Av Chris McGann
Uppdaterad 24 mars 2022
Mr_Twister/iStock/GettyImages
När de flesta tänker på pH föreställer de sig att testa poolvatten eller använda rengöringsprodukter. I verkligheten har pH-förändringar i naturliga ekosystem långtgående konsekvenser för alla former av liv – från höga träd till mikroskopiska mikrober. Vetenskapen bakom dessa förändringar är avgörande för miljöskydd och resursförvaltning.
pH-skalan går från 0 till 14, där 7 representerar neutral. Värden under 7 anger surhet och över 7 anger alkalinitet. Extrem surhet eller alkalinitet kan vara dödligt, men det största problemet för ekosystemen är det låga pH-värdet i regnvatten och avrinning, vilket kan skada växter, fiskar och de organismer som stöder dem.
Surt regn är särskilt destruktivt för träd och annan vegetation. När sur nederbörd kommer i kontakt med jord frigörs aluminiumjoner som läcker ut viktiga näringsämnen som kalcium och magnesium. Denna näringsförlust hämmar rotfunktionen, vilket begränsar en växts förmåga att absorbera vatten och viktiga mineraler. Följaktligen blir träd förkrympta, mer mottagliga för skadedjur och sjukdomar och i slutändan svagare när det gäller att motstå miljöpåfrestningar. I vattensystem bryter försurat vatten ned växtliv under vatten, och eroderar basen av näringsvävar som stödjer fiskar och andra organismer.
Fisk är mycket känslig för pH-förändringar eftersom surhet stör den känsliga balansen av joner i deras blod och vävnader, särskilt natrium och syre. Sura tillstånd försämrar gälfunktionen, vilket minskar en fisks förmåga att reglera jonbytet. Toleransen varierar beroende på art:bäckröding kan överleva pH så lågt som 5,0, medan småmunig bas börjar lida vid pH 6,0. Även när fiskar överlever kan kronisk surhet hämma tillväxten, minska reproduktiv framgång och minska konkurrenskraften för mat. Dessutom är fiskägg ömtåliga; U.S. Environmental Protection Agency rapporterar att ägg inte kläcks när det omgivande vattnets pH sjunker till 5,0 eller lägre.
Mikrober utgör grunden för akvatiska ekosystem. Surt vatten kan decimera populationer av nyckelorganismer som majflugor, vars larver är beroende av natriumnivåer för att överleva. När majflugans populationer minskar, möter rovdjur - inklusive fiskar - matbrist, vilket kan orsaka kaskadnedgångar i hela näringsväven. Denna störning kan förändra samhällssammansättningen och minska den biologiska mångfalden.
Surt regn kommer från naturliga processer som vegetationsförfall och vulkanutbrott, men mänskliga aktiviteter - särskilt förbränning av fossila bränslen - är den dominerande källan. Utsläpp av svaveldioxid (SO₂) och kväveoxider (NOₓ) reagerar med luftfuktighet och bildar svaga syror. Nederbörd levererar sedan dessa syror till land och vatten, vilket sänker pH och skadar ekosystemen. I USA är kraftverk och fordon de ledande bidragsgivarna till atmosfärisk surhet.
Medan surt regn påverkar utbredda områden, utgör sur mindränering (AMD) ett lokalt men allvarligt hot. Vatten som rinner genom övergivna eller aktiva kolgruvor kan reagera med sulfidmineraler och producera svavelsyra. AMD försurar snabbt närliggande vattendrag och sjöar, ofta till pH-värden som är obeboeliga för fiskar och vattenväxter. Begränsande insatser – som att lägga till kalksten eller andra alkaliska ämnen – kan höja pH och minska surheten, men dessa behandlingar är kostsamma och eliminerar inte metallföroreningar som också skadar vattenlevande organismer.
