Koralundersøgelse sporer overskydende nitrogen til Maui spildevandsbehandlingsanlæg

En ny metode til at rekonstruere ændringer i nitrogenkilder over tid har gjort det muligt for forskere at forbinde overskydende næringsstoffer i kystvandene i det vestlige Maui, Hawaii, til et spildevandsrensningsanlæg, der injicerer renset spildevand i jorden.

Algeopblomstring og nedbrydning af koralrev langs Mauis kyst er blevet tilskrevet næringsstofforurening, og tidligere undersøgelser har antydet, at Lahainas spildevandsgenvindingsanlæg er en vigtig kilde til overskydende næringsstoffer i kystvande. Tidligere eksperimenter med farvestofsporstoffer viste en direkte sammenhæng mellem anlæggets injektionssted og små ubådsudsivninger, der udleder ferskvand nær koralrevene. Men der er mange potentielle kilder til nitrogen, og det har været svært at påvise, at det overskydende kvælstof i vandet kommer fra renseanlægget.

"De havde ikke en rygende pistol til at sige, at nitrogenet kom fra spildevandet, " sagde Adina Paytan, en forskningsprofessor ved Institut for Havvidenskab ved UC Santa Cruz.

Paytan og UCSC-kandidatstuderende Joseph Murray arbejdede sammen med U.S. Geological Survey-forskerne Nancy Prouty og Sara Peek på den nye undersøgelse, udgivet 3. april i Videnskabelige rapporter .

"Mens udledning af undersøisk grundvand er en naturlig proces, mennesker ændrer sammensætningen af ​​vandet, gør revene sårbare over for aktiviteter, vi laver på land, " sagde Prouty.

Forskerne udviklede en procedure til at analysere nitrogenisotoper, der er inkorporeret i krystalstrukturen af ​​koralskeletter. Koraller nedlægger nyt skeletmateriale i lag, der kan ses i tværsnit og dateres som træringe. Dette gjorde det muligt for forskerne at korrelere ændringer i nitrogenisotoper i korallerne med ændringer i spildevandsanlæggets drift.

Ud over implikationerne for at håndtere næringsstofforurening i Maui, de nye resultater demonstrerer kraften i denne teknik til at spore historiske ændringer i næringsstoffer i havvand.

"Det er en meget nøjagtig og højopløselig måde at registrere tidligere næringsstofforurening i havvand, hvilket er et stort problem globalt, " sagde Paytan. "Det åbner en masse muligheder for at se på historisk kvælstofforurening og andre ændringer i nitrogenkilder over tid. Og du behøver ikke bruge koraller - du kan også bruge muslingeskaller, for eksempel."

i Maui, forskerne indsamlede kerner fra koraller på steder nær ubådssiverne. Deres analyse gav en 40-årig rekord af nitrogenisotoper inkorporeret i koralskeletterne. Resultaterne viste en dramatisk ændring i isotoperne efter 1995, svarende til implementeringen af ​​en biologisk fjernelsesproces for næringsstoffer på Lahainas spildevandsgenvindingsanlæg.

Paytan forklarede, at processen med fjernelse af næringsstoffer fortrinsvis fjerner lettere isotoper af nitrogen, så det resterende nitrogen er beriget med den tungere nitrogen-15 isotop.

"Der er ingen anden proces, der ville resultere i denne underskrift, så det skal være fra spildevandet, " sagde hun. "Selvom behandlingsprocessen fjerner noget af nitrogenet, der er så meget i spildevandet, at der stadig er meget tilbage, og når de sprøjter det ind i grundvandet ender det i kystfarvande."

I februar, den amerikanske højesteret indvilligede i at behandle en sag, der involverede Lahaina Wastewater Reclamation Facility og Clean Water Act, med potentielt vidtrækkende konsekvenser for føderal miljøbeskyttelse.