Новые результаты, которые будут изданы в пятницу в журнале Science, добавляют другого к списку: уничтожение распространяющегося загрязнителя удобрения от потоков.«Мы можем теперь вычислить турбулентность ‘ограничение скорости’ для удаления нитрата в любом потоке», сказал ведущий автор Стэнли Грант, преподаватель гражданской & инженерной защиты окружающей среды в Калифорнийском университете, Ирвине. «Это означает, что мы можем обеспечить определенное руководство о том, как скроить усилия по восстановлению максимизировать его удаление и защитить экосистемы вниз по течению».
Ученые давно знали о, загруженные нитратом удобрения убегают из ферм и городских улиц в массы воды, иногда создавая гигантские «мертвые зоны» сотни миль вниз по течению. Преобладающее представление было то, что голодные морские водоросли и бактерии в донных отложениях управляют, как быстрый нитрат может быть удален.Но международная команда исследователей думала, что физика могла бы играть роль также. Взбалтывание воды служит своего рода эскалатором, кружа молекулы загрязнителя вниз к речным руслам в образце, это – вертикальная версия Леонардо давно эскизы.
Ученые хотели знать, как то действие затрагивает устранение загрязнителя. Они вычислили максимальную скорость – или ограничение скорости – в котором нитрате шагов турбулентности к осадку и сравнил его с ранее изданными измерениями удаления нитрата в 72 потоках по Соединенным Штатам.«Ответ зависит от того, насколько загрязненный поток», сказал соавтор Перрэн Кук, адъюнкт-профессор химии в университете Монаша в Австралии. «В нетронутых потоках, уровне, по которому турбулентность транспортирует средства управления нитратом, как быстро она удалена.
В загрязненных потоках преобладающее представление правильно: Процессы в осадке выигрывают день». В чистом потоке удален нитрат, когда морские водоросли и бактерии в осадке впитывают его, или, еще лучше, преобразовывают его в безопасный газовый комплекс.«Это – гигантский подарок. Потоки удаляют большую часть нитрата, который мы бросаем в них, таким образом, был большой интерес к пониманию, как этот процесс работает и как это может быть сделано более эффективным», сказал соавтор Фульвио Боано, адъюнкт-профессор гидравлики в Politecnico di Torino Италии.
Но процесс может стать разбитым, когда слишком много загрязнителя накачано в водный путь, позволив нитрату течь к прибрежным водам. Однажды там, это может стимулировать водорослевый рост, исчерпать кислород и привести к формированию гигантских бесплодных областей вниз по течению, как область размера Коннектикута от реки Миссисипи Delta в Мексиканском заливе.
Результаты исследования имеют важные последствия для руководящего загрязнения нитрата около источника, прежде чем это будет течь к чувствительным экосистемам.«Те же самые вычисления могут быть включены в модели сети потока, которые позволили бы исследователям лучше определять количество воздействий загрязнения нитрата в местных, континентальных и даже глобальных весах», сказал соавтор Морвэрид Азизиэн, постдокторский ученый в гражданской & инженерной защите окружающей среды в UCI.«Это – картина, которая сделала бы даже Леонардо гордым», добавил Грант.
Финансирование для работы было обеспечено Национальным научным фондом и UC Office of the President Multicampus Research Programs & Initiatives.