Vận chuyển và Giữ lại Nitơ, Phốt pho và Carbon trong Đầm lầy Sông Lớn nhất Bắc Mỹ, Lưu vực Sông Atchafalaya
Tóm tắt
Các vùng ngập lũ và đất ngập nước ven sông có thể được quản lý hiệu quả để giảm thiểu dinh dưỡng và carbon. Tuy nhiên, hiểu biết của chúng ta về tiềm năng giảm thiểu của các hệ thống sông tự nhiên này còn hạn chế. Nghiên cứu này sử dụng dữ liệu dòng chảy và chất lượng nước lâu dài (1978–2004) từ một vị trí ở thượng nguồn và một vị trí ở hạ nguồn sông Atchafalaya để định lượng lượng nước nhập vào, nước thoát ra và cân bằng khối lượng hóa chất nước lưu thông của nitơ tổng Kjeldahl (TKN = nitơ hữu cơ + nitơ amoni), nitrat + nitrit (NO3 + NO2), phốt pho tổng (TP) và carbon hữu cơ tổng (TOC) qua lưu vực đầm lầy sông lớn nhất Bắc Mỹ. Nghiên cứu đã phát hiện rằng, trong suốt 27 năm qua, Lưu vực Sông Atchafalaya (ARB) đã đóng vai trò như một bể chứa đáng kể cho TKN (tỷ lệ giữ lại hàng năm: 24%), TP (41%), và TOC (12%), nhưng là nguồn phát thải cho nitơ NO3 + NO2 (6%). Về cơ bản hàng năm, ARB đã giữ lại 48,500 t TKN, 16,900 t TP và 167,100 t TOC từ nước sông. Tỷ lệ giữ lại có mối quan hệ chặt chẽ và tích cực với dòng chảy sông, với mức cao trong mùa đông và mùa xuân và mức thấp vào cuối hè. Lượng nước thải NO3 + NO2 cao hơn xảy ra trong suốt mùa xuân và mùa hè, cho thấy vai trò tích cực của các quá trình sinh học đối với nitơ khi nhiệt độ nước và không khí trong lưu vực tăng lên.
Từ khóa
Tài liệu tham khảo
Peters, J. (2011). Water Quality: Current Trends and Expected Climate Change Impacts, IAHS Press.
Turner, 1994, Coastal eutrophication near the Mississippi River Delta, Nature, 368, 619, 10.1038/368619a0
Goolsby, 2001, Nitrogen input to the Gulf of Mexico, J. Environ. Quality, 30, 329, 10.2134/jeq2001.302329x
Rabalais, 2010, Dynamics and distribution of natural and human-caused coastal hypoxia, Biogeosciences, 7, 585, 10.5194/bg-7-585-2010
Turner, 1991, Changes in Mississippi River water quality this century, Bioscience, 41, 140, 10.2307/1311453
Rabalais, 1996, Nutrient changes in the Mississippi River, and system responses on the adjacent continental shelf, Estuaries, 19, 386, 10.2307/1352458
Rabalais, 1998, Consequences of the 1993 Mississippi River flood in the gulf of Mexico, Regul. Rivers Res. Manag., 14, 161, 10.1002/(SICI)1099-1646(199803/04)14:2<161::AID-RRR495>3.0.CO;2-J
Rabalais, 2002, Beyond science into policy: Gulf of Mexico hypoxia and the Mississippi river, BioScience, 52, 129, 10.1641/0006-3568(2002)052[0129:BSIPGO]2.0.CO;2
Mississippi River/Gulf of Mexico Watershed Nutrient Task Force, 2008. Gulf of Mexico Action Plan 2008. Available online:http://water.epa.gov/type/watersheds/named/msbasin/actionplan.cfm.
Xu, 2006, Total nitrogen inflow and outflow from a large river swamp basin to the Gulf of Mexico, Hydrol. Sci. J., 51, 531, 10.1623/hysj.51.3.531
Xu, Y.J., and Singh, V.P. (2006). Coastal Environment and Water Quality, Water Resources Publications.
Murphy, K.E., Touchet, B.A., White, A.G., Daigle, J.J., and Clark, H.L. (1977). Soil survey of St Martin Parish, Louisiana, U.S., Department of Agriculture Soil Conservation Service.
(1996). SAS/STAT User’s Guide, Version 6.12, SAS Institute Inc.. [4th].
Lambou, 1983, Transport of organic-carbon in the Atchafalaya Basin, Louisiana, Hydrobiologia, 98, 25, 10.1007/BF00019248
Malcolm, R.L., and Durum, W.H. (1976). Organic Carbon and Nitrogen Concentration and Annual Carbon Load of Six Selected Rivers in United States, U.S. Government Printing Office.
Dittmar, 2003, Recalcitrant dissolved organic matter in the ocean: Major contribution of small amphiphilics, Mar. Chem., 82, 115, 10.1016/S0304-4203(03)00068-9
Hedges, 1997, What happens to terrestrial organic matter in the ocean?, Org. Geochem., 27, 195, 10.1016/S0146-6380(97)00066-1
Benner, 1995, Bacterial carbon metabolism in the Amazon River system, Limnol. Oceanogr., 40, 1262, 10.4319/lo.1995.40.7.1262
Miller, 1997, Interaction of photochemical and microbial processes in the degradation of refractory dissolved organic matter from a coastal marine environment, Limnol. Oceanogr., 42, 1317, 10.4319/lo.1997.42.6.1317
Opsahl, 1997, Distribution and cycling of terrigenous dissolved organic matter in the ocean, Nature, 386, 480, 10.1038/386480a0
Coffin, 1999, Stable isotope analysis of carbon cycling in the Perdido Estuary, Florida, Estuaries, 22, 917, 10.2307/1353071
Raymond, 2001, DOC cycling in a temperate estuary: A mass balance approach using natural 14C and 13C isotopes, Limnol. Oceanogr., 46, 655, 10.4319/lo.2001.46.3.0655
Hammer, D.A. (1989). Constructed Wetlands for Wastewater Treatment, Lewis Publishers.
Benner, 2001, Molecular indicators of the sources and transformations of dissolved organic matter in the Mississippi river plume, Org. Geochem., 32, 597, 10.1016/S0146-6380(00)00197-2
(1987). Farm Drainage in the United States: History, Status, and Prospects; Economic Research Service, Miscellaneous Publ. No. 1455.
Goolsby, D.A., Battaglin, W.A., Lawrence, G.B., Artz, R.S., Aulenbach, B.T., and Hooper, R.P. (1999). Flux and Sources of Nutrients in the Mississippi-Atchafalaya Basin; Topic 3 Report for the Integrated Assessment on Hypoxia in the Gulf of Mexico. Silver Spring (MD), NOAA Coastal Ocean Office.
Donner, S.D., Kucharik, C.J., and Foley, J.A. (2004). Impact of changing land use practices on nitrate export by the Mississippi River. Glob. Biogeochem. Cycles, 18, Article No. GB1028.
Kadlec, R.H., and Knight, R.L. (1996). Treatment Wetlands, Lewis Publishers.
Donner, S.D., Kucharik, C.J., and Oppenheimer, M. (2004). The influence of climate on in-stream removal of nitrogen. Geophys. Res. Lett., 31, Article No. L20509.
Banasik, K., Horowitz, A., Owens, P.N., Stone, M., and Walling, D.E. (2010). Sediment Dynamics for a Changing Future.
Schepers, J.S., and Raun, W.R. (2008). Nitrogen in Agricultural Systems. Agronomy Monograph 49, American Society of Agronomy, Crop Science Society of America, Soil Science Society of America.
Seitzinger, 1988, Denitrification in fresh-water and coastal marine ecosystems—Ecological and geochemical significance, Limnol. Oceanogr., 33, 702, 10.4319/lo.1988.33.4_part_2.0702
Knight, 1999, The use of treatment wetlands for petroleum industry effluents, Environ. Sci. Technol., 33, 973, 10.1021/es980740w
BryantMason, 2013, Limited capacity of river corridor wetlands to remove nitrate: A case study on the Atchafalaya River Basin during the 2011 Mississippi River Flooding, Water Resour. Res., 49, 283, 10.1029/2012WR012185
Sprague, 2011, Nitrate in the Mississippi River and its tributaries, 1980 to 2008: Are we making progress?, Environ. Sci. Technol., 45, 7209, 10.1021/es201221s