Avrinning från spridning av gödsel och gödsel i jordbruksregioner har lett till höga nivåer av nitrat i grundvattnet, floder, och kustområden. Dessa höga nitrathalter kan hota dricksvattensäkerheten och även leda till problem med algblomning och nedbrytning av akvatiska ekosystem.

Tidigare forskning har visat att våtmarker förbättrar vattenkvaliteten, men hur stor inverkan har våtmarker på nitratavlägsnande nu, och vilka förbättringar kan restaurering av våtmarker ge i framtiden?

Forskare från University of Illinois Chicago och University of Waterloo försökte utvärdera dessa detaljer i amerikansk skala och publicera sina resultat i en ny artikel i tidskriften Natur .

Deras studie undersöker de positiva effekterna av våtmarker på vattenkvaliteten och potentialen för att använda återställande av våtmarker som en nyckelstrategi för att förbättra vattenkvaliteten, särskilt i Mississippi River Basin och Mexikanska golfen.

Våtmarken har i huvudsak en renande effekt när nitrathaltigt vatten kommer in i dess gränser. Kemiska reaktioner äger rum som tar bort det skadliga nitratet från vattnet, vilket möjliggör att ofarlig kvävgas släpps ut i atmosfären och renare vatten kan strömma nedströms.

"Tyvärr, de flesta våtmarker som ursprungligen fanns i USA har dränerats eller förstörts för att ge plats för jordbruk eller stadsutveckling. Ironiskt, områden med de största nitratproblemen, på grund av jordbruk och intensiv användning av kvävegödselmedel, är också vanligtvis områden med minst antal kvarvarande våtmarker, sa Kimberly Van Meter, UIC biträdande professor i jord- och miljövetenskap och medförfattare till uppsatsen.

Forskarna använde kartor över kvarvarande våtmarker över hela USA för att kvantifiera mängden nitrat som för närvarande avlägsnas av våtmarker. Trots de höga nivåerna av förlust av våtmarker, deras resultat tyder på att nitratbelastningen i Mississippifloden kan vara ungefär 50 % högre än vad de för närvarande är utan närvaro av våtmarker.

Våtmarkernas betydande bidrag till nuvarande nitratavskiljning är viktigt av två viktiga skäl, enligt UICs Van Meter och hennes kollegor Frederick Cheng, Danyka Byrnes och Nandita Basu, allt från University of Waterloo.

"Först, Mississippifloden är den största kvävekällan till Mexikanska golfen och en viktig orsak till den stora döda zonen som uppstår i golfen varje sommar. Andra, skydd för nuvarande våtmarker har eroderats de senaste åren, särskilt med revisioner av Clean Water Rule under Trump-administrationen, vilket eliminerade skydd för ungefär hälften av alla amerikanska våtmarker, " sa Van Meter.

Forskarna genomförde också datormodellsimuleringar för att bättre förstå hur återställande av våtmarker kan gynna vattenkvaliteten.

"Vi fann att genom att rikta återställande av våtmarker till områden i USA med de högsta nivåerna av nitratföroreningar, till och med en ökning med 10 % av nuvarande våtmarksareal skulle kunna halvera nitrathalterna i floder och vattendrag, " sa Van Meter.

Kostnaden för ett våtmarksinitiativ uppskattas till 3,3 miljarder dollar per år, ett belopp som forskare beskrev som genomförbart givet nuvarande statliga utgiftsnivåer. Även om det är dubbelt så mycket som den beräknade kostnaden för ett icke-riktat tillvägagångssätt, modellen visade att den skulle ta bort 40 gånger mer kväve.

"Du får mycket mer valuta för pengarna om våtmarksbevarande och restaurering är målinriktade, sa Nandita Basu, professor i byggnads- och miljöteknik, och geo- och miljövetenskaper vid University of Waterloo och motsvarande författare till artikeln. "Ur ett politiskt perspektiv, det är dramatiskt mer effektivt och effektivt."

Författarna påpekar också att olika negativa socioekonomiska utfall härrör från nitratföroreningar i sjöar och kustområden. När alger blommar, som allmänt anses vara fula och ofta avger en obehaglig svavelliknande lukt, ta över en vattenförekomst, det begränsar vanligtvis tillgången till rekreation för simning, båtliv, och fiske och, Således, negativt påverkar turismen. Toxiner associerade med algblomning begränsar också fisket, leder till ekonomiska problem för kustfisket. När städer är beroende av påverkade vattenförekomster för dricksvatten, kostnaderna för vattenrening ökar också.