Hypoxiska döda zoner, som uppstår när lösta syrenivåer i vattnet sjunker så lågt att fiskar och andra vattendjur som lever där kvävs, är väldokumenterade problem i många kustvatten.

Nu, en ny Duke University-ledd studie avslöjar att de också förekommer i sötvatten urbana strömmar.

"Vi blev förvånade över att hitta dessa döda zoner som händer i våra egna bakgårdar, inte bara i floder och kustvatten nedströms de viktigaste källorna till näringsföroreningar, "sa studieledaren Joanna Blaszczak, en doktorsexamen 2018 från Duke's Nicholas School of the Environment.

Blaszczak och hennes kollegor publicerade sin peer-reviewed studie den 3 december i tidskriften Limnologi och oceanografi .

För att genomföra studien, de mätte upplösta syrekoncentrationer, ljusnivåer, vattenkemi och strömflöde i sex vattendrag som tömmer urbana vattendrag i Durham och Raleigh, N.C., från 2015 till 2017.

De använde uppgifterna för att modellera tillväxten av alger och syreförbrukande bakterier i vattendragen och undersöka hur ofta upplösta syrekoncentrationer sjönk under två milligram per liter-riskpunkten för fisk och andra vattenlevande organismer.

"Strömmar som dränerar utvecklade områden utsätts för intensiva, erosiv stormflöde när vägar och dagvattenledningar snabbt leder avrinning till strömmar under stormar, utan att låta vattnet infiltrera i jorden, "Sa Blaszczak.

"Vi fann att erosion orsakad av dessa intensiva flöden ändrade formen på vissa strömkanaler i en sådan omfattning att vatten väsentligen slutade rinna i dem under sensommaren. De blev en serie pooler som innehöll höga halter av näringsavrinning och organiskt material, inklusive kväve från läckande avloppsrör, gödselmedel och husdjursavfall. "

De förhöjda näringsnivåerna ledde till större konsumtion av upplöst syre av bakterier i vattnet, orsakade poolerna att bli hypoxiska tills nästa storm spolade ut dem.

Vissa vattendrag visade sig vara mer sårbara än andra, beroende på deras bakomliggande geologi.

"Kanaler som är mer mottagliga för erosion kan bli intagna av nyligen exponerade berggrundar och kulvertar, som leder till bildandet av pooler mellan stormar som är så benägna att hypoxi, "Förklarade Blaszczak.

"Vi upptäckte att tillväxttakten för alger som stödjer strömmatbanor var långsammare i strömmar med mer frekventa intensiva stormflöden. Tillsammans med förekomsten av hypoxi, detta målar upp en dyster och stressande bild för sötvattenorganismer som försöker överleva i dessa stadsströmmar, " Hon sa.

Medan studien endast utfördes i små vattendrag som tömde urbana vattendrag, dess resultat är i stort sett tillämpliga, Blaszczak noterade, eftersom pooler är allestädes närvarande funktioner i floder, ännu mer av de långsiktiga arven från dammbyggnad och dammborttagning.

"Hypoxi antas inte vanligen förekomma i bäckar och floder på grund av strömflöde, som vanligtvis flyttar vatten tillräckligt snabbt för att förhindra nedbrytning av upplöst syre av bakterier till hypoxiska nivåer, "sa hon." Men dammbyggnad och andra mänskliga förändringar som stoppar vattenflödet gör dessa sötvattensekosystem särskilt sårbara för hypoxi med negativa konsekvenser för biologisk mångfald, särskilt i floder som redan är belastade med hög näringsförorening. "