Negli ultimi 25 anni, l'Environmental Protection Agency e il Connecticut Department of Energy and Environmental Protection hanno raccolto diligentemente campioni d'acqua ogni mese a Long Island Sound (LIS). Recentemente, i dati sono stati raccolti e analizzati, dai professori associati UConn di Scienze Marine Penny Vlahos e Michael Whitney, e altri membri del team, che hanno iniziato il compito di scavare nei dati per comprendere meglio la biogeochimica del Suono. Parte dell'analisi, denominato "Bilanci di azoto per LIS, " è stato pubblicato sulla rivista estuario, Scienze costiere e degli scaffali .

Ogni estate dal 1820 circa, LIS ha sperimentato quella che viene chiamata una "zona morta". Negli anni '70 e '80, l'aspetto annuale della zona morta ha visto vaste uccisioni di pesci che hanno attirato l'attenzione del pubblico e stimolato l'azione delle agenzie ambientali statali.

Le zone morte si verificano quando afflussi di nutrienti in eccesso come azoto, insieme al caldo, acque calme, portare a esplosioni di crescita delle popolazioni algali e al loro successivo decadimento, dice Vlahos.

"Tutto nel sistema è collegato. Un afflusso di azoto porterà alla crescita di alghe, e le alghe producono materia organica e ossigeno che verranno consumati dai batteri, " lei dice.

Quando la crescita dei batteri aumenta, le popolazioni utilizzano l'ossigeno nell'area più velocemente di quanto possa essere sostituito, con conseguente aree a basso contenuto di ossigeno, o niente ossigeno. Queste "aree ipossiche" o zone morte variano di dimensioni, ma può estendersi dalla parte più occidentale della LIS fino alla porzione centrale dell'estuario della LIS in alcuni anni.

Questo studio è il primo del suo genere a studiare il complesso ciclo totale dell'azoto nell'estuario del LIS, con l'obiettivo di capire e prevedere meglio perché alcuni anni sono peggiori di altri.

L'azoto entra nello spartiacque attraverso gli ingressi di acqua dolce dai torrenti, fiumi, ed effluenti di trattamento delle acque reflue, così come attraverso gli input atmosferici. Diciotto fiumi sfociano nella LIS, con circa il 70% dell'acqua dolce che drena nell'estuario proveniente dal fiume Connecticut. Lo scambio con l'oceano aperto avviene principalmente con il flusso di marea attraverso la parte orientale della LIS.

"Però, nessuno sapeva cosa stava succedendo all'azoto una volta entrato nel sistema, "dice Vlahos.

L'azoto può assumere molte forme a seconda della fonte e delle condizioni, come nitrato (NO3), nitrito (NO2), ammoniaca (NH4), in particolato, sciolto, o forma gassosa, che aggiunge ancora più complessità alla comprensione dell'equilibrio dell'elemento nel sistema LIS.

I ricercatori hanno stimato i flussi e la variabilità interannuale sulla base di misurazioni mensili. Hanno anche calcolato l'azoto immagazzinato all'interno di LIS.

I risultati hanno mostrato che, sorprendentemente, meno della metà dell'azoto che entra nel LIS viene esportato nell'oceano adiacente.

"Il sessanta percento dell'azoto che entra nel Long Island Sound viene sepolto nei sedimenti o viene convertito in gas azoto e lascia il sistema attraverso l'atmosfera, " Dice Vlahos. "Il quaranta per cento viene esportato in mare aperto".

Con questo primo studio, responsabili politici e ricercatori possono iniziare a concentrarsi su altre questioni che devono essere affrontate.

"Questo ci aiuta a iniziare a rispondere alle domande su ciò che accade a Long Island Sound. Dove viene utilizzato maggiormente l'azoto? Dove dovremmo concentrare i nostri sforzi per ridurre i carichi di azoto?" Vlahos dice.

La comprensione di questo sistema si rivelerà preziosa per la pianificazione costiera nei prossimi anni man mano che la popolazione umana della regione aumenterà, e gli effetti del cambiamento climatico diventano più acuti. Eventi meteorologici estremi come le super tempeste possono sollevare sedimenti, la reiniezione di azoto sepolto mentre quantità eccessive di acqua piovana entrano nel LIS può portare a grandi afflussi episodici di azoto e altri nutrienti nel sistema.

Questi sistemi e processi complessi non si verificano isolatamente l'uno dall'altro, dice Vlahos.

"Le acque del Long Island Sound si stanno riscaldando più velocemente dell'oceano aperto e molto di questo ha a che fare con l'espansione della Corrente del Golfo, " lei dice.

In previsione di questi eventi e del loro impatto sulla biogeochimica della regione, Vlahos dice che il primo passo è prendere decisioni sull'uso del suolo che possono influenzare la LIS.

Studi precedenti, ad esempio, sostenere l'idea che l'ipossia sia avvenuta quando la popolazione umana ha iniziato a crescere nella regione, con l'inizio delle zone morte in coincidenza con un periodo di grande deforestazione. Le foreste sono state disboscate per scopi agricoli e con perdita di foreste, si è verificata anche una perdita di servizi ecosistemici forniti dalle foreste, come rallentare il flusso delle acque superficiali, e filtrando i nutrienti in eccesso come l'azoto.

Ciò rende Vlahos fiducioso nelle prospettive di affrontare le zone morte annuali a Long Island Sound.

"Se è causato dall'uomo, non c'è motivo per cui non possiamo invertirlo e riportarlo almeno al minimo, "dice. "Ci può essere un costo per gli umani essere qui, non importa quale, ma dove c'è volontà, c'è un modo e fortunatamente ci stiamo muovendo nella giusta direzione".