Teknik & Miljø / Oktober 2013 natur & miljø
Figur 1 (A) Poreluftens CO2-koncentration fra marts til oktober 2012 i en sandet kalkfri 4 m dyb umættet zone. Atmosfærens CO2-koncentration er blot 0,04%. (B) Porevandets pH og (C) indhold af H2CO3* (benævnt kulsyre i teksten) og summen af kulsyre og bikarbonat i samme profil i september 2012. Det grønne areal viser den del af vandets totale indhold af opløst CO2, som ved mødet med den forsurede zone 2 meter under terræn forhindres i at nå grundvandsmagasinet. Omregning af enheder: 1 mM CO2 = 1 mmol CO2/L = 44 mg CO2ækvivalenter/L = 12 mg C/L.
mødet med en del af den umættede zone, som fortsat er forsuret af syreregn. Syreregn dannes når kvælstof- og svovlforbindelser fra røggas reagerer med vand og ilt i atmosfæren. I Nordeuropa blev syreregn især et problem omkring 1965 på grund af et stigende forbrug af fossile brændsler. Syreregns pH var i Nordeuropa ofte mellem 4 og 4,5. I Europa regulerede man gennem 1990’erne røggas-emissioner, og det medførte en stærkt reduceret forekomst af syreregn. I andre regioner, for eksempel dele af Kina, er der aktuelle problemer med syreregn. Forsuring ned til 3-5 meter under terræn som følge af syreregn er i Danmark tidligere observeret i undersøgelser ved Grindsted og Klosterhede, begge eksempler på sandede kalkfrie aflejringer. Syren ophobes på sedimenterne via en række geokemiske processer. Derfor vil en zone forsuret af syreregn indeholde syren fra mange års sur regn, og det vil tilsvarende tage mange år, før syren er udvasket eller neutraliseret. Med det i baghovedet, er vores tolkning af resultaterne i Fig. 1B, at der under 1,5 m fortsat forekommer en forsuret zone, mens den overliggende øvre zone i dag er neutraliseret.
Kulsyre og syreregn Den forsurede zone og dermed den historiske syreregn reducerer transporten af CO2 fra atmosfæren til grundvandet. Ved lave pH (mindre end 5) består CO2-gas opløst i vand næsten udelukkende af kulsyre, H2CO3. For pH mellem 5 og 7 består opløst CO2 primært af summen af kulsyre og bikarbonat, HCO3. Når det infiltrerende porevand møder den forsurede zone, falder pH i porevandet. Resultatet er, at porevandets indhold af bikarbonat omdannes til kulsyre ved optagelse af en proton (H+). Den således dannede kulsyre vil efterfølgende afgasse til poreluften som CO2-gas, som derefter afgasser til atmosfæren. Processen er anskueliggjort i Fig. 1C. Indholdet af kulsyre alene er vist med lukkede symboler, mens summen af kulsyre og bikar-
bonat vises med åbne symboler. Vist på denne måde, er det grønne område lig koncentrationen af bikarbonat. Ved dybden to meter ses dermed et kraftigt fald i bikarbonat-koncentrationen, sammenfaldende med pH-faldet. Det grønne område viser således den del af porevandets totale indhold af CO2, som ved mødet med den forsurede zone forhindres i at nå grundvandsmagasinet. Optaget af CO2 til grundvandet ville altså være betydeligt højere end aktuelt, hvis syreregn ikke havde forårsaget en forsuret zone i jordprofilet.
Et blik fremad Vores undersøgelse peger på, at mulige fremtidige klimatiltag som øger koncentrationen af opløst CO2 i dyrkningslaget ikke umiddelbart vil medføre øget transport af CO2 til grundvandet: Det infiltrerende vands møde med en forsuret zone kan blokere for dette. Store dele af kloden har kalkfrie aflejringer med enten historiske eller aktuelle påvirkninger fra syreregn, dvs. forhold som ligner dem, vi har undersøgt i projektet CO2-GS. Og forhold der gør, at overførslen af CO2til grundvandet er og i mange år fremover vil være mindre end uden forsuring. Den viden er vigtig for tilrettelæggelsen af fremtidige klimatiltag. Links: www.co2gs.geus.net www.dx.doi.org/10.1038/scientificamerican1079-43
35