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Nov 29, 2023

Dati scientifici, volume 10, numero articolo: 339 (2023) Citare questo articolo

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Il concetto di carico critico è un'importante linea guida scientifica per il controllo della deposizione acida. Non si è trattato solo di una base scientifica fondamentale per determinare gli obiettivi di riduzione delle emissioni in Europa, ma è stata utilizzata anche nel controllo dell'inquinamento atmosferico in Cina, in particolare per la designazione di due zone di controllo. Attualmente, i carichi critici di zolfo e azoto vengono ancora superati in Europa, America e Asia orientale (principalmente in Cina) e devono essere continuamente aggiornati per soddisfare le richieste di ulteriori riduzioni delle emissioni. I carichi critici della Cina sono stati calcolati e mappati negli anni 2000, ma non sono sufficientemente accurati a causa di limitazioni metodologiche e di dati. Qui presentiamo gli ultimi carichi critici di alta qualità per la Cina, basati su dati di base ad alta risoluzione su suolo, vegetazione e deposizione di cationi base atmosferici, e conoscenze aggiornate su parametri importanti. I nostri dati, che saranno inclusi in GAINS-China, potranno essere utilizzati per valutare i benefici ecologici della riduzione di azoto e zolfo in Cina su scala regionale o nazionale e per sviluppare strategie di mitigazione in futuro.

La deposizione acida, costituita (principalmente) da deposizione di azoto e deposizione di zolfo, rappresentava uno dei problemi ambientali più gravi in ​​Europa, Nord America e Asia orientale sin dagli anni '601,2. Rimane un importante problema ambientale in alcuni paesi in via di sviluppo come India e Brasile, e sta mostrando una tendenza in aumento3. L'azoto e lo zolfo depositati nell'ambiente possono provocare l'acidificazione e l'eutrofizzazione degli ecosistemi terrestri e acquatici4. Sono stati segnalati numerosi casi di deposizione acida che ha portato alla moria dei pesci e al declino delle foreste5,6,7. Al fine di controllare efficacemente gli impatti ambientali della deposizione acida a un costo minimo, è stato proposto il concetto di carico critico, definito come la quantità massima di deposizione acida che non causerebbe danni al suolo e alle acque superficiali nel lungo termine8. I carichi critici sono determinati dalla natura dell'ecosistema (ad esempio, suolo e vegetazione), riflettendo la tolleranza dell'ecosistema alla deposizione acida. I carichi critici sono stati utilizzati per l’abbattimento dell’azoto e dello zolfo in tutto il mondo, anche come guida scientifica primaria9,10,11. In Europa, sono stati utilizzati nei negoziati del Secondo Protocollo sullo zolfo e del Protocollo “multi-inquinante, multi-effetto”, come base scientifica per gli obiettivi di riduzione delle emissioni12. Anche gli Stati Uniti hanno preso sul serio i carichi critici, istituendo il Critical Loads of Atmospheric Deposition Science Committee (CLAD) per promuovere lo sviluppo, la collaborazione e la condivisione dei dati sui carichi critici13. Diverse agenzie federali, come il National Park Service (https://www.nps.gov/subjects/air/critical-loads.htm), hanno applicato carichi critici alle pratiche di conservazione degli ecosistemi. Attualmente, la deposizione acida sta gradualmente diminuendo in Europa e negli Stati Uniti attraverso la riduzione di SO2 e NOX, ma i carichi critici vengono ancora superati nelle aree di confine (ad esempio, i superamenti dei carichi critici per l’eutrofizzazione si sono verificati sul 58% dell’area dell’ecosistema in Europa in 202014; si prevede che l’area totale di qualsiasi superamento del carico critico negli Stati Uniti nel 2025 sarà di 4,8 milioni di km2)15. Pertanto, l’Europa (www.icpmapping.org) e gli Stati Uniti (http://nadp.slh.wisc.edu) aggiornano continuamente i carichi critici per valutare i benefici di un’ulteriore riduzione delle emissioni.

Dalla fine degli anni ’70, le piogge acide sono gradualmente diventate una delle questioni ambientali più preoccupanti nell’Asia orientale. E la Cina meridionale è un punto caldo per le piogge acide nell’Asia orientale1. L’area interessata dalle piogge acide in Cina una volta superava il 30% della superficie terrestre nazionale16, e la più alta deposizione umida di zolfo in Cina era significativamente superiore a quella di Europa e Nord America1,17,18. Al fine di valutare scientificamente lo stato della deposizione acida e guidare la riduzione delle emissioni, Duan et al. hanno prima mappato i carichi critici in Cina9, che sono stati poi utilizzati nella designazione di due zone di controllo (zona di controllo della pioggia acida e zona di controllo dell'inquinamento da anidride solforosa)19,20,21. Negli ultimi anni, la Cina ha compiuto grandi sforzi per ridurre le emissioni di azoto e zolfo, principalmente per il controllo del particolato fine (PM2,5), e la deposizione acida sembra essere stata notevolmente attenuata come co-beneficio16. Tuttavia, sulla base dei risultati di Duan et al., Zhao et al. hanno riscontrato che il superamento del carico critico dello zolfo è rimasto pari a 2,5 Mt nel 2015, e quello dell’azoto è stato pari a 1,1 Mt22. Inoltre, l’abbattimento del particolato riduce la tolleranza degli ecosistemi alla deposizione acida e la riduzione dell’ammoniaca comporta anche incertezza nel controllo della deposizione acida23. Pertanto, i dati disponibili sul carico critico in Cina (di Duan et al.9) non possono soddisfare la necessità di una valutazione accurata degli impatti delle deposizioni acide attualmente in Cina. Ancora più importante, i carichi critici di Duan et al. sono stati mappati più di due decenni fa, quindi la precisione e la risoluzione erano limitate da dati e metodi di base. Ad esempio, hanno calcolato i tassi di denitrificazione e di alterazione del suolo in base al tipo di suolo senza parametri localizzati; l'assorbimento della vegetazione è stato determinato approssimativamente in base al tipo di vegetazione. In generale, gli attuali dati sui carichi critici hanno una bassa risoluzione spaziale e precisione e non possono più descrivere la situazione più recente degli ecosistemi a causa dei cambiamenti nella deposizione, nella vegetazione e in altri fattori ambientali.