自政府法規開始限制燃煤發電廠排放的硫和氮氧化物以來，已經過去了四分之一個世紀，酸雨問題開始得到緩解，但美國東北部和加拿大東部的湖泊恢復緩慢。科學家們將這種延遲的恢復與周圍土壤中缺乏酸緩衝鈣聯絡起來，儘管汙染物排放減少，土壤仍然在酸化。然而，現在一項研究首次表明，從安大略省西部到緬因州的廣大地區，土壤酸化已開始逆轉（《環境科學與技術》2015，DOI：10.1021/acs.est.5b02904）。研究人員希望森林健康和湖水質量的改善也將隨之而來。
酸雨是當燃燒化石燃料排放的二氧化硫和氮氧化物（NOx）與空氣中的水滴反應形成硫酸和硝酸時產生的。最初，生態系統可以承受酸雨和酸雪，因為土壤中天然的緩衝劑（如鈣）可以中和酸。但隨著時間的推移，酸雨會耗盡鈣，酸開始積累，從而降低pH值。“那時你會動員溶解的無機鋁，”美國地質調查局的生物地球化學家格雷戈裡·B·勞倫斯說。土壤中含有與有機物和礦物質結合的無害形式的鋁，但酸會以其劇毒的溶解形式釋放金屬，流入湖泊並殺死魚類和浮游生物。
自20世紀90年代以來，美國和加拿大的一系列法規大幅削減了酸性沉降率，導致湖泊中硫酸的急劇下降。然而，pH值和鋁水平的改善卻出奇地緩慢。越來越多的證據表明，湖泊恢復延遲的原因是附近土壤中持續缺乏鈣，一些人稱之為“生態系統骨質疏鬆症”。研究人員發現，儘管酸雨減少，土壤仍在繼續酸化。但這些研究依賴於僅延伸到2004年的資料。勞倫斯懷疑，隨著時間的推移，一項新的、更全面的研究可能會產生不同的結果。
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為了掌握長期趨勢，他和他的團隊向東北土壤監測合作組織的同事發出了呼籲，這些同事在8到24年前採集了土壤樣本。這些人返回到他們以前的地點，從緬因州沿海到阿迪朗達克山脈，以及從魁北克市附近到安大略省西部的森林中採集了新鮮的土壤樣本。這27個地點包括各種森林型別和土壤組。科學家們從土壤的頂部有機層和下面的礦物層中採集了樣本。回到實驗室後，研究人員使用與原始研究相同的方法重複了土壤中鈣、pH值和鋁的測試。至關重要的是，這種方法使他們能夠將他們的新發現與過去幾年的發現進行比較。
利用統計檢驗，研究人員確定了每個地點的水平是否發生了變化或保持不變。“我驚訝地看到大多數地點的一些變量出現了積極的變化，”勞倫斯說。最大的差異來自土壤頂部有機層中的鋁，14個地點的濃度平均下降了40%。在有機層和礦物層中，大多數地點的pH值都有所提高。沒有一個地點的有機層中鈣濃度下降，少數地點顯示有所增加。“這些結果表明土壤鈣耗損的穩定或可能逆轉，”他說。有機層中的鈣來自底層礦物質的風化，因此隨著硫酸沉降的減少，也許已經過去了足夠的時間來補充鈣的供應，他說。
“這是最早的研究之一，表明土壤開始對二氧化硫和氮氧化物排放的下降做出積極反應，”雪城大學的環境地球化學家克里斯·E·約翰遜說。這篇論文意義重大，因為這些資料來自分佈在廣闊地理範圍內的眾多地點。