Een nieuwe manier om de relatieve bewoonbaarheid van zoetwateromgevingen voor vissen en waterinsecten te meten, suggereert dat de normen voor watermonitoring en -behandeling van New Jersey een boost kunnen gebruiken.

Met behulp van een standaard die ze hebben gemaakt voor het meten van potentieel schadelijke nutriëntenniveaus in zoetwaterstromen door de prevalentie van eencellige algen te meten, diatomeeën genoemd, onderzoekers van de Academie voor Natuurwetenschappen van de Drexel University analyseerden milieugegevens van 95 rivier- en stroomlocaties in zes ecologische regio's van New Jersey.

Uit de bevindingen van het team bleek dat de huidige toegestane drempel van New Jersey voor opgeloste voedingsstoffen in zijn stromen waarschijnlijk te hoog is.

Deze voedingsstoffen, zoals fosfor en stikstof, vinden vaak hun weg naar het water van oppervlakte-afvoer van landbouwgebieden en rechtstreekse lozingen van gemeentelijke rioolwaterzuiveringsinstallaties.

In aquatische omgevingen, hoge nutriëntenniveaus kunnen schadelijke effecten hebben, inclusief de groei van algenmatten en lage niveaus van opgeloste zuurstof, waardoor de omgeving onbewoonbaar is voor vissen en macro-invertebraten, zoals zoetwatermosselen en waterinsecten.

Op basis van hun nieuw ontwikkelde aanpak - met behulp van diatomeeën als indicator voor de waterkwaliteit - als onderdeel van het standaard Biological Condition Gradient-systeem, de onderzoekers ontdekten dat de totale fosforparameter van New Jersey van 100 microgram per liter sites niet zal beschermen tegen ecologische schade. Hun onderzoek suggereert dat de drempel voor een gezond zoetwaterlichaam in New Jersey niet hoger mag zijn dan 50 microgram per liter, om te behouden, of herstellen, de meeste sites tot een onaangetast toestand.

Het onderzoek, die de diatomeeënbiologische toestandsgradiënt gebruikte die het team iets meer dan twee jaar geleden ontwikkelde, werd gepubliceerd in Ecologische indicatoren . Medeauteurs Donald Charles, Andrew P. Tuccillo, een voormalig onderzoeker aan de Academie, en Thomas Belton, een onderzoeksmedewerker aan de Academie, maar die voorheen werkte bij het New Jersey Department of Environmental Protection, het onderzoek uitgevoerd. Don Charles, doctoraat, de hoofdauteur is een senior wetenschapper aan de Academie en voormalig professor in de Drexel's Department of Biodiversity, Aard- en milieuwetenschappen.

"We hebben uit eerdere studies geleerd dat de diatomeeën-biologische toestandsgradiënt (BCG) verschillen in nutriëntenconcentratiegradiënten kan identificeren om onaangetast van aangetaste locaties te classificeren, " zei Charles. "En nu kunnen we de diatomeeën TP (totaal fosfor) en TN (totaal stikstof) metrieken gebruiken die we in eerdere studies hebben ontwikkeld, wanneer samenwerkt met opdrachten op BCG-niveau, kan bepalen of aan de voedingscriteria wordt voldaan in een bepaald waterlichaam."

"Onder de Clean Water Act, de United States Environmental Protection Agency en/of de staten moeten waterkwaliteitscriteria voor verontreinigende stoffen ontwikkelen om ervoor te zorgen dat het omgevingswater bevisbaar is, zwembaar en veilig om te drinken, " zei Belton. "New Jersey is een van de weinige staten met 'numerieke criteria' voor voedingsstoffen zoals fosfor en stikstof. De oorspronkelijke criteria van New Jersey waren een weloverwogen gok die in de jaren '70 werd ontwikkeld op basis van een analyse van bestaande monitoringgegevens van de waterkwaliteit."

Om te voldoen aan de oproep van de Clean Water Act voor het herstel en het onderhoud van de "biologische integriteit van de wateren van de natie, " de U.S. Environmental Protection Agency creëerde de Biological Condition Gradient - een schaal van zes "condities, " gebruikt om de relatieve kwaliteit van een waterlichaam te categoriseren - niveau zes is het meest ecologisch belaste en niveau één is "ongerept".

De schaal is bedoeld om een ​​standaard te creëren voor het gebruik van waterorganismen als indicator voor de gezondheid van zoetwatermilieus. Regelgevende instanties van de staat gebruiken de BCG om hun water op een vergelijkbare manier te beoordelen en te controleren.

"Hoewel er biologische toestandsgradiënten bestaan ​​voor vissen en macro-invertebraten, is dit de eerste BCG-schaal die diatomeeën gebruikt, " zei Charles. "Diatomen hebben een silica, glasachtige infrastructuur en vertonen een grote ecologische gevoeligheid, dat is wat ze tot de beste indicator van nutriëntenvervuiling maakt."

Diatomeeën zijn verreweg de meest voorkomende groep algen in rivieren en beken. En, als voedselbasis voor vissen en macro-invertebraten, ze zijn erg belangrijk voor het behoud van gezonde ecosystemen.

Het op de Academie gebaseerde team stelde vast dat de prevalentie van diatomeeënsoorten correleerde met de waterkwaliteitsnormen van New Jersey volgens het BCG-systeem - en dat deze correlatie consistent was in verschillende ecoregio's in het bergachtige noorden en de zanderige zuidelijke kustvlaktes. Wat betekent dat een landelijke aanpassing aan het acceptabele niveau van nutriënten in het water passend zou zijn.

Hun bevindingen kunnen nu worden gebruikt als hulpmiddel voor beleidsmakers van de staat om de beoordeling van de waterkwaliteit aan te pakken en de nodige aanpassingen door te voeren voor een betere monitoring en behandeling van beken en rivieren.

"De meeste staten hebben alleen 'narratieve criteria' die waarschuwen tegen niveaus van nutriënten in stromen die resulteren in 'aanstootgevende hoeveelheden algen', maar, specificeer niet welke niveaus dat zouden kunnen zijn, "zei Belton. "Maar, onze studie doet precies dat."

Er zou enige weerstand kunnen bestaan ​​tegen het wijzigen van de bestaande numerieke criteria voor waterkwaliteit, aangezien dit zal leiden tot een beperking van de lozing van nutriënten, zoals die afkomstig zijn van gemeentelijke rioolwaterzuiveringsinstallaties. Deze industrieën zouden geavanceerdere en duurdere behandelingsprocessen moeten invoeren om aan de strengere norm te voldoen.

De onderzoekers concluderen dat "er een potentiële wijdverbreide toepasbaarheid is van de BCG-benadering om voedingscriteria te ontwikkelen en de naleving in de VS te controleren met behulp van diatomeeënassemblages."