산 이온(HCO3−), 용존 무기 탄소(CT)의 농도를 높이고 pH를 [5]낮춘다.바다와 마찬가지로 담수체도 대기2 중의 이산화탄소를 흡수하여 pH를 [6]낮춘다.CO2 외에 담수 저장소의 pH 값은 산성비, 영양소 유출 및 인공 오염 [6]물질에 의해 변화한다.담수는 바닷물과 같은 메커니즘으로 CO를 차지하지만2, 유역 암석의 차이와 염분 [6]농도 감소로 인해 담수 알칼리도는 바닷물보다 훨씬 더 가변적이다.이 소금 완충기가 없으면 바닷물보다 담수의 pH 변화가 더 두드러지는 경향이 있다.담수 시스템에서 새로 방출된+ H 이온은 바닷물만큼 많은 중탄산염(HCO3−) 이온에 의해 완충되지 않습니다.따라서, 민물 생물군은 해수 생물군보다 진화적 pH 내성이 더 높은 경향이 있다.

원인들

CO2

이산화탄소는 물과 반응하여 다음과 같은 평형을 통해 탄산, 중탄산염, 탄산염 및 산성 양성자를 형성합니다.

CO2 + HO2 h23 HCO h3− HCO + H+ co32− CO + 2 H+

탄산 해리는 용액의 pH를 감소시킨다.해리 정도는 용액의 전체 화학 작용에 의해 제어되며, 특히 알칼리성과 온도가 주요 제어 요인입니다.지난 세기에 일부 담수 생태계에서 담수 [5]산성화에 기여하는 인위적인 영향으로 PCO가2 분명히 증가했다.이산화탄소의 다양한 원천과 주변 경관, 기후, 존재하는 유기체, 물의 화학 및 생물학적 과정(예: 광합성,[6] 호흡)과 같은 많은 요인들로 인해 담수에서 pCO2(부분 압력)가 증가하는 역할을 정량화하는 것은 종종 어렵다.담수에 존재하는 무기 탄소의 지배적인 종은 pH 지표가 될 수 있으며, 이는 이산화탄소가 담수 표면에32- 용해되면2 반응하여 [6]탄산을 형성하기 때문에 기본 물에는 더 많은 CO가 존재하고 산성 물에는 활성2 CO가 존재할 수 있습니다.수역에 흡수되는 대기 중 CO가 증가하는2 전반적인 추세에 따라 이산화탄소 수치는 매일 계절에 따라 [7]변동한다.

SO와xx No

담수 산성화의 또 다른 주요 요인 중 두 가지는 황산화물과 질소산화물이다.지난 2세기 동안 화석연료의 빠른 연소는 담수 생태계의 산성화에 크게 기여했다.황산염 배출이 1970년대에 최고조에 달하고 10년 [8]후 질소가 배출되면서 국제 협력과 환경 법으로 인해 최근 수십 년간 SO와x NO가 감소했습니다x.산성 투입량 증가에 따른 유출물의 황산염 농도 증가는 염기성 양이온 런오프의 증가와 중탄산염의 감소와 맞물려 [9]수계에서의 산성화 효과를 창출한다.산성비는 토양의 점토 입자에 스며들어 반응하며, 이로 인해 알루미늄이 인근 수역으로 침출됩니다.따라서 pH 수준이 감소하면 알루미늄 수준이 증가합니다.높은 수준의 알루미늄은 또한 인간의 식수를 오염시킬 수 있으며 이는 여러 가지 [10]건강 질환을 유발할 수 있다.이것은 해양 생물종과 그들의 환경에 유해한 환경을 만들어 종의 멸종, 개체수의 감소, 그리고 전반적인 생물 다양성의 감소를 초래할 수 있다.육지 생태계에 투입되는 자연 상태의 질소는 대부분 식생에 이용된다.그러나, 많은 양이 식생에 의해 모든 질소를 흡수할 수 있는 것은 아니기 때문에, 초과분은 질산염의 형태로 유출되어 씻겨 내려갑니다.질산염은 황산염과 같은 방식으로 산성화에 기여한다.

버퍼링 용량

캐나다 대서양을 묘사한 지도.

생태계의 완충능력은 그들이 pH의 변화에 저항하는데 도움을 주며, 시스템이 이것을 결여하면, 그것은 담수의 산성화를 초래할 수 있다.예를 들어, 캐나다의 대서양 지역은 북아메리카 동부에서 산 퇴적 속도가 가장 낮지만 [11]대륙에서 산성이 가장 높은 물을 가지고 있습니다.이는 지역 기반암의 완충능력이 낮고 [11]습지 근처에서 생산된 천연 유기산이 첨가되었기 때문이다.특히 남서부와 동부 Nova Scotia에서는 유기산도가 높고 완충력이 낮으며 산증착력이 높아 지표수 pH와 산중화능력([11]ANC) 값이 매우 낮다.대서양 지역 대부분에서 화강암과 셰일 암반이 발견되는데, 완충재는 [11]매우 적다.따라서 저버퍼링 물질로 형성된 토양과 이 물질에서 배출되는 물은 저산 [11]퇴적 하에서도 산성화되기 쉽다.어떤 종들은 그들의 환경에서 낮은 pH 수치를 견딜 수 있다.예를 들어 개구리와 횃대는 pH 4를 견딜 수 있습니다.이것은 이 종들이 그들의 수중 환경에서 산성 퇴적물에 영향을 받지 않게 하고, 이러한 조건에서 생존할 수 있게 한다.하지만, 조개와 달팽이와 같은 대부분의 수생 생물들은 성장과 생존에 부정적인 영향을 미치는 낮은 pH 수치를 견디지 못합니다.산성도가 높으면 두꺼운 껍데기를 악화시켜 [12]포식자로부터 보호하는 데 좋지 않습니다.

수생생태계에 미치는 악영향

이 연못은 스페하눔이 넘쳐나는 것을 보여준다.

담수 생태계의 산성화는 이러한 생태계에 중대한 부정적인 영향을 미칠 수 있다.담수 산성화의 결과로 인한 pH의 변화는 개별 유기체에 생리적 도전을 가하고, 토종 생물 다양성을 감소시킬 수 있으며, 생태계 구조와 기능을 완전히 바꿀 수 있다.거시역동물과 대형 척추동물은 모두 산성화에 특히 민감하다; 이 종들은 산성화된 [9]조건에서 더 높은 사망률과 낮은 번식률을 보인다.이 종들은 살기 좋은 pH를 유지하기 위해 그들의 신체 조건의 완충에 더 많은 에너지를 소비해야 하기 때문에, 사냥, 은신처, [9]번식과 같은 과정에 대한 에너지 소비를 제한해야 한다.산화된 [9]담수에서는 배아발달, 즉 종의 성공도 저해된다.반대로, 조류는 산성화된 환경에서 훨씬 더 성공적이며, 다른 종들보다 빨리 이러한 서식지를 지배할 수 있습니다.

대부분의 산성 담수 저수지에서 이끼와 [9]조류의 발육이 증가할 것이다.특히, 주머니뼈의 풍부함이 증가하는 것을 흔히 볼 수 있다.Sphagnum은 담수 내에서 H를 염기성 양이온과 교환할+ 수 있는 높은 용량을 가지고 있다.두꺼운 구상층은 지표수와 침전물 사이의 교환을 제한하여 생태계의 영양 순환을 감소시키는 데 기여합니다.

산성화 저감

담수의 산성화를 교정할 수 있는 과정이 있다.리밍은 이러한 시스템에 탄산칼슘3(CaCO)을 첨가하는 방법 중 하나입니다.강에 추가되었을 때, 일부에서는 야생 생물에게 긍정적인 영향을 미쳐 물고기와 산에 민감한 무척추동물의 [13]수가 증가했습니다.하지만, 이러한 영향은 다양하며, 다른 연구들은 무척추동물의 풍부함이 감소했다는 결과를 보여주었다.지난 20년간 산성비와 산성 수역의 큰 감소는 인공 배출, 특히x SO와x [14]NO에 대한 정부 규제의 직접적인 결과였다.

레퍼런스

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