A medida que la población mundial se ha disparado durante el último siglo, El nitrógeno se ha convertido en uno de los contaminantes del agua más comunes del mundo.

La contaminación por nitrógeno se origina principalmente a partir de fuentes relacionadas con el ser humano, como las emisiones de automóviles, fertilizantes, residuos ganaderos y escorrentías urbanas. Por décadas, Los científicos han observado un aumento de las concentraciones de nitrógeno en los cuerpos de agua de todo el mundo. pero especialmente en naciones desarrolladas. La sobreabundancia de nitrógeno en las aguas naturales genera impactos negativos en la calidad del agua, incluyendo la proliferación de algas nocivas y la muerte de peces, que tienen efectos adversos en las economías y ecosistemas aguas abajo.

Afortunadamente, muchos ecosistemas acuáticos y de humedales pueden eliminar parte de este nitrógeno antes de que se convierta en una molestia para los entornos río abajo. Las plantas y microorganismos de estos ecosistemas eliminan de forma natural el nitrógeno de los ríos y arroyos, en beneficio de la pesca costera y los estuarios. Sin embargo, estos organismos pueden ser sensibles a las perturbaciones ambientales. Durante grandes inundaciones, por ejemplo, la vegetación se puede arrancar de los humedales y las esteras microbianas se pueden limpiar de los lechos de los arroyos. Estas y otras alteraciones podrían tener importantes implicaciones para el ciclo del nitrógeno.

Impactos de las inundaciones en el procesamiento de nitrógeno en la cuenca del río Lumbee

En 2016, El huracán Matthew trajo inundaciones inmensas y devastadoras al río Lumbee, ubicado en el sureste de Carolina del Norte. A medida que las aguas de la inundación se extienden mucho más allá de la llanura de inundación existente, tanto las ciudades como las tierras de cultivo quedaron sumergidas. Se transportaron cantidades desconocidas de escombros y contaminantes río abajo.

Debido a que las inundaciones del huracán Matthew fueron mucho más grandes que cualquier cosa que el río Lumbee haya experimentado en el registro de observación, o en las historias orales y escritas de los residentes locales, la inundación tuvo implicaciones desconocidas para el ciclo del nitrógeno del río. Junto con mi asesor, Ryan Emanuel, Planteé la hipótesis de que los ecosistemas responsables de eliminar el nitrógeno de las aguas superficiales pueden haber sido dañados o alterados de manera que afectaran las tasas de eliminación de nitrógeno.

Para probar nuestra hipótesis, rastreamos los cambios en la capacidad del río para eliminar el nitrógeno en una de sus formas inorgánicas, nitrato. Medimos las concentraciones de nitrato en muestras de agua recolectadas a lo largo de tres tramos del río durante varios meses antes y después del huracán Matthew. Combinamos estas mediciones con otros datos del río para calcular las tasas de absorción de nitrógeno para las subsecciones de cada tramo. Por dos de los tramos, las tasas promedio de absorción de nitrógeno no cambiaron apreciablemente después del huracán Matthew. Para el tercer alcance, la tasa promedio de absorción de nitrógeno disminuyó ligeramente después de la inundación.

Más interesante aún, Descubrimos que la variabilidad en la absorción de nitrógeno dentro de cada tramo aumentó sustancialmente después del huracán Matthew. Creemos que estas diferencias pueden deberse a las alteraciones infligidas a la vegetación de los humedales y las esteras microbianas, que eliminan activamente el nitrógeno de la corriente. Estas comunidades no fueron completamente arrasadas por la tormenta, pero las inundaciones pueden haberlos impactado lo suficiente como para crear puntos a lo largo del río que fueron especialmente efectivos (o ineficaces) para eliminar el nitrato. Con el paso del tiempo, la variabilidad en la absorción de nitrógeno pareció disminuir dentro de cada tramo. El comportamiento cambiante de la absorción de nitrógeno después del huracán Matthew plantea preguntas interesantes para futuras investigaciones.

Después de grandes inundaciones como las causadas por el huracán Matthew y, recientemente, Huracán Florence, Los gobiernos locales y federales prestan más atención a las comunidades vulnerables que viven en llanuras aluviales o en otras áreas bajas. Esta atención está adecuadamente dirigida, ya que estas comunidades a menudo no están equipadas adecuadamente para recuperarse de las inundaciones y adaptarse al clima cambiante.

Sin embargo, Las inundaciones relacionadas con los huracanes también pueden afectar los procesos invisibles del ecosistema responsables de mitigar la contaminación por nitrógeno en las aguas superficiales. Por lo tanto, es imperativo que comprendamos cómo las grandes inundaciones pueden afectar el procesamiento de nitrógeno y otros contaminantes.

Esto es cierto especialmente a la luz de las proyecciones actuales de que huracanes como Matthew y Florence se volverán más comunes. trayendo consigo inundaciones catastróficas. Una vez que comprendamos mejor las inundaciones extremas y sus impactos, podemos obtener una imagen más clara de cómo los procesos ecológicos, incluida la eliminación de nitrógeno de los arroyos, comportarse en los meses y años siguientes. ¿Volverá el procesamiento de nitrógeno al estado anterior al huracán o cambiará a un estado alternativo? Las investigaciones futuras ayudarán a responder esta y otras preguntas relacionadas con la calidad del agua en una era de cambio global.