Acid deposition and acidification of waters in South Africa: status and prognoses given future climate change

Sur nedbør kan føre til forsuring av ferskvann og skade på fisk og andre organismer. Norge har vært hardt rammet av forsuring på grunn av utslipp av forurensende svovel- og nitrogenforbindelser i Europa, som blir transportert over store avstander via atmosfæren og ender som surt nedfall over naturområder. Sør-Afrika møter nå potensielt tilsvarende utfordringer. Kullkraftverk, som slipper ut svovel og nitrogen, er hovedkilden til elektrisitet, og med et økende energibehov bygges det nye kraftverk. Det finnes lite data på surt nedfall (som sur nedbør eller partikler) i Sør-Afrika, men de indikerer nivåer som er sammenlignbare med de som har vist seg å forårsake forsuring av jord og vann i Europa. Studier av effekter av forsuring på økosystemer er enda mer sjeldne. Hovedformålet med dette prosjektet var derfor å skaffe en oversikt over nivåer av surt nedfall og forsuringstilstand i bekker i ulike områder i Sør-Afrika, gjennom å samle nye data. Andre formål var å beregne tålegrenser (den maksimale mengden surt nedfall et gitt økosystem kan tåle uten at det gir skadelige effekter på organismene) og potensielle overskridelser av disse, og å modellere effekten av den samlede trusselen som klimaendringer og surt nedfall utgjør i de nærmeste tiårene. Tre områder ble valgt ut, det østre Highveld, Waterberg og det sørlige Western Cape. I hvert område ble det satt opp en overvåkingsstasjon for surt nedfall, og det ble foretatt prøvetaking av bekker for analyse av vannkjemi og bunndyrsammensetning. Områdene ble valgt ut for å representere en gradient i surt nedfall. Overvåkingsdelen av prosjektet er avsluttet, og dataanalysen pågår. Regnvannskjemien viser at forurensningsnivåene er høyest i Highveld og lavest i Western Cape. Beregningene av surt nedfall vil vise den totale forsuringsbelastningen systemene er utsatt for. Foreløpige analyser av bekkevannskjemien indikerer et spenn i forsuringsfølsomhet for ferskvann. I det mest forurensede Highveld-området er ingen av bekkene forsuret, men noen få kan sies å være i fare. Årsaken til dette er at jorda har høy evne til å bufre det sure nedfallet, slik at jorda blir forsuret i stedet for vannet. I det middels forurensede Waterberg-området er det noen forsurede bekker, og hovedandelen av de resterende bekkene er i faresonen. Mange av bekkene i Western Cape har en unik vannkjemi, med høye bidrag av sjøsalter og høye humusnivåer, som gir sterk naturlig forsuring. Det høye humusinnholdet ser ut til å være relatert til fynbos-vegetasjonen, som er spesiell for dette området. Prosjektet er et pionerarbeid på mange måter, ved at det samles inn data fra nye områder. Sammenhengen mellom bunndyr og vannkjemi i områder uten andre påvirkninger enn forsuring har også vært lite studert. Slike sammenhenger er basis for å kunne fastsette grenseverdier for forsuring for organismer. Undersøkelsen av bunndyr har også vist at flere av artene ikke har vært beskrevet før. Funnene i prosjektet er derfor av stor vitenskapelig interesse. Resultatene er imidlertid også svært relevante for miljøforvaltningen og politikere. Identifiseringen av sannsynlige forsuringsproblemer i Waterberg, nært ved et stort nytt kraftverk, indikerer at det haster å gjøre tiltak for å inkludere økosystemers følsomhet i utarbeidelsen av utslipps- og luftkvalitetspolitikk. I tillegg synliggjør følsomme systemer i nasjonale verneområder (Marakele og Garden Route nasjonalparker) viktigheten av at nye data på økosystemfølsomhet og effekter på biodiversitet blir samlet inn.

South Africa has both areas with high deposition of acidifying compounds and acid-sensitive terrain with vulnerable stream ecosystems. Future new sources of air pollution and future climate change pose a risk to such ecosystems. We will choose three regio ns in South Africa in which acid sensitive surface waters are likely to occur (or have been previously shown to occur). The regions will be chosen to represent present-day low, moderate, and high acid deposition loads. In each of the regions we will set u p a wet-deposition collector for precipitation and dry deposition samplers, using the equipment and protocols of the Atmospheric Chemistry Monitoring Network in Africa (IDAF Programme). We will collect streamwater samples from about 20-30 sites in each re gion, for major component chemistry and benthic invertebrates. Based on these new data we will calculate critical loads for each of the streams and exceedence under present-day acid deposition. We will use the well-established SSWC (steady-state water che mistry) and FAB (first-order acidity balance) methods (Henriksen and Posch 2001). Finally we will apply MAGIC, a dynamic process-oriented acidification model (Cosby et al. 1985, Cosby et al. 2001), to two sites to simulate acidification under future scen arios of acid deposition and climate change. This will be the first systematic study of freshwater acidification in South Africa, and the first projections of future status. The results will be sought published in international peer-reviewed scientific jo urnals. The project will involve young researchers and women scientists, contribute to education of students at all levels, and will produce outputs relevant for policy makers and the general public.