Forskning undersøger vandløbsrestaureringer med henblik på at forbedre Chesapeake Bay

Når det kommer til at forbedre vandet i Chesapeake Bay, en forsker i Penn State Harrisburg foreslår at tage det lange perspektiv. Som geolog, Jennifer Sliko, assisterende lærer i jord- og geovidenskab ved School of Science, Ingeniørarbejde, og teknologi, er vant til at studere jorden i sammenhæng med tusinder af år. Men for bugten, hun taler i øjeblikket kun om årtier.

Sliko og kollega Shirley Clark, professor i miljøteknik, leder en gruppe bachelor- og kandidatstuderende til at studere virkningen af ​​vandløbsrestaureringer på bugten, verdens største flodmunding og en stor fiskeri- og økologisk ressource. Bugten har været plaget af dårlig vandkvalitet, der har ødelagt områdets økosystem.

Pennsylvania har omkring 86, 000 miles af vandløb, hvoraf mange fører til bugten. Sliko sagde, at for at reparere bugten, den generelle idé har været at fikse de vandløb, der tømmer vand ind i den. En måde at gøre det på er gennem vandløbsrestaureringsaktiviteter såsom stabilisering af vandløbsbredder eller oprettelse af vådområder. Disse foranstaltninger hjælper de arter, der lever i og omkring et vandløb, reducere vandløbserosion og forbedre vandkvaliteten.

"De drivende spørgsmål bag vores forskning er at spørge, om strømrestaureringer, som er ret dyre, rent faktisk renser vandet, der går ned til bugten, og udnytter vi vores indsats bedst muligt til at genoprette strømmen effektivt på lang sigt, " sagde Sliko.

Hun forklarede, at mens disse restaureringsmetoder er blevet testet på kort sigt, som 10 år, hun og hendes elever ser på, om restaureringen vil være effektiv "om 30, 40, eller 50 år hen ad vejen."

"Vi ser på forskellige restaureringer og sammenligner deres effektivitet, og også restaureringens alder – noget der ofte bliver overset, " sagde Sliko.

I løbet af sommeren 2018, Sliko, Clark, og deres elever – Elizabeth Bell, Larissa Ogora, Jeremy Ricketts, Sarah Ryan og Rachel Smolinski - studerede flere vandløb primært i Susquehanna River Watershed, tæt på college campus og også i Lancaster County. Den kommende sommer, Sliko planlægger at udvide forskningen til flere vandløb.

I et vandløb, der blev restaureret for omkring 20 år siden, gruppen fandt et fald i vandkvaliteten, og de forsøger at bestemme, hvad der kan gøres for at sikre, at restaureringen er bæredygtig på lang sigt.

"Denne restaurering har været på plads siden 1990'erne, og forbedringen af ​​vandkvaliteten er faldet en smule. Det er muligt, at arealanvendelsen har ændret sig, så måske overholder folk i det omkringliggende område ikke nogle af mere strenge miljøstandarder, " sagde Sliko. "Det forstærker behovet for vores forskning; vi er nødt til at se på disse ting i længderetningen, ikke kun én gang."

Projektet blev stort set finansieret gennem Penn State College of Engineering's Multi-Campus Research Experience for Undergraduates Students (MCREU) program, giver gruppen mulighed for at samarbejde med fakultetet og bruge laboratorier i University Park.

I marken, de laver nogle analyser i strømmen, og bring derefter vandprøver tilbage til laboratorierne for yderligere test.

"Vi ser på forskellige parametre for strømsundhed, såsom opløst ilt, PH, turbiditet (uklarhed af vandet), saltholdighed, "Ryan, en kandidatstuderende for miljøforureningskontrol, sagde.

I Penn State Harrisburg lab, de tester kvælstof og fosfor i vandet. De studerende laver også laboratoriearbejde på University Park, hvor de tester for forskellige typer metaller, nitrogen og fosfor i jorden.

"Da vi ikke har evnen til at se på adskillige tungmetaller her på kollegiet, vi udnyttede REU-samarbejdet, " sagde Sliko. "Det var en god mulighed for de studerende til at blive eksponeret for ressourcer på campus og i University Park, og der er potentiale for fremtidige samarbejder, såvel."

Gruppens konsensus er, at der er værdi i brede restaureringer, der genforbinder åen med dens flodslette - det landområde, der støder op til en å eller en flod. Jo mere du skaber en naturlig forbindelse af åen til landet, jo bedre strømmen yder, ifølge Sliko.

"Disse brede restaureringer er de mest effektive, " sagde Sliko. "Men du skal også se på arealanvendelsespolitikken i vandskellet og de eksterne faktorer, såsom om du har et spildevandsanlæg, der dumper i et vandløb, eller en landmand, der udleder næringsrigt vand. Politikkerne, der regulerer, hvad der bliver dumpet i vandløbene, kan spille en vigtigere rolle end selve vandløbsrestaureringerne."

Sliko tilføjede, at brede restaureringer også er gavnlige, fordi de giver et opbevaringssted for oversvømmelsesvand.

"Jo mere du baner, nedlægge bygninger eller gader eller parkeringspladser, vand kan ikke trænge ned i jorden. Det flyder over jorden, dumper i et vandløb og skaber flere oversvømmelser, sagde hun. Brede restaureringer, mens dyrere, er mere effektive til at reducere oversvømmelser."

En samfundsindsats

En af de vandløb, gruppen testede, er placeret i pensionistsamfundet Masonic Village nogle få kilometer fra campus i Elizabethtown, Pennsylvania. I 2008 i samarbejde med flere lokale organisationer, landsbyen afsluttede en bred restaurering af en del af Conoy Creek langs dens ejendom. Projektet fjernede århundreder af næringsstoffyldte sedimenter og genoprettede 3, 200 fod af åens flodslette, herunder genopbygningen af ​​det vådområde, der eksisterede mellem 300 og 5, 000 år siden.

Clark, der samarbejder med Sliko om forskningsprojektet, forklaret, "For lang tid siden, dette område oversvømmede ikke så meget, fordi vi ikke byggede så tæt på åen. Beboerne er begejstrede for restaureringen, fordi den giver naturen mulighed for at bremse vandet, lad os sive noget af det ned i jorden, genopfyld grundvandet, og endda, med denne brede bank af træer og buske, det kræver meget mere energi at skubbe vand igennem, så det bremser vandet, og oversvømmelsesbølgen bliver lavere og lavere, indtil den til sidst er tilbage i bredden."

Ved Conoy Creek, gruppen indsamlede prøver og udførte deres tests opstrøms og nedstrøms for restaureringen. They are trying to determine if the water quality improves, or at least stays the same. They collected water samples for lab analysis, did bacterial analysis, and collected sediment; they also measured for dissolved oxygen, another indicator of water health.

Sliko said that future research involves looking at insects that live in the water as another indication of stream health.

"It's the start of a great project, " Smolinski, an environmental pollution control graduate student, tilføjet. "We looked at six streams and it makes us a little more curious about more streams and if there are other things we can learn."

Ogora, a civil engineering senior, said that she was fascinated by the results.

"You would think that the stream had been fixed by the restoration, and the water would be improved, " said Ogora. "This research answered the first question, but opened up so many others."