De senaste 25 åren, Environmental Protection Agency och Connecticut Department of Energy and Environmental Protection har flitigt samlat in vattenprover varje månad i Long Island Sound (LIS). Nyligen, uppgifterna har sammanställts och analyserats, av UConn associerade professorer i marin vetenskap Penny Vlahos och Michael Whitney, och andra teammedlemmar, som har påbörjat uppgiften att gräva i datan för att bättre förstå Öresunds biogeokemi. En del av analysen, kallad "Kvävebudgetar för LIS, " har publicerats i tidskriften mynning, Kust- och hyllvetenskap .

Varje sommar sedan 1820 eller så, LIS har upplevt vad som kallas en "dödzon". Under 1970- och 1980 -talen, den årliga uppkomsten av den döda zonen såg omfattande fiskdöd som väckte allmänhetens uppmärksamhet och sporrade till åtgärder från statliga miljöbyråer.

Döda zoner uppstår när inflödet av överskott av näringsämnen som kväve, tillsammans med varma, stilla vatten, leda till utbrott av tillväxt i algpopulationer och deras efterföljande förfall, säger Vlahos.

"Allt i systemet hänger ihop. Ett inflöde av kväve kommer att leda till algtillväxt, och alger producerar organiskt material och syre som kommer att förbrukas av bakterier, " hon säger.

När bakterietillväxten ökar, befolkningen använder syre i området snabbare än det kan ersättas, resulterar i områden med låg syrehalt, eller inget syre alls. Dessa "hypoxiska områden" eller döda zoner varierar i storlek, men kan sträcka sig från den bortre västra delen av LIS hela vägen till den mellersta delen av LIS mynning under vissa år.

Denna studie är den första i sitt slag att studera den komplexa totala kvävecykeln i LIS mynning, med målet att bättre förstå och förutse varför vissa år är värre än andra.

Kväve kommer in i vattendelaren genom sötvatteninlopp från bäckar, floder, och avloppsvattenrening, såväl som genom atmosfäriska ingångar. Arton floder rinner ut i LIS, med ungefär 70 % av sötvattnet som rinner in i mynningen som kommer från Connecticut River. Utbyte med det öppna havet sker främst med tidvattenflöde genom den östra delen av LIS.

"Dock, ingen visste vad som hände med kvävet när det väl kom in i systemet, säger Vlahos.

Kväve kan ha många former beroende på källa och förhållanden - som nitrat (NO3), nitrit (NO2), ammoniak (NH4), i partiklar, upplöst, eller gasform – vilket ger ännu mer komplexitet för att förstå balansen mellan elementet i LIS-systemet.

Forskarna uppskattade flöden och mellanårig variation beroende på månatliga mätningar. De beräknade också kvävet lagrat i LIS.

Resultaten visade att, förvånande, mindre än hälften av det kväve som kommer in i LIS exporteras till det intilliggande havet.

"Sextio procent av kvävet som kommer in i Long Island Sound begravs antingen i sediment eller omvandlas till kvävgas och lämnar systemet via atmosfären, "Säger Vlahos." Fyrtio procent exporteras till det öppna havet. "

Med denna första studie, beslutsfattare och forskare kan börja nollställa andra frågor som behöver lösas.

"Det här hjälper oss att börja svara på frågor om vad som händer i Long Island Sound. Var används kväve mest? Var ska vi koncentrera våra ansträngningar för att minska kvävebelastningen?" säger Vlahos.

Att förstå detta system kommer att visa sig värdefullt för kustplanering under kommande år när den mänskliga befolkningen i regionen ökar, och effekterna av klimatförändringarna blir mer akuta. Extrema väderhändelser som superstormar kan bryta upp sediment, återinjicering av begravt kväve medan stora mängder dagvatten som kommer in i LIS kan leda till stora episodiska tillförsel av kväve och andra näringsämnen till systemet.

Dessa komplexa system och processer förekommer inte isolerat från varandra, säger Vlahos.

"Vattnet i Long Island Sound värms upp snabbare än det öppna havet och mycket av det har att göra med utvidgningen av Golfströmmen, " hon säger.

För att förutse dessa händelser och hur de kommer att påverka regionens biogeokemi, Vlahos säger att det första steget är att fatta beslut om markanvändning som kan påverka LIS.

Tidigare studier, till exempel, stödja tanken att hypoxi inträffade när den mänskliga befolkningen började öka i regionen, med början av döda zoner som sammanfaller med en tidsperiod av stor avskogning. Skogarna röjdes för jordbruksändamål och med skogsförlust, det var också förlust av ekosystemtjänster som skogarna tillhandahåller, som att bromsa flödet av ytvatten, och filtrera bort överskott av näringsämnen som kväve.

Detta gör Vlahos hoppfull om möjligheterna att ta itu med de årliga döda zonerna i Long Island Sound.

"Om det är mänskligt orsakat, det finns ingen anledning att vi inte kan vända det och få det tillbaka till åtminstone ett minimum, " säger hon. "Det kan vara en kostnad för människor att vara här oavsett vad, men där det finns en vilja, det finns en väg och lyckligtvis går vi i rätt riktning."