Forældede dæmninger har nøglen til vandkvaliteten

Overalt i den østlige del af USA, tusinder af små dæmninger blokerer vandstrømmen i vandløb og floder, går tilbage til kolonitiden. Oprindeligt konstrueret til energi og fræsning af bosættere eller virksomheder, de fleste møller tjener ikke længere menneskelige formål. Nu, mange af disse inaktive dæmninger fjernes af offentlige og private instanser - drevet af et behov eller håb om at øge den offentlige sikkerhed, reducere ansvar og forbedre vandmiljøer.

Imidlertid, der lægges mindre vægt på, om fjernelse af dæmningerne vil skade vandkvaliteten, hvilket er præcis, hvad University of Delaware professor Shreeram Inamdar undersøger. Som forskeren forklarer, utilsigtet blokering af vandet giver en værdifuld fordel. Jord opstrøms dæmningen bliver rigere på kulstof, som fungerer som et vigtigt filter af nitrogen, et vigtigt forurenende stof i vores lands vandveje.

"Denne naturlige filtreringstjeneste reducerer koncentrationer af vand i nitrogenvand, forbedrer vandkvaliteten og sparer begrænsede bevaringsressourcer, "sagde Inamdar, der fungerer som direktør for UD's Water Science and Policy Graduate Program.

Inamdar og kolleger fra tre andre institutioner tjente to tilskud fra National Science Foundation til at undersøge. Den første er et NSF-RAPID-tilskud; den anden er en regelmæssig bevilling fra NSF Hydrologic Sciences -programmet. Tilskuddene udgør i alt $ 719, 959 med de kommende resultater i de næste to år.

I 1840, mere end 65, 000 af disse dæmninger omfattede det østlige USA Nu mere end 14, 000 dokumenterede dæmninger strækker sig stadig over midten af ​​Atlanten og nordøst alene. Lige i UD's baggård, dæmninger sidder inaktiv på White Clay Creek, hvor tre møller engang opererede.

Tilskuddet til hurtig reaktion fokuserer på virkningerne af fjerning af damme på grundvand og kvalitet af vandløb i Pennsylvania, som har den højeste dæmningsfjernelsesrate i nogen stat. Fjernelse af dæmninger kan muligvis underminere denne filtreringstjeneste, som er værdifuld for økosystemer, og øge omkostningerne ved oprydning af vandveje. På den anden side, fjernelse af dæmninger kan indføre et mere dynamisk grundvandsregime-som større udsving i vandstanden i jordstrømme ved strømløb, hvilket kan føre til potentielt større forarbejdning og fjernelse af nitrogen. Undersøgelsens fokus er at bestemme, hvilke af disse to scenarier der sker.

Forskergruppen vil formidle undersøgelsesresultater til grundejere og naturressourcebureauer, positionere dem til at træffe mere velinformerede beslutninger om fjernelse af dæmninger og bedre styre vandområder. Inamdars forskning finder sted i Chiques Creek -vandskellet, en biflod til Susquehanna -floden, herunder Krady Milldam uden for Lancaster, Pennsylvania, som blev fjernet i juli 2018. UD Water Science and Policy -kandidatstuderende Evan Lewis udfører prøveudtagning og overvågning.

Inamdars andet tilskud supplerer den tidligere pris, undersøge, hvordan eksisterende møller former og påvirker strømnings- og næringsstofbehandlingsregimerne i grundvand og vandløb ved vandløb. Undersøgelsen er den første af sin art for at undersøge, hvordan eksisterende møller påvirker grundvandets hydrologi og vandkvaliteten.

"Vi vil identificere hotspots for nitrogenforarbejdning umiddelbart opstrøms for disse møller i flodjord og vandløb for at bestemme indvirkning af mølledæmninger, "sagde Inamdar, der vil arbejde med vandvidenskab og politik doktorand Ginny Jeppi.

Lavhovedede møller, en lille struktur, der opsamler vand og spænder over flodens eller åens bredde, ændre strømningsregimerne for både overflade og grundvand i åen og i de tilstødende flodjord. I både Delaware og Pennsylvania, forskere vil foretage strømundersøgelser og målinger for at karakterisere in-stream-processer og ændringer.

"Disse data vil blive integreret for at udvikle et nyt, koblet, konceptuel model for strøm- og flodprocesser og blandingsregimer opstrøms for milldams, "Sagde Inamdar." Disse forhold var udbredt for de mange opdæmmede vandløb i kolonial- og postkolonialtiden. Men, i dag, de forbliver stadig i opdæmmede vandveje såvel som i urbaniserede, afbrudte strømnetværk. "

Denne forskning vil også give vigtig indsigt i hydrologiske og biogeokemiske forhold forbundet med stillestående farvande.

Bachelor erfaring

Til støtte for disse NSF -projekter, Wooster College bachelorstuderende Justine Berina kortlagde eksisterende, overtrådte og fjernede mølledæmninger i regionen. Han blev støttet af College of Agriculture and Natural Resources Summer Institute, et praktikprogram med det mål at øge underrepræsenterede minoriteter inden for landbrug og videnskab. Berina kortlagde møllerne i New Castle County i Delaware og Cecil County i Maryland; han reviderede også eksisterende kort over dæmninger fra Kent og Sussex amter i Delaware.

Placeringen af ​​de historiske dæmninger blev identificeret fra historiske kort fra Library of Congress og fra UD Library. Han brugte også aktuelle Light Detection and Ranging (LIDAR) elevationskort til at identificere racerbaner - kanaler, der tager vand bag dæmningen og flytter det til møllen - forbundet med de historiske dæmninger. Denne forskning gav Berina mulighed for at kortlægge placeringen af ​​de historiske møller på Google Maps.

"Disse kort vil være meget værdifulde for NSF -projekterne for at undersøge, hvordan disse eksisterende og brudte dæmninger påvirker strømøkosystemer og omgivende landskaber, "bemærkede Inamdar.

Efter afslutningen af ​​sin forskning, Berina præsenterede sit arbejde på UD's Undergraduate Research and Service Scholar Celebratory Symposium.