仲夏的时间预测今年的“死区”的规模和主要湖泊、海湾的藻华。将墨西哥湾的死区新泽西的大小,或只和康涅狄格一样大?伊利湖的开花开花吗人类的健康危机,或者只是毁灭沿海经济吗?

我们都花了近50年的科学家们弄清楚什么导致了死区它将让他们复活,减少有毒的藻类大量繁殖的风险。研究人员可以预测这些现象很好,计算所需的氮、磷污染削减减少它们。

这些目标正在写入正式的政府承诺清理伊利湖,海湾和切萨皮克湾。全国农民和土地所有者获得了300亿美元来支持保护,包括实践旨在减少水污染2005年到2015年,将得到600亿美元之间2019年和2028年。

但这些努力,主要是因为对营养农业污染的控制效果不佳。在我们看来,没有短缺这一问题的解决方案。需要的是技术创新和更强的政治意愿。

地图显示区与低氧值沿着路易斯安那州海岸。
墨西哥湾的缺氧(死)区2021年,测量了6334平方英里(16400平方公里)。较低的值代表减少水中的溶解氧。
路易斯安那大学海事协会,CC BY-ND

问题回到伊利湖

州和联邦机构自1970年代以来就知道重载与营养湖泊、海湾产生巨大的藻类大量繁殖。藻类死亡和分解时,耗尽水中的氧气,形成死区,不能支持水生生活。但在每一个“三巨头”水体,努力抑制营养污染一直在缓慢而停止。

美国,Canada and cities around Lake Erie started working to reduce phosphorus pollution in the lake from domestic and industrial wastes1972年。水质量迅速提高,死区萎缩和有害藻华变得不那么频繁。

但灾难的低氧水域和sometimes-toxic藻类再次出现在1990年代中期。这一次,来源主要是径流从农场土壤饱和与磷肥料和粪肥的重复应用。气候变化使事情更糟糕:温暖的海域持有更少的氧气和引起藻类的快速增长。

条形图显示磷进入伊利湖1967 - 2001。
磷负荷伊利湖,1967 - 2001。非点源的来源是广泛的地区没有明显的排放点,如农田。
Scavia et al ., 2014,CC BY-ND

在切萨皮克湾进展缓慢

氮和磷的切萨皮克湾来源包括污水处理厂;空气污染排放,工厂和汽车等;和径流从城市、郊区和农业土地。1987年联邦政府和州湾同意减少这些流到2000年的40%恢复水质。但这一努力依靠自愿行为,没有多大进展。

2010年美国和美国环境保护署一个具有法律约束力的承诺,以减少污染物负荷低于规定的最大水平需要恢复水质。如果美国不进步,环境保护署可以限制或取消他们允许权威,和美国可能失去联邦资金。

氮、磷污染减少主要由紧缩许可证要求和升级污水处理厂。空气污染控制对发电厂和汽车也减少氮达到海湾。水质有所改善,每年死区适度缩小。

但是承诺的2025年最后期限临近,氮负荷已经减少了不到50%的目标数量,磷少64%。大部分剩余的污染来源农业径流和城市雨水。
加强农业农村和城市的扩张抵消其他清理工作。

清理与大型流域水体,如切萨皮克湾(64000平方米/ 165000平方公里,包括许多州和成千上万的污染源。

在墨西哥湾的失败

墨西哥湾的死区形成每年在夏天的时候,由于营养洗沿着密西西比河从中西部农场。它通常涵盖了至少6000平方英里,有时扩大到9000平方英里(23000平方公里),并影响一个地区非常丰富的渔业。

2001年,美国环保署和密西西比河流域12个州同意采取行动减少海湾死区2015年的三分之二。研究人员估计,这将要求减少氮负荷到达墨西哥湾约45%,主要从玉米带。

现在的最后期限延长到2035年。。氮和磷的密西西比河口载荷30年来没有变化,所以迄今采取的行动未能缩小海湾死区。

墨西哥湾的条形图显示测量死区自1985年以来。
自2017年以来,墨西哥海湾的死区平均覆盖了5380平方英里(14000平方公里),也就是2.8倍联邦专责小组设定的2035年目标。
LUMCON /美国国家海洋和大气管理局

被农业

2020年,美国环保署和俄亥俄州通过一项协议类似的切萨皮克减少磷污染低于规定的最大负载从滨水区河流域在伊利湖的西端,经常会出现藻华。到目前为止,密西西比河盆地州甚至环保局反对同样要求最大的污染负荷减少墨西哥湾的死区。

尽管大量的政府补贴来实现不同农业管理实践,氮、磷污染流爱荷华州和伊利诺斯州实际上增加了海湾的1980 - 1996年基准协议。

即使增加作物产量和更高效的使用肥料、农业的扩张和强化水质在中西部地区淹没任何收益。一个司机是乙醇生产,增加了四十倍的自海湾行动计划在2001年被采用。今天,在美国超过40%的玉米种植用于乙醇,主要在中西部地区,而其余的大部分是用来喂养动物。

在所有的三个区域,大型养殖场——的增长猪在中西部地区,家禽在切萨皮克湾——也导致营养污染。动物粪便的管理不当增加了在当地土壤和水域氮、磷负荷。

研究表明,农业的贡献伊利湖滨水区的河流磷负荷的85%,切萨皮克湾的氮负荷的65%和73.2%的氮负荷和56%的磷负荷的墨西哥湾。

激励不工作

我们认为证据是明显,很大程度上迄今为止,采取自愿的方式与技术援助和大量的公共资金,不工作。

经济学家呼吁根本性转变政策控制农业污染。而不是提供污染者补贴清理他们的操作,这些专家认为,战略应该支付农民的性能,基于环境的结果,可以测量或预测在适当的尺度和特定的地方。

根据这种方法,政府将限制的营养量对环境可能会丢失,和农民会选择如何满足他们,基于什么样的行动最适合他们特定的土壤和气候。例如,恢复湿地流域内可以帮助获取营养物质,不可避免地洗掉的农田。

正在转向电动汽车提供了一个成长的机会少得多粮食乙醇甚至没有帮助的气候。从长远来看,发展高效,植物性食物系统既能减少营养物质污染,限制气候变化。

2022年6月,美国政府问责局认为,联邦机构负责预防和控制有害藻华和死区1998年的法律有未能建立一个全国性的计划来解决这些问题。五十年联邦清洁水法案颁布之后,我们相信这一计划是姗姗来迟。

唐纳德·伯施海洋科学教授马里兰大学环境科学中心和唐纳德Scavia环境和可持续性的名誉教授,密歇根大学

这篇文章是转载的谈话基于知识共享许可协议。读了原文。谈话是一个非营利性新闻来源,致力于传播思想和专业知识从学术界到公共话语。