Понимание «мертвых зон» в проливе Лонг-Айленд
На протяжении последних 25 лет Агентство по охране окружающей среды США и Департамент энергетики и охраны окружающей среды Коннектикута ежемесячно собирали пробы воды в проливе Лонг-Айленд. Данные были проанализированы группой ученых, включая доцентов морских наук Пенни Влахос и Майкла Уитни. Часть анализа, названная «Бюджет азота для пролива Лонг-Айленд», опубликована в журнале Estuarine, Coastal and Shelf Science.
Каждое лето с 1820-х годов в проливе возникает «мертвая зона». В 1970-х и 1980-х это приводило к массовой гибели рыбы, что привлекло внимание общественности. Зоны возникают из-за поступления избытка питательных веществ, таких как азот, и теплой стоячей воды, что вызывает вспышки роста водорослей и их последующее разложение. Бактерии, потребляющие органику, быстро расходуют кислород, создавая гипоксичные области. Их размер варьируется, но в некоторые годы они могут простираться от западной части пролива до его середины.
Это первое исследование, изучающее полный цикл азота в эстуарии пролива с целью понять, почему одни годы хуже других. Азот поступает с пресной водой из рек, стоками очистных сооружений и из атмосферы. Восемнадцать рек впадают в пролив, причем около 70% пресной воды дает река Коннектикут. Обмен с океаном происходит через восточную часть. Азот может находиться в различных формах (нитрат NO₃, нитрит NO₂, аммоний NH₄, в виде частиц, растворенный или газообразный), что усложняет понимание его баланса.
Исследователи оценили потоки, межгодовую изменчивость и количество азота, накопленного в системе. Результаты показали, что менее половины поступающего азота выносится в океан. «Шестьдесят процентов азота, попадающего в пролив Лонг-Айленд, либо захоранивается в донных отложениях, либо преобразуется в газообразный азот и уходит в атмосферу», — говорит Пенни Влахос. «Сорок процентов экспортируется в открытый океан».
Это понимание помогает ответить на вопросы о том, где азот используется наиболее интенсивно и на каких усилиях по снижению его поступления следует сосредоточиться. Знание системы будет ценно для прибрежного планирования, поскольку население региона растет, а последствия изменения климата усугубляются. Экстремальные погодные явления могут взмучивать донные отложения, возвращая захороненный азот в воду, или вызывать резкие поступления питательных веществ со стоком.
«Воды в проливе Лонг-Айленд нагреваются быстрее, чем в открытом океане, и во многом это связано с расширением Гольфстрима», — отмечает Влахос. Первый шаг в предвосхищении этих событий — принятие решений по землепользованию, влияющему на пролив. Ранее было показано, что гипоксия начала происходить с ростом населения и масштабной вырубкой лесов, которая лишила экосистему естественных фильтров для питательных веществ.
«Если это вызвано деятельностью человека, нет причин, по которым мы не можем обратить процесс вспять, — говорит Влахос. — Где есть воля, там есть путь, и, к счастью, мы движемся в правильном направлении».