Forskare analyserade åtta års data från 108 platser i Chesapeake Bay -programmets nontidala övervakningsnätverk, tittar på dagliga register över flöde och motsvarande kvävebelastningar, fosfor och suspenderat sediment. Upphovsman:Heather Preisendanz forskargrupp/Penn State
De allra flesta näringsämnen och sediment som tvättas i bäckar som rinner ut i Chesapeake Bay tas upp av störningar från svåra stormar som inträffar på relativt få dagar på året. Det är slutsatsen av en ny studie som leds av forskare från Penn State, som säger att det ger ledtrådar för att städa upp den nedsatta mynningen.
"En liten andel platser och evenemang bidrar till att de allra flesta årliga föroreningsbelastningar kommer in i viken, "sa Heather Preisendanz, docent i jordbruks- och biologisk teknik, College of Agricultural Sciences. "Dessa fynd betonar vikten av att koncentrera våra ansträngningar på" heta stunder "-inte bara" heta platser "-över nedsatta vattendrag för att uppnå vattenkvalitetsreparationsmål."
Forskare analyserade åtta års data från 108 platser i Chesapeake Bay -programmets nontidala övervakningsnätverk. De tittade på dagliga register över flöden och motsvarande mängder totalt kväve, totalt fosfor och totalt suspenderat sediment vid varje mätstation från 2010 till 2018. Sedan, i ett innovativt drag, de använde en formel som normalt används inom ekonomi på data för att bestämma fördelningen av föroreningsbelastningar genom åren.
"Med hjälp av Lorenz -ojämlikhet och Gini -koefficienten, som båda först användes i början av 1900 -talet för att kvantifiera ojämlikhet i förmögenhetsfördelning, vi kunde mäta graden av ojämlikhet av närings- och sedimentbelastningar under studieåren, "sa Preisendanz." Detta tillvägagångssätt gjorde det möjligt för oss att identifiera tidsperioder och motsvarande flödesförhållanden som måste riktas för att uppnå nödvändiga belastningsreducerande mål över vattendelen. "
Nyligen publicerad i Miljöforskningsbrev , studiens slutsatser gör ett starkt argument för vattendelare och ledare att använda ett tidsmässigt ramverk för att utveckla låg- och högflödesmål för kväve, fosfor- och sedimentbelastningar specifika för varje vattendelare i buktens 64, 000 kvadratkilometer bassäng. De sju delstaterna i Chesapeakes vattendelare har federalt mandat sedan 2010 att kontinuerligt minska närings- och sedimentbelastningar som når bukten.
Studien innebär en förändring för viken, Preisendanz hävdar, för tills nu, processer för att bestämma hur man minskar den totala årliga föroreningsbelastningen i en vattendelars skala har riktat in sig på rumsliga, men inte tidsmässigt, komponenter i ojämlikhet - hotspots men inte heta stunder.
"Jag tror att det här ger en inblick i varför vi inte har nått målen för att återställa buktens vattenkvalitet, "sa hon." Det har varit mycket frustration kring hur mycket tid och pengar som har spenderats och antalet bästa förvaltningspraxis som har antagits. Vi ligger fortfarande betydligt efter där vi behöver vara - särskilt i Pennsylvania. "
Preisendanz föreslog också att forskningen kan injicera en välbehövlig dos pragmatism i debatten om om och hur Chesapeake kan städas, använder bästa förvaltningspraxis som streamside-buffertar som fungerar korrekt, staket, näringsplaner för gårdar, kontinuerlig odling av grödor och täckgrödor.
"Nu när vi känner till dynamiken i närings- och sedimenttransporter över buktens vattendelare, vi kan behöva tänka annorlunda om hur vi närmar oss våra mål, "sa hon." Om verkligheten är att vi inte kan hantera de högsta flödena från svåra stormar - som, förresten, blir mer intensiva på grund av klimatförändringar-då måste vi designa ett system som är mer effektivt för att uppnå lastreducerande mål under låga flöden. "
En av teamets förhoppningar är att eftersom dess analys baserades på ett tillvägagångssätt som är lätt att förstå för en bred publik - med analogi av tidsmässig ojämlikhet till inkomstskillnad - kommer tidsmässigt inriktade ramar att tillämpas i stor utsträckning av tillsynsmyndigheter, Preisendanz förklarade. Människor förstår att ojämlikhet är allestädes närvarande, inte bara i system som påverkas av människor, men också i naturliga system, påpekade hon.
"Jag gillar att fråga människor hur ojämnt antalet jordgubbar som produceras i deras trädgård var spridda över deras jordgubbsplantor, eftersom alla har en superproduktiv och superoproduktiv växt, "hon sa" Den analogin är exakt överförbar till att förstå hotspots och heta stunder, och varför det är så viktigt att hantera dem båda. Teamet anammar tanken att i varje utmaning, det finns en möjlighet. "
Dessa fynd visar hur framgångsrikt minskning av föroreningsbelastningar i vattenvägar som matar bukten skulle se ut i den verkliga världen, Preisendanz noterat. "I stället för allt, överallt, hela tiden-tillvägagångssätt, Att fokusera på hotspots och heta stunder minskar problemet till att hitta "rätt lösningar på rätt platser som fungerar vid rätt tidpunkt". "