Düngerabfluss überwältigt Bäche Und Flüsse - Schaffung Riesiger "toter Zonen"
Düngerabfluss überwältigt Bäche Und Flüsse - Schaffung Riesiger "toter Zonen"

Video: Düngerabfluss überwältigt Bäche Und Flüsse - Schaffung Riesiger "toter Zonen"

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Anonim

Die Wasserstraßen des Landes sind voll mit überschüssigem Stickstoff aus Düngemitteln - und Pläne zur Steigerung der Biokraftstoffproduktion drohen eine bereits ernste Situation zu verschärfen.

Das Wasser in Bächen, Bächen und Bächen von Michigan bis Puerto Rico enthält eine große Menge an Schadstoffen, insbesondere Nitrate aus Düngemitteln. Diese Stickstoff- und Sauerstoffmoleküle, die Pflanzen zum Wachsen benötigen, gelangen schließlich in Flüsse, Seen und Ozeane und düngen Algenblüten, die Sauerstoff verbrauchen und riesige "tote Zonen" hinterlassen. Dort kann kein Fisch oder typisches Meeresleben überleben. Und Wissenschaftler warnen davor, dass ein Bundesmandat zur Herstellung von mehr Biokraftstoff die Situation noch verschlimmern könnte.

Forscher unter der Leitung des Wasserökologen Patrick Mulholland vom Oak Ridge National Laboratory in Tennessee berichten in Nature, dass Bäche und andere Wasserstraßen ihre Fähigkeit verlieren, überschüssige Nitrate aus Düngemitteln und Abwasser zu filtern. Sie entdeckten dies, indem sie eine konzentrierte Nitratlösung freisetzten, die ein ungewöhnliches Stickstoffisotop in 72 verschiedene Ströme transportierte - von stark veränderten städtischen Wasserstraßen bis zu unberührten Bächen - und dann das Isotop verfolgten, um herauszufinden, wie viel es stromabwärts machte. Die Menge am Ende zeigte die Fähigkeit jedes Stroms an, den Schadstoff auf natürliche Weise zu entfernen - ein Maß für seine Gesundheit.

"Wir haben festgestellt, dass sie weiterhin Nitrat aufnehmen, aber einen kleineren Teil des gesamten Nitrats entfernen, wenn Sie sie überladen", sagt Mulholland. "Dies ist wahrscheinlich der Grund, warum wir Hypoxie [niedrige Sauerstoffwerte] und andere Probleme in Küstengewässern sehen."

Typischerweise entfernen Bakterien überschüssigen Dünger durch einen chemischen Prozess, der als Denitrifikation bekannt ist, aus dem Wasser, wodurch sie Nitrat in Stickstoff umwandeln können, der dann als Gas in die Atmosphäre freigesetzt wird. Das Team stellte jedoch fest, dass Bakterien in den untersuchten Strömen nur durchschnittlich 16 Prozent der Stickstoffverschmutzung eliminierten. Bakterien in den ungestörtesten Strömen zeigten die beste Leistung und entfernten bis zu 43 Prozent.

"Denitrifikation ist der einzige Prozess, von dem wir sicher wissen, dass er Stickstoff aus dem Wasser entfernt", sagt Mulholland. "Die anderen 84 Prozent [der Verschmutzung] wurden nur von Algen, Mikroben und anderen Organismen im Bachboden aufgenommen. Ein Teil davon ist wahrscheinlich auch denitrifiziert, und es könnte ein großer Teil sein. Aber das wissen wir nicht Schicksal dieses Materials. ".

Klar ist, dass ein erheblicher Teil dieses Düngers immer noch durch den Boden und das Wasser zum Meer gelangt. Infolgedessen nehmen Algen und andere Mikroorganismen den Stickstoff auf, blühen und saugen nach ihrem Absterben den Sauerstoff aus den Küstengewässern. Solche "toten Zonen" sind saisonal in der Nähe der meisten großen Flussmündungen aufgetreten, einschließlich jener, die in die Chesapeake Bay in Maryland sowie in den Golf von Mexiko münden, wo leblose Gewässer während des Jahres mehr als 20.000 Quadratkilometer bedecken Sommermonate.

Der größte Teil dieses Nitrats stammt aus Düngemitteln, die von landwirtschaftlichen Feldern stammen. Wissenschaftler warnen davor, dass ein Boom bei Pflanzen wie Mais für Biokraftstoffe die Sache nur noch schlimmer machen wird. Im vergangenen Jahr haben US-amerikanische Landwirte zum ersten Mal seit den 1940er Jahren mehr als 35 Millionen Hektar Mais gepflanzt, da die Nachfrage nach dieser Ernte sowohl für Treibstoff als auch für Lebensmittel gestiegen ist.

Basierend auf diesem Trend prognostizieren der Geograf Simon Donner von der University of British Columbia und der Atmosphärenforscher Christopher Kucharik von der University of Wisconsin-Madison, dass die Stickstoffbelastung aus dem Mississippi River Basin - der größten Wasserscheide des Landes - bis 2022 um bis zu 34 Prozent zunehmen wird wenn Maiskörner weiterhin die Quelle eines wachsenden Anteils an Ethanolkraftstoff sind, den die US-Energiegesetzgebung vorschreibt.

Das würde es auch fast unmöglich machen, die tote Zone in New Jersey-Größe am Auslass des Mississippi in den Golf von Mexiko auf weniger als 5.000 Quadratkilometer zu reduzieren, wie von einem 2001 empfohlen Task Force der US Environmental Protection Agency.

Tatsächlich schrieben die Wissenschaftler diese Woche in Proceedings der National Academy of Sciences. Die einzige Möglichkeit, die Ethanolproduktion aus Mais zu steigern und den Stickstoffabfluss zu verringern, besteht darin, dass die Amerikaner aufhören, Fleisch zu essen, wodurch Mais freigesetzt wird, der als Viehfutter für andere Zwecke verwendet wird.

Mögliche Lösungen für überlastete Ströme scheinen ebenso schwierig zu sein, beispielsweise die Wiederherstellung ihres natürlichen Flusses oder die Reduzierung des Düngers und des Abwassers, das in sie abfließt. "Wir müssen die Integrität dieses Stream-Netzwerks, einschließlich der kleinsten Streams, entweder aufrechterhalten oder in vielen Fällen wiederherstellen", sagt Mulholland. "Das bedeutet auch, nicht das ganze Land für den Anbau von Pflanzen zu nutzen."

Er fügt hinzu: "Sicherlich sind die Aussichten nicht gut, weil es viel Druck gibt, in die andere Richtung zu gehen."

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