研究人员研究干旱和水量如何影响阿巴拉契科拉河的营养物质

在佛罗里达州和佐治亚州边界附近，查塔胡奇河和弗林特河交汇成为阿巴拉契科拉河，该河将淡水和营养物顺流输送到阿巴拉契科拉湾。

由佛罗里达农工大学-佛罗里达州立大学工程学院助理教授 Ebrahim Ahmadisharaf 领导的新研究考察了阿巴拉契科拉河下游流域的干旱和水量如何影响氮和磷，这两种营养物质是健康水生生态系统的关键。这项研究发表在《水研究》上。

“在这种受上游监管的流域系统中，了解生态系统如何应对变化有助于我们有效地管理它，”阿赫马迪沙拉夫说，他也是弹性基础设施和灾难响应中心 (RIDER) 的研究员。“我们可以监管这个系统，避免负面后果，包括一些可能持续很长时间的后果。”

研究小组研究了阿巴拉契科拉国家河口研究保护区 20 年收集的营养数据，该保护区是一个受国家保护的自然组织，由美国国家海洋和大气管理局资助，并由佛罗里达州环境保护局管理。

研究人员还分析了美国地质调查局测量仪的流量数据，以描述干旱和河流流量状况，并使用统计分析将这些数据与水中营养物质的记录进行了比较。这使他们能够调查干旱和河流流量模式对干旱不同阶段以及干旱结束后短期和长期营养物质的影响。

磷含量

研究人员研究的营养物质之一是溶解的无机磷。干旱刚开始时，磷含量往往会略有增加，而且这些含量的范围通常会缩小。随着干旱持续并加剧，磷含量的变化性增加，平均含量下降。干旱过后，当水流量增加时，溪流中的磷含量会迅速反弹，这是因为“冲刷”效应，即营养物质从陆地冲刷到溪流中。20 年间连续三次发生河流干旱，对磷的输出产生了长期影响。例如，从 2003 年到 2021 年，高流量下的磷含量增加了 35%，这对下游河口构成了威胁，导致营养物含量过高、微生物生长增加和溶解氧含量降低。

氮含量

研究人员还研究了溶解无机氮的变化。干旱对氮含量的影响差异更大，变化更多地与干旱的严重程度以及干旱在雨季或旱季发生的时间有关。干旱结束后，氮含量反弹，但它们在河流流动模式中的动态发生了变化。例如，低流量下的氮含量高于高流量下的氮含量。在干旱之前和干旱期间，研究人员看到了相反的模式。

在生态系统中，就像在医学中一样，正确的剂量起着决定性的作用。氮和磷是植物和动物生长所必需的营养物质。但这些营养物质过多会导致有害藻类大量繁殖等问题，从而消耗溶解氧并产生毒素。

艾哈迈迪沙拉夫说，干旱后磷元素的快速增加可能导致下游生态系统出现暂时性过剩，从而引发藻类大量繁殖、鱼类死亡，并引发人类健康问题。

他们的发现让研究人员对阿巴拉契科拉河及其流域有了更详细的了解。干旱的影响可能因地而异，因此详细研究河流是关键。

“这些发现让我们更好地了解如何谨慎管理营养水平，特别是在干旱期间和之后，以避免生态问题，”艾哈迈迪沙拉夫说。“由于气候变化影响干旱的时间、严重程度和持续时间，这项研究对于从沿海水质角度解决气候适应能力问题非常重要。”