Nutrienti. Solo la parola suona bene. Sano. Vogliamo cibo ricco di sostanze nutritive. Tutto ciò di cui un bambino in crescita ha bisogno. Il cibo spazzatura non ha sostanze nutritive, noi crediamo. Il cibo ricco di nutrienti ci mantiene in salute.

Più che solo i nostri corpi prosperano sui nutrienti. Alla sua fondazione, l'ecosistema del mondo si basa sul consumo di sostanze nutritive che inizia con minuscole piante e animali nell'acqua. Senza sostanze nutritive, la vita non prospera.

Nutrienti in eccesso, l'inverso, può essere altrettanto dannoso. Con l'aumento della popolazione lungo le coste del mondo e l'industrializzazione di più economie, i nutrienti in eccesso sono un problema globale.

Mobile Bay in Alabama non è diverso.

"La produttività di Mobile Bay dipende dai nutrienti che entrano nel sistema, ma troppi nutrienti lo capovolgono al punto che non è più produttivo, " ha detto il dottor Behzad Mortazavi, uno scienziato marino dell'Università dell'Alabama che lavora al Dauphin Island Sea Lab vicino a Mobile. "Troppi nutrienti sono la causa di molti problemi nelle nostre acque costiere".

Mortazavi è uno dei numerosi ricercatori dell'Università che studiano i nutrienti dentro e intorno a Mobile Bay, cercando di aumentare la comprensione, un passaggio necessario per sensibilizzare e migliorare le soluzioni ai nutrienti in eccesso.

"Il quadro generale riguarda il mantenimento delle risorse idriche in Alabama, " ha detto la dottoressa Natasha Dimova, un geochimico ambientale presso UA.

Mobile Bay è il quarto estuario più grande degli Stati Uniti con 413 miglia quadrate, alimentata dal secondo delta più grande del paese, il delta del fiume Mobile-Tensaw. L'acqua esce dalla baia a 62, 000 piedi cubi di acqua al secondo. Abbracciato dai fiumi e dal Golfo del Messico, è una risorsa fondamentale per i posti di lavoro, ricreazione e beni per l'Alabama e la nazione.

"La ricreazione e l'industria ittica sono tesori, risorse dalla baia, che forniscono sviluppo economico lungo la baia, " Disse Mortazavi.

L'azoto e il fosforo sono nutrienti necessari in un sistema acquatico sano, ma troppo provoca una crescita eccessiva di alghe, o piccole piante marine. Alcune alghe producono tossine e sono conosciute come alghe nocive, e quando fioriscono, può essere dannoso per i pesci e altre forme di vita marina. Le uccisioni dei pesci sono spesso associate a fioriture di alghe dannose. Queste fioriture possono avere un grave impatto economico sull'industria ittica e sul turismo.

Mentre i fiumi portano picchi di nutrienti dai rifiuti umani e animali, insieme all'agricoltura e al deflusso industriale, nella baia quando le forti piogge li portano a valle, ci sono anche fioriture algali dannose nella stagione secca. Come mai? acque sotterranee, secondo Dimova.

Per quanto grande sia il sistema, è difficile immaginare le acque sotterranee come un attore importante nell'ecologia della baia, ma, in poche parole, è. Contando per un filo d'acqua, 2,5 per cento, nella baia rispetto all'acqua del fiume Mobile, le acque sotterranee colpiscono al di sopra della sua classe di peso durante la stagione secca, portando nella baia metà dell'azoto derivato dall'ammonio, secondo gli studi di Dimova.

"Sebbene tutti presuppongano che il fiume sia il principale attore in termini di flussi di nutrienti, abbiamo scoperto molto di recente che le acque sotterranee svolgono un ruolo importante in alcuni periodi dell'anno, e quindi non può essere trascurato, " ha detto Dimova.

Lo rivela il buon senso, pure. Poiché le acque sotterranee impiegano più tempo a raggiungere l'oceano rispetto a un fiume, le acque sotterranee hanno il tempo di accumulare più sostanze chimiche, nutrienti e metalli pesanti.

Il lavoro di Dimova che studia lo scarico delle acque sotterranee sottomarine intorno alla Mobile Bay e al Delta indica la possibilità che qualcos'altro aumenti la potenza delle acque sotterranee appena prima che si riversino nella baia:i sedimenti costieri. Questa è la prima volta che il gruppo di Dimova considera i sedimenti come una fonte di contaminanti.

"Quello che campioniamo immediatamente al punto di scarico in baia ha una composizione molto diversa da quello che c'è a terra, " ha detto. "Tutti i dati cadono in questo angolo. Questo ci dice che la qualità delle acque sotterranee in uscita è in gran parte determinata da ciò che accade nei sedimenti costieri appena prima dello scarico".

Quando si seleziona l'influenza delle acque sotterranee sulla salute della baia e l'influenza sulle fioriture algali dannose, Dimova vuole sapere cosa c'è nel sedimento. Sotto la superficie, il sedimento può raccontare la storia della baia, far luce su quando ci sono state fioriture algali dannose.

Insieme alle sostanze nutritive che interessano la baia oggi e che potenzialmente la influenzeranno in futuro, il sedimento racconta una storia intricata del livello del mare e dei cambiamenti ambientali nella baia. È lì che la dottoressa Rebecca Totten Minzoni, un assistente professore di scienze geologiche UA, entra.

I nuclei di sedimento forniscono una linea temporale più lunga per aiutare a capire come e quando si è verificato un aumento dei contributi di nutrienti. Totten Minzoni è in grado di ricostruire i cambiamenti climatici e ambientali a lungo termine da quando Mobile Bay si è formata all'incirca 8, 200 anni fa.

"Con i nuclei che raccogliamo a Mobile Bay, possiamo tornare indietro nel tempo con ogni livello per raccontarci come sono cambiati gli ambienti e, in definitiva, produrre una frequenza a lungo termine delle fioriture algali dannose nel tempo, " Ha detto Totten Minzoni.

Mentre i nutrienti stessi non si conservano bene nel registro dei sedimenti, pareti di silice microscopiche, organismi unicellulari chiamati diatomee, gran parte delle fioriture algali nocive, sono lasciati indietro, conservata per milioni di anni.

Questi fossili microscopici nel sedimento segnano le occorrenze di passate fioriture algali a Mobile Bay. La loro presenza in un nucleo di sedimenti naturalmente provenienti dai fiumi può aiutare a determinare se le antiche fioriture sono state innescate da nutrienti provenienti dai fiumi o da altre fonti come le acque sotterranee.

Ciò può mostrare se le fioriture e i giubilei visti dall'insediamento europeo, e la successiva industrializzazione, sono normali rispetto all'anamnesi preregistrata.

"Una volta compreso il significato dell'impatto umano, in particolare se esiste un impatto umano significativo, possiamo aiutare a guidare gli sforzi di ripristino e qualsiasi tipo di politica e migliori pratiche che dovremmo applicare all'acqua o all'agricoltura nel nostro stato, ad esempio, — disse Totten Minzoni. — Alla fine, abbiamo bisogno di una linea di base di ciò che era normale prima che l'uso del suolo cambiasse, così possiamo davvero valutare gli impatti umani sull'ambiente e come mitigarli".

I sedimenti potrebbero anche parlarci della baia una volta che il loro contenuto inizia a lisciviarci dentro. Questa è la speranza di una collaborazione tra il Dr. Sagy Cohen, in geografia, e Dimova. L'obiettivo è utilizzare l'imaging satellitare per misurare dove si trovano nutrienti e metalli pesanti nella baia.

"Possiamo vedere sedimenti, ma non possiamo vedere i metalli pesanti o i nutrienti stessi, " Ha detto Cohen. "Se conosciamo la concentrazione media di metalli pesanti o nutrienti attaccati al sedimento, poi avremo un buon senso della concentrazione e di dove si muove".

I laboratori di Cohen e Dimova stanno calibrando campioni d'acqua e misure di torbidità, o la torbidità dell'acqua con particelle, con immagini dai satelliti. Una volta che i dati presi a mano e gli strumenti nella baia corrispondono all'imaging, Cohen spera di utilizzare solo l'imaging per comprendere il flusso di nutrienti e metalli pesanti intorno alla baia.

"Ci darà non solo una stima quasi in tempo reale dei sedimenti, dei nutrienti e delle concentrazioni di metalli pesanti nella baia, ma può anche darci un record piuttosto lungo in passato perché c'è un buon archivio di immagini satellitari che risale agli anni '70, " Egli ha detto.

Quando i metalli pesanti e i nutrienti scendono a valle dal Mobile River Basin, si depositano nel sedimento. Il Golfo del Messico sta crescendo a un ritmo mai visto dal periodo in cui si è formata la baia, e, con l'innalzamento del livello del mare, cambia l'interazione con il sedimento, disse Cohen. L'acqua salata reagisce chimicamente in modo diverso dall'acqua dolce.

"Dobbiamo avere un'idea migliore di quanto velocemente si stanno muovendo le cose, alcune informazioni su come funziona il meccanismo, " Cohen ha detto. "Un sistema ecologico sano può tollerare solo così tanti nutrienti e inquinanti specifici.

"Ne abbiamo bisogno per un ambiente acquatico sano sia nei fiumi che nelle coste, " ha continuato. "È molto facile inquinare la fonte d'acqua, ma non è così facile pulirlo e ristabilire un ecosistema sano".

Per Mortazavi, che lavora a Dauphin Island, mantenere la salute della baia richiede paludi. Oltre a rimuovere i nutrienti, le paludi stabilizzano il litorale, onde tampone, e fungono da habitat per la fauna selvatica. Però, stanno scomparendo lungo le coste del mondo, e Mobile Bay non è stato diverso, Egli ha detto.

Circa la metà delle paludi lungo Mobile Bay è scomparsa negli ultimi 200 anni. Un certo numero di fattori - che vanno dalle dighe lungo i fiumi che trattengono i sedimenti che costruiscono le paludi all'innalzamento del livello del mare che le annega - contribuiscono a questo.

"Le paludi hanno questa straordinaria capacità di rimuovere permanentemente l'azoto, " disse Mortazavi. "Se le paludi scompaiono, c'è la possibilità che i nutrienti eccessivi entrino nella baia".

In un recente lavoro, Mortazavi e i suoi colleghi hanno documentato l'efficacia con cui le paludi rimuovono l'azoto. Stimano che una palude delle dimensioni di un campo da calcio possa rimuovere fino a 12 libbre di azoto all'anno e, ma ancora più importante, quando una palude erode, questa capacità diminuisce di un fattore quattro.

Comprendere di più sul ruolo fondamentale svolto dalle paludi può aiutare a guidare gli sforzi di ripristino, Egli ha detto.

"Le paludi non sono la soluzione magica a tutti i nostri problemi di qualità dell'acqua, ma hanno un ruolo piuttosto importante da svolgere, " Ha detto Mortazavi. "Capire quel ruolo dà giustificazione ai politici per il motivo per cui vorrebbero fare qualcosa con le paludi".