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科学家将沿海水域的过量营养物质连接到污水处理设施

随着时间的推移重建氮源变化的新方法使科学家能够将夏威夷西毛伊岛沿海水域的过量营养物质连接到污水处理设施,该设施将处理后的废水注入地下。

毛伊岛海岸的藻类大量繁殖和珊瑚礁退化归因于养分污染,之前的研究表明,拉海纳污水回收设施是沿海水域营养过剩的主要来源。以前使用染料示踪剂的实验显示,该设施的注入点与在珊瑚礁附近排放淡水的小型潜水渗漏之间存在直接联系。但是有许多潜在的氮源,很难证明水中过量的氮来自处理厂。

加州大学圣克鲁兹分校海洋科学研究所的研究教授阿迪娜•佩坦说:“他们没有用吸烟枪说过氮气来自污水。”

Paytan和UCSC的研究生Joseph Murray与美国地质调查局的研究人员Nancy Prouty和Sara Peek就4月3日在Scientific Reports上发表的新研究进行了合作。

“虽然海底地下水排放是一个自然过程,但人类正在改变水的成分,使珊瑚礁容易受到我们在陆地上进行的活动的影响,”普鲁蒂说。

研究人员开发了一种分析纳入珊瑚骨骼晶体结构的氮同位素的方法。珊瑚在层中放置新的骨架材料,可以在横截面上看到并且像树木年轮一样。这使得研究人员能够将珊瑚中氮同位素的变化与污水处理设施的运行变化联系起来。

除了解决毛伊岛营养物污染问题的影响外,新发现还证明了该技术用于追踪海水养分的历史变化的能力。

“这是记录海水过去养分污染的一种非常准确和高分辨率的方式,这在全球范围内是一个巨大的问题,”Paytan说。“随着时间的推移,它为查看历史上的氮污染和氮源的其他变化提供了很多可能性。而且你不必使用珊瑚 - 例如,你也可以使用蛤壳。”

在毛伊岛,研究人员在潜艇渗漏附近的珊瑚收集珊瑚核心。他们的分析提供了结合到珊瑚骨骼中的氮同位素的40年记录。结果显示1995年后同位素发生了巨大变化,与拉海纳废水回收设施实施生物养分去除工艺相对应。

Paytan解释说,营养物去除过程优先去除较轻的氮同位素,因此剩余的氮富含较重的氮-15同位素。

“没有其他过程会导致这种签名,所以它必须来自污水,”她说。“尽管处理过程中除去了一些氮气,但污水中还有很多氮气还剩下很多,当它们注入地下水时,最终会进入沿海水域。”

2月,美国最高法院同意审理涉及拉海纳污水再生设施和清洁水法案的案件,这可能对联邦环境保护产生深远影响。

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