Влияние кислотных осадков на биосферу. Кислотные осадки оказывают вредное воз¬действие не только на отдельные предмет или живые сущест¬ва, но и на их совокупность. В природе и в окружающей сре¬де образовались сообщества растений и животных, между ко¬торыми, как и между живыми и неживыми организмами, су¬ществует постоянный обмен веществ.
Эти сообщества, кото¬рые можно также называть экологической системой, обычно состоят из четырех групп: неживые объекты, живые организ¬мы, потребители и разрушители. Влияние кислотности в первую очередь сказывается на со¬стоянии пресных вод и лесов. Обычно воздействия на сообще¬ства бывают косвенными, т.е. опасность представляют не са¬ми кислотные осадки, а протекающие под их влиянием про¬цессы (например, высвобождение алюминия). В определен¬ных объектах (почва, вода, ил и т.д.) в зависимости от кис¬лотности могут возрасти концентрации тяжелых металлов, так как в результате изменения рН изменяется их раствори¬мость.
Через питьевую воду и животную пищу, например, через рыбу в организм человека также могут попасть токсич¬ные металлы.
Если под действием кислотности изменяются строение почвы, ее биология и химия, то это может привести к гибели растений (например, отдельных деревьев). Обычно эти косвенные воздействия не являются местными и могут влиять на расстоянии нескольких сотен километров от источ¬ника загрязнения. Косвенные воздействия. Воздействия на леса и пашни. Кислотные осадки воздействуют либо косвенным путем; через почву и корневую систему, либо непосредствен¬но (главным образом на листву). Подкисление почвы опреде¬ляется различными факторами.
В отличие от вод почва обла¬дает способностью к выравниванию кислотности среды, т.е. до определенной степени она сопротивляется усилению кис¬лотности. Попавшие в почву кислоты нейтрализуются, что ведет к сохранению существенного закисления. Однако наря¬ду с естественными процессами на почвы в лесах и на паш¬нях воздействуют антропогенные факторы. Химическая стабильность, способность к выравниванию, склонность почв к закислению изменчивы и зависят от каче¬ства подпочвенных пород, генетического типа почвы, способа ее обработки (возделывания), а также от наличия поблизости значительного источника загрязнений (рис. 23). Кроме того, способность почвы сопротивляться влиянию кислотности за¬висит от химических и физических свойств подстилающих слоев.
Косвенные воздействия проявляются по-разному. Напри¬мер, осадки, содержащие соединения азота, некоторое время способствуют росту деревьев, так как снабжают почву пита¬тельными веществами.
Однако в результате постоянного по¬требления азота лес им перенасыщается. Тогда увеличивается вымывание нитрата, что ведет к закислению почвы. Во время выпадения осадков вода, стекающая с листьев, содержит больше серы, калия, магния, кальция и меньше нитрата и аммиака, чем вода осадков, что приводит к увели¬чению кислотности почвы. В результате этого возрастают по¬тери необходимых для растений кальция, магния, калия, что ведет к повреждению деревьев. Поступающие в почву ионы водорода могут замещаться находящимися в почве катионами, в результате чего проис¬ходят либо выщелачивание кальция, магния и калия, либо их седиментация в обезвоженной форме.
Далее возрастает также мобильность токсичных тяжелых металлов (марганец, медь, кадмий и др.) в почвах с низкими значениями рН. Растворимость тяжелых металлов также сильно зависит от рН. Растворенные и вследствие этого легко поглощаемые растениями тяжелые металлы являются ядами для растений и могут привести к их гибели.
Широко известно, что алюми¬ний, растворенный в сильнокислой среде, ядовит для живу¬щих в почве организмов. Во многих почвах, например, в се¬верных умеренных и бореальных лесных зонах, наблюдается поглощение более высоких концентраций алюминия по сравнению с концентрациями щелочных катионов. Хотя многие виды растений в состоянии выдержать это соотношение, од¬нако при выпадении значительных количеств кислотных осадков отношение алюминий/кальций в почвенных водах настолько возрастает, что ослабляется рост корней и создает¬ся опасность для существования деревьев.
Происходящие в составе почвы изменения могут преобра¬зовать состав микроорганизмов в почве, воздействовать на их активность и тем самым повлиять на процессы разложения и минерализации, а также на связывание азота и внутреннее закисление. Так, например, гибель лесов в Средней и Запад¬ной Европе произошла главным образом под влиянием кос¬венных воздействий. Почти полностью погибли леса на площа¬ди в несколько сотен тысяч гектаров.
В Венгрии, согласно исследованиям экологов, погибло бо¬лее 10% дубов в северном горном массиве. Большей частью это происходит из-за извлечения тяжелых металлов в результате закисления лес¬ных почв. Алюминий и различные тяжелые металлы непос¬редственно воздействуют на живые существа, но могут также изменить структуру почвы и ее способность обеспечивать пи¬тательными веществами. Вероятной причиной омертвения дубов является разруше¬ние прикрепляющихся к корневой системе грибов Mikorrhiza.
Эти грибы находятся в симбиозной связи с отдельными вы¬сшими растениями (например, с дубом); присоединяясь к разветвленной корневой системе, они в несколько раз увели¬чивают ее способность впитывать питательные вещества. Для грибов Mikorrhiza характерна очень большая чувствитель¬ность к кислотности. Тенденция к их сокращению и гибели в последние годы находится в непосредственной связи с выми¬ранием дубов. Аналогичная ситуация сложилась с очень ре¬дким, находящимся под охраной растением, — орхидеей.
Со¬гласно исследованиям венгерских экологов, они в определен¬ных местах полностью исчезли или значительно поредели. Дальнейшую озабоченность вызывает то, что в результате гибели наиболее чувствительных к закислению существ (мик¬роорганизмы почвы, грибы, дубы) в структуре материального и энергетического баланса живых сообществ могут произойти неблагоприятные изменения, и в конечном итоге сам человек также пострадает из-за происходящих при этом необратимых процессов.
Обрабатываемые земли (пашни) находятся в несколько ином положении по сравнению с естественными лесными сис¬темами. Причиной повышения кислотности обрабатываемых земель в первую очередь является шир.