Zware regenval zorgt voor grootste hoeveelheid stikstofvervuiling uit kunstmest in de Golf van Mexico, blijkt uit onderzoek
De Golf van Mexico wordt gevoed door 33 grote rivieren die water afvoeren uit 31 staten en 2 Canadese provincies. In tegenstelling tot een constante stroom vanuit bovengrondse en ondergrondse bronnen, levert een nieuwe studie aan dat periodes van zware regen en afvoer de grootste hoeveelheden stikstof, afgeleid van meststoffen, via beekjes, rivieren en regenwaterafvoeren in de noordelijke Golf van Mexico brengen. Dit blijkt uit onderzoek geleid door wetenschappers van Boston College, gepubliceerd in het tijdschrift Communications Earth and Environment.
De bevindingen verduidelijken hoe stikstof naar de golf wordt getransporteerd en kunnen worden gebruikt om beleid te ontwikkelen ter bescherming van de noordelijke Golf van Mexico, aldus Xingchen (Tony) Wang, assistent-professor aard- en milieuwetenschappen aan Boston College en een van de hoofdauteurs van het rapport. “De noordelijke Golf van Mexico staat voor aanzienlijke milieuproblemen, waaronder overbelasting van voedingsstoffen, schadelijke algengroei en zuurstofarme ‘dode zones’,” zei Wang. “Deze problemen worden voornamelijk aangedreven door stikstofvervuiling die via rivieren wordt getransporteerd, waarbij het Mississippi-Atchafalaya River Basin—a major agricultural hub in North America—een belangrijke bijdrage levert.”
Het team van Wang werkte samen met onderzoekers van Caltech en de Universiteit van Californië, Santa Barbara, om te bepalen hoe verschillende stikstofbronnen, met name meststoffen, worden gemobiliseerd en getransporteerd naar de Golf onder verschillende hydrologische omstandigheden. Wang gaf aan dat deze antwoorden het begrip van deze vervuilingsdynamiek kunnen verbeteren en effectieve mitigeringsstrategieën kunnen aansteken.
In 2021 verzamelden de onderzoekers water- en deeltjesmonsters uit de Wax Lake Delta, een belangrijke distributari van het Mississippi-Atchafalaya River Basin. In het Wang Stable Isotope Biogeochemistry Lab aan Boston College werd de stikstofisotopische samenstelling van de monsters geanalyseerd.
Stikstof bevat twee stabiele isotopen: stikstof-14 en stikstof-15, aldus Wang. Verschillende stikstofbronnen vertonen vaak unieke verhoudingen van stikstof-15 tot stikstof-14, waardoor de wetenschappers effectief de bronnen van stikstof in de Wax Lake Delta kunnen traceren en karakteriseren. Lagere stikstofisotoopverhoudingen duiden op stikstof afkomstig van meststoffen. Het team ontdekte dat de verhoudingen stikstof-15 tot stikstof-14 in monsters verzameld tijdens het natte seizoen consequent lager waren dan die van het droge seizoen, volgens Wang en co-auteurs, waaronder Gen Li van U.C. Santa Barbara, Michael Lamb van Caltech, en de Boston College-professoren Noah Snyder en Hanqin Tian.
In tegenstelling tot dat, toonden monsters verzameld tijdens het droge seizoen aan dat grondwaterstikstof de dominante stikstofbron in die maanden wordt, zei Wang. “We waren enigszins verrast om een dergelijke significante verschuiving in antropogene stikstofbronnen tussen de droge en natte seizoenen waar te nemen, die in eerdere studies niet was geïdentificeerd,” zei co-auteur Jian-Jhih (Kenji) Chen, een postdoc-onderzoeker in het Wang Lab tijdens het project en nu assistent-professor aan de National Kaohsiung University of Science and Technology in Taiwan.
De bevindingen onderstrepen de cruciale rol van hydrologie in het aansteken van stikstofvervuiling in de noordelijke Golf van Mexico, aldus Wang. “Met de voorspelling dat klimaatverandering de frequentie van extreme neerslaggebeurtenissen zal verhogen, is het waarschijnlijk dat het transport van stikstof afkomstig van meststoffen naar de Golf zal toenemen, wat de hypoxische omstandigheden verder verergert,” zei Wang.
De studie suggereert dat de impact kan worden verminderd door de timing van de meststoftoepassing op gewassen te optimaliseren om stikstofbelasting en de milieugevolgen in de Golf van Mexico te verminderen. De volgende stappen omvatten het verkennen van de bestemming van antropogene stikstof in de Golf van Mexico, aldus Wang. De onderzoekers willen specifiek bepalen of deze stikstof beperkt blijft tot kustgebieden of wordt getransporteerd naar de open wateren van de Golf.
