Nitrat som samlats i marken i strandzonen rinner ut i bäckvattnet när det regnar. Kredit:Urumu Tsunogai
Forskare från Nagoya University i Japan har rapporterat att nitrat som ackumuleras i mark som gränsar till bäckar spelar en viktig roll för ökningen av nitratnivåerna i bäckvatten när det regnar. Deras resultat, publicerade i tidskriften Biogeosciences , kan hjälpa till att minska kväveföroreningar och förbättra vattenkvaliteten i nedströms vattenförekomster, såsom sjöar och närliggande vatten.
Nitrat är ett viktigt näringsämne för växter och växtplankton, men för höga nitratnivåer i vattendrag kan skada vattenkvaliteten, orsaka övergödning (överanrikning av vatten med näringsämnen) och utgöra hälsorisker för djur och människor. Även om det är känt att nitrathalterna i vattendrag stiger när det regnar, är orsaken till detta oklar.
Det finns två ledande teorier om hur strömnitrat ökar när det regnar. Enligt den första teorin löses nitratet i atmosfären i regnvatten och faller direkt i bäckar. Medan den andra teorin är att, när det regnar, flyter jordnitrat i området som gränsar till bäcken, känd som flodzonen, ut i bäckvatten.
För att ytterligare undersöka källan till nitratet genomförde en forskargrupp vid Nagoya University under ledning av professor Urumu Tsunogai vid Graduate School of Environmental Studies, i samarbete med Asia Center for Air Pollution Research, en studie för att analysera förändringar i isotopsammansättningarna av kväve och syre i nitrat och ökningen av nitratkoncentrationer i en bäck under regnstormar.
Tidigare studier har rapporterat att nitratkoncentrationerna ökar markant under stormar i strömmarna i den övre Kajikawa-floden i Niigata, nordvästra Japan. Forskarna samlade in vattenprover från Kajikawas avrinningsområde, som omfattar strömmarna i den övre delen av floden. De använde en automatisk vattenprovtagare för att ta prover från avrinningsbäckens vatten med en timmes mellanrum under 24 timmar under tre stormar.
Genom att mäta koncentrationerna och isotopsammansättningarna av nitrat i bäckvattnet jämförde gruppen sedan resultaten med koncentrationerna och isotopsammansättningarna av jordnitrat i bäckens strandområde. As a result, they found that most of the nitrate came from the soil in the zone rather than rainwater.
"We concluded that the flushing of soil nitrate in the riparian zone into the stream due to the rising of both stream water and groundwater level was primarily responsible for the increase in stream nitrate during the storm event," said Dr. Weitian Ding of Nagoya University, the corresponding author of the study.
The research group also analyzed the impact of atmospheric nitrate on increasing stream nitrate during the storms. Regardless of an increase in precipitation, atmospheric nitrate in stream water remained constant, suggesting that the atmospheric sources of nitrate had a minimal effect.
The researchers also found that the soil nitrate in the riparian zone was produced by soil-dwelling microorganisms. "Microbe-derived nitrate is thought to be accumulated in soil in the riparian zone only in summer and autumn in Japan," explained Professor Tsunogai. "From this perspective, we can predict that the increase of stream nitrate due to rain occurs only in these seasons." Understanding the seasonality of nitrate increases could be an important finding to help ensure safe fresh water. + Utforska vidare
