Высокий

Jul 13, 2023

Научные данные, том 10, Номер статьи: 339 (2023) Цитировать эту статью

647 Доступов

Подробности о метриках

Концепция критической нагрузки является важным научным руководством по контролю кислотных отложений. Это не только важная научная основа для определения целевых показателей сокращения выбросов в Европе, но и использованная в борьбе с загрязнением воздуха в Китае, особенно определение двух зон контроля. В настоящее время критические нагрузки серы и азота по-прежнему превышаются в Европе, Америке и Восточной Азии (в основном в Китае), и их необходимо постоянно обновлять для удовлетворения требований дальнейшего сокращения выбросов. Критические нагрузки Китая были рассчитаны и нанесены на карту в 2000-х годах, но они недостаточно точны из-за методологических ограничений и ограничений данных. Здесь мы представляем последние высококачественные критические нагрузки для Китая, основанные на базовых данных высокого разрешения о почве, растительности и осаждении основных катионов в атмосфере, а также на современных знаниях о важных параметрах. Наши данные, которые будут включены в GAINS-China, могут быть использованы для оценки экологических преимуществ сокращения выбросов азота и серы в Китае в региональном или национальном масштабе, а также для разработки стратегий смягчения последствий в будущем.

Кислотные отложения, состоящие (в основном) из отложений азота и серы, были одной из самых серьезных экологических проблем в Европе, Северной Америке и Восточной Азии с 1960-х годов1,2. Это остается важной экологической проблемой в некоторых развивающихся странах, таких как Индия и Бразилия, и там наблюдается растущая тенденция3. Азот и сера, попадающие в окружающую среду, могут привести к подкислению и эвтрофикации наземных и водных экосистем4. Было много сообщений о кислотных отложениях, приводящих к гибели рыбы и исчезновению лесов5,6,7. Чтобы эффективно контролировать воздействие кислотных выпадений на окружающую среду с минимальными затратами, была предложена концепция критических нагрузок, определяемая как максимальное количество кислотных выпадений, которое не приведет к повреждению почвы и поверхностных вод в долгосрочной перспективе8. Критические нагрузки определяются характером экосистемы (например, почва и растительность), отражая толерантность экосистемы к кислотным выпадениям. Критические нагрузки использовались для борьбы с выбросами азота и серы во всем мире даже в качестве основного научного руководства9,10,11. В Европе они использовались в переговорах по Второму протоколу по сере и Протоколу «множество загрязнителей и многократный эффект» в качестве научной основы для целей сокращения выбросов12. США также серьезно отнеслись к критическим нагрузкам, создав Научный комитет по критическим нагрузкам атмосферных выпадений (CLAD) для содействия разработке, сотрудничеству и обмену данными о критических нагрузках13. Несколько федеральных агентств, таких как Служба национальных парков (https://www.nps.gov/subjects/air/critical-loads.htm), применили критические нагрузки к методам сохранения экосистем. В настоящее время кислотные выпадения постепенно сокращаются в Европе и США за счет сокращения выбросов SO2 и NOX, но критические нагрузки все еще превышаются в приграничных районах (например, превышение критических нагрузок эвтрофикации произошло на 58% площади экосистем в Европе в 202014 г.; общая площадь любого превышения критической нагрузки в США в 2025 г. прогнозируется на уровне 4,8 млн км2)15. Поэтому Европа (www.icpmapping.org) и США (http://nadp.slh.wisc.edu) постоянно обновляют критические нагрузки, чтобы оценить выгоды от дальнейшего сокращения выбросов.

С конца 1970-х годов кислотные дожди постепенно стали одной из наиболее серьезных экологических проблем в Восточной Азии. А южный Китай является горячей точкой кислотных дождей в Восточной Азии1. Площадь, пострадавшая от кислотных дождей в Китае, когда-то превышала 30% территории страны16, а самые высокие влажные выпадения серы в Китае были значительно выше, чем в Европе и Северной Америке1,17,18. Чтобы научно оценить состояние кислотных отложений и определить направление сокращения выбросов, Дуан и др. впервые нанес на карту критические нагрузки в Китае9, которые затем были использованы при обозначении двух зон контроля (зона контроля кислотных дождей и зона контроля загрязнения диоксидом серы)19,20,21. В последние годы Китай приложил большие усилия по сокращению выбросов азота и серы, в основном для контроля за мелкими твердыми частицами (PM2,5), а кислотные отложения, по-видимому, были значительно сокращены в качестве сопутствующей выгоды16. Однако, основываясь на результатах Дуана и др., Чжао и др. обнаружили, что превышение критической нагрузки по сере в 2015 году оставалось на уровне 2,5 Мт, а по азоту — 1,1 Мт22. Кроме того, сокращение выбросов твердых частиц снижает толерантность экосистем к кислотным выпадениям, а сокращение содержания аммиака также приводит к неопределенности в контроле над кислотными выпадениями23. Таким образом, имеющиеся данные о критических нагрузках в Китае (автор: Дуан и др.9) не могут удовлетворить потребность в точной оценке воздействия кислотных осаждений в настоящее время в Китае. Что еще более важно, критические нагрузки Дуана и др. были нанесены на карту более двух десятилетий назад, поэтому точность и разрешение были ограничены базовыми данными и методами. Например, они рассчитали скорость денитрификации и выветривания почвы на основе типа почвы без локализованных параметров; Поглощение растительности грубо определялось в зависимости от типа растительности. Как правило, текущие данные о критических нагрузках имеют низкое пространственное разрешение и точность и больше не могут описывать новейшую ситуацию в экосистемах из-за изменений в отложениях, растительности и других факторах окружающей среды.