Er der en teknologisk løsning på akvatiske dødzoner?

Kunne pumpe iltrigt overfladevand ned i dybderne af søer, flodmundinger, og kystnære havvand hjælper med at forbedre farlige dødzoner? Nyt arbejde ledet af Carnegies David Koweek og Ken Caldeira og udgivet open access af Videnskab om det samlede miljø siger ja, selvom de advarer om, at der ville være behov for yderligere forskning for at forstå eventuelle bivirkninger, før en sådan tilgang implementeres.

Når overdrevne næringsstoffer fra landbrug og andre menneskelige aktiviteter skyller ud i vandveje, det kan skabe et farligt fænomen kaldet eutrofiering. Dette kan føre til iltfattige døde zoner kaldet hypoxi.

"Døde zoner med lavt iltindhold er et af de mest udbredte problemer, der plager både marine og ferskvandssystemer rundt om i verden og et stort problem for lokalsamfund, der er afhængige af fiskeri, "Sagde Koweek.

Bestræbelser på at bekæmpe hypoksi fokuserer ofte på at reducere landbrugets afstrømning og på at forhindre næringsstoffer i at blive overbelastet i vandveje. Men dette er en meget langsom proces, der involverer ændring af landbrugspraksis, opgradering af spildevandsrensningsfaciliteter, og ændring af hjemmegødningsbrug.

Koweek og Caldeira ledede et team, der undersøgte et foreslået teknologisk middel, kaldes downwelling, som kunne supplere programmer til reduktion af næringsstoffer. Dette indebærer at pumpe naturligt mere iltet vand fra overfladen ned i dybet af den berørte vandmasse.

"I teorien, nedvældning ville skabe lodret blanding i vandet, fordele ilt og forhindre hypoksiske tilstande i at tage fat, "Forklarede Koweek." Vi ville teste denne idé og se, om den virkelig ville fungere. "

Teamet byggede modeller for at sammenligne nedvældning med de to mest almindeligt anvendte teknologiske teknikker til forebyggelse af døde zoner-boblende ilt fra bunden og sprøjtning af springvand over overfladen. Deres modeller indikerer, at downwelling ville være tre til 100 gange mere effektiv end boblende og 10, 000 til en million gange mere effektive end springvand.

De lavede derefter et feltforsøg på Searsville Reservoir i Woodside, Californien, som viste, at nedvældning kunne øge iltmætningen i nærområdet omkring pumperne med mellem 10 og 30 procent, nok til at lindre hypoksisk stress for mange marine organismer. Imidlertid, dette strakte sig ikke mere end en håndfuld meter ud over nærheden af ​​rørene, som overfladevandet blev pumpet igennem. Det betyder, at et omfattende netværk ville være nødvendigt for enhver større indsats for at bekæmpe døde zoner i et økonomisk vigtigt eller økologisk følsomt område.

Ifølge forskerne, deres arbejde indikerer, at nedadgående teknologi kan vise potentiale til at skalere til større områder, hvor årlige dødzoner skaber stor økologisk og økonomisk nød, såsom Chesapeake Bay eller Den Mexicanske Golf. De vurderer, at den energi, der kræves til at drive pumperne, kan koste titusinder af dollars hvert år. Drift af downwelling-pumper året rundt i Chesapeake kan koste mellem $ 4 og $ 47 millioner; I Golfen, det samme kan koste mellem $ 26 og $ 263 millioner.

Men disse prismærker er relativt små i forhold til omkostningerne ved opgraderinger til rensningsanlæg til spildevand og programmer til reduktion af gødning, der begrænser tilførsel af næringsstoffer til vandområderne. Dette tyder på, at nedadgående teknologi kunne bruges sammen med langsigtede planer for at reducere forurening af næringsstoffer.

"At reducere forurening af næringsstoffer er den eneste måde at fjerne hypoxi permanent, "Sagde Calderia." Men vores arbejde viser, at downwelling er en teknologisk løsning, der kan reducere risikoen for døde iltfattige zoner, mens næringsstofforvaltningsstrategier er på plads. "