Näringsämnen. Bara ordet låter bra. Hälsosam. Vi vill ha mat fullspäckad med näringsämnen. Allt ett växande barn behöver. Skräpmat har inga näringsämnen, vi tror. Näringsrik mat håller oss friska.

Mer än bara våra kroppar trivs med näringsämnen. Vid dess grund, världens ekosystem bygger på konsumtion av näringsämnen som börjar med små växt- och djurliv i vattnet. Utan näringsämnen, livet trivs inte.

överskott av näringsämnen, det omvända, kan vara lika skadligt. Med ökad befolkning längs världens kuster och industrialisering av fler ekonomier, överskott av näringsämnen är ett globalt problem.

Mobile Bay i Alabama är inte annorlunda.

"Produktiviteten hos Mobile Bay beror på näringsämnen som kommer in i systemet, men för mycket näringsämnen vänder den till en punkt där den inte längre är produktiv, " sa Dr Behzad Mortazavi, en marinforskare vid University of Alabama som arbetar från Dauphin Island Sea Lab nära Mobile. "För mycket näringsämnen är orsaken till många problem i våra kustnära vatten."

Mortazavi är en av flera forskare från universitetet som studerar näringsämnen i och runt Mobile Bay, försöker öka förståelsen, ett nödvändigt steg för att öka medvetenheten och förbättra lösningar på överskott av näringsämnen.

"Den breda bilden handlar om att upprätthålla vattenresurserna i Alabama, " sa Dr. Natasha Dimova, en miljögeokemist vid UA.

Mobile Bay är den fjärde största mynningen i USA med 413 kvadratkilometer, matas av det näst största deltaet i landet, Mobile–Tensaw River Delta. Vatten rinner ut ur viken vid 62, 000 kubikfot vatten per sekund. Kramas av floder och Mexikanska golfen, det är en kritisk resurs för jobb, rekreation och varor för Alabama och nationen.

"Rekreation och skaldjursindustrin är skatter, resurser från viken, som ger ekonomisk utveckling längs viken, sa Mortazavi.

Kväve och fosfor är nödvändiga näringsämnen i ett hälsosamt vattensystem, men för mycket orsakar en överväxt av alger, eller små marina växter. Vissa alger producerar toxiner och är kända som skadliga alger, och när de blommar, det kan vara skadligt för fiskar och annat marint liv. Fiskdödar är ofta förknippade med blomningar av skadliga alger. Dessa blomningar kan ha allvarliga ekonomiska konsekvenser för skaldjursindustrin och turismen.

Medan floder för med sig toppar av näringsämnen från mänskligt och djuravfall, tillsammans med jordbruk och industriavrinning, in i viken när kraftiga regn leder dem nedströms, det förekommer även skadliga algblomningar under torrperioden. Varför? Grundvatten, enligt Dimova.

Så stort som systemet är, det är svårt att föreställa sig grundvatten som en stor aktör i vikens ekologi, men, enkelt uttryckt, det är. Redogör för ett vattendropp, 2,5 procent, i bukten jämfört med vatten från Mobile River, grundvatten slår över sin viktklass under torrperioden, leverera hälften av kvävet från ammonium till viken, enligt studier av Dimova.

"Även om alla antar att floden är den största aktören när det gäller näringsflöden, vi fann helt nyligen att grundvatten spelar en viktig roll under vissa tider på året, och kan därför inte försummas, sa Dimova.

Sunt förnuft avslöjar detta, för. Eftersom grundvatten tar längre tid att nå havet än en flod, grundvattnet har tid att ackumulera mer kemikalier, näringsämnen och tungmetaller.

Dimovas arbete med att studera undervattensutsläpp av grundvatten runt Mobile Bay och Delta pekar på möjligheten att något annat ökar grundvattnets styrka precis innan det läcker in i viken – kustsediment. Detta är första gången Dimovas grupp betraktade sedimenten som en källa till föroreningar.

"Det vi provar omedelbart vid utsläppspunkten i viken har en helt annan sammansättning än vad som finns på land, " sa hon. "Alla uppgifter faller i det här hörnet. Det säger oss att kvaliteten på grundvattnet som kommer ut till stor del bestäms av vad som händer i kustsedimenten strax före utsläppet."

När man sorterar ut grundvattnets inverkan på vikens hälsa och påverkan på skadliga algblomningar, Dimova vill veta vad som finns i sedimentet. Under ytan, sedimentet kan berätta historien om viken, belyser när det förekommit skadliga algblomningar.

Tillsammans med de näringsämnen som påverkar viken idag och potentiellt påverkar den i framtiden, sedimentet berättar en invecklad historia om havsnivå och miljöförändringar i viken. Det är där Dr. Rebecca Totten Minzoni, en UA biträdande professor i geologiska vetenskaper, kommer in.

Sedimentkärnor ger en längre tidslinje för att hjälpa till att förstå hur och när ökade bidrag av näringsämnen inträffade. Totten Minzoni kan rekonstruera långsiktiga klimat- och miljöförändringar sedan Mobile Bay bildade ungefär 8, 200 år sedan.

"Med kärnorna vi samlar in i Mobile Bay, vi kan gå tillbaka i tiden med varje lager för att berätta om hur miljöer förändrades och, i sista hand, producerar en långsiktig frekvens av de skadliga algblomningarna över tid, " sa Totten Minzoni.

Även om näringsämnena själva inte bevaras väl i sedimentregistret, kiseldioxidväggar av mikroskopiska, encelliga organismer som kallas kiselalger, en stor del av skadliga algblomningar, är kvar, bevarade i miljontals år.

Dessa mikroskopiska fossiler i sedimentet markerar förekomster av tidigare algblomningar i Mobile Bay. Deras närvaro i en kärna av naturligtvis sediment från floder kan hjälpa till att avgöra om de gamla blomningarna utlöstes av näringsämnen från floder eller från andra källor som grundvatten.

Det kan visa om de blomningar och jubileum som har setts sedan den europeiska bosättningen, och den efterföljande industrialiseringen, är normala jämfört med den förinspelade historien.

"När vi förstår betydelsen av mänsklig påverkan – särskilt om det finns betydande mänsklig påverkan – så kan vi hjälpa till att styra restaureringsinsatser och alla typer av policyer och bästa praxis som vi bör tillämpa på vatten eller jordbruk i vår stat, till exempel, "Totten Minzoni sa." I slutändan, vi behöver en baslinje för vad som var normalt innan markanvändningen ändrades, så att vi verkligen kan bedöma mänsklig miljöpåverkan och hur vi kan mildra dem."

Sediment kan också berätta om viken när innehållet börjar läcka in i den. Det är förhoppningen om ett samarbete mellan Dr Sagy Cohen, i geografi, och Dimova. Målet är att använda satellitbilder för att mäta var näringsämnen och tungmetaller finns i viken.

"Vi kan se sediment, men vi kan inte se själva tungmetallerna eller näringsämnena, ", sa Cohen. "Om vi ​​vet den genomsnittliga koncentrationen av tungmetaller eller näringsämnen som är fästa vid sedimentet, då kommer vi att ha en bra känsla för koncentrationen och vart den rör sig."

Cohens och Dimovas labb kalibrerar vattenprover och grumlighetsmätningar, eller vattnets grumlighet med partiklar, med avbildning från satelliter. När data som tagits för hand och instrument i viken överensstämmer med avbildningen, Cohen hoppas kunna använda endast avbildningen för att förstå flödet av näringsämnen och tungmetaller runt viken.

"Det kommer inte bara att ge oss en nästan realtidsuppskattning av sediment och näringsämnen och tungmetallkoncentrationer i viken, men kan också ge oss ganska långa rekord i det förflutna eftersom det finns ett bra arkiv med satellitbilder som går tillbaka till 1970-talet, " han sa.

När tungmetaller och näringsämnen kommer nedströms från Mobile River Basin, de lägger sig i sedimentet. Mexikanska golfen stiger i en takt som inte setts sedan perioden då bukten bildades, och, när havsnivån stiger, det förändrar interaktionen med sedimentet, sa Cohen. Saltare vatten reagerar annorlunda kemiskt än sötvatten.

"Vi måste få en bättre uppfattning om hur snabbt saker och ting går, lite insikt i hur mekanismen fungerar, ", sade Cohen. "En hälsosam ekologisk systemburk tolererar bara så mycket specifika näringsämnen och föroreningar.

"Vi behöver det för en hälsosam vattenmiljö både i floderna och vid kusterna, "fortsatte han." Det är väldigt lätt att förorena vattenkällan, men det är inte så lätt att rengöra den och återupprätta ett hälsosamt ekosystem."

För Mortazavi, som arbetar på Dauphin Island, att upprätthålla vikens hälsa kräver myrar. Förutom att ta bort näringsämnen, kärr stabiliserar strandlinjen, buffertvågor, och fungera som livsmiljöer för vilda djur. Dock, de försvinner längs världens kuster, och Mobile Bay har inte varit annorlunda, han sa.

Ungefär hälften av myrarna längs Mobile Bay har försvunnit under de senaste 200 åren. Ett antal faktorer – allt från dammar längs floder som håller tillbaka sediment som bygger myrarna till havsnivåhöjning som dränker dem – bidrar till detta.

"Träskmarker har denna fantastiska förmåga att permanent ta bort kväve, " sade Mortazavi. "Om kärren försvinner, det finns potential för överdriven näring att komma in i viken. "

I ett nyligen utfört arbete, Mortazavi och hans kollegor dokumenterade hur effektivt kärr tar bort kväve. De uppskattar att ett träsk som är lika stort som en fotbollsplan kan ta bort så mycket som 12 pund kväve årligen och, mer viktigt, när ett kärr eroderar, denna kapacitet sjunker med en faktor fyra.

Att förstå mer om den kritiska roll som kärr spelar kan hjälpa till att återställa insatser, han sa.

"Träskmarker är inte den magiska lösningen på alla våra vattenkvalitetsproblem, men de har en ganska viktig roll att spela, "Sade Mortazavi. "Att förstå den rollen motiverar beslutsfattarna varför de skulle vilja göra något med myrarna."