Hypoxische dode zones, die optreden wanneer het gehalte aan opgeloste zuurstof in het water zo laag wordt dat vissen en andere waterdieren die daar leven stikken, zijn goed gedocumenteerde problemen in veel kustwateren.

Nutsvoorzieningen, een nieuwe door Duke University geleide studie onthult dat ze ook voorkomen in stedelijke zoetwaterstromen.

"We waren verrast toen we ontdekten dat deze dode zones zich voordoen in onze eigen achtertuinen, niet alleen in rivieren en kustwateren stroomafwaarts van belangrijke puntbronnen van nutriëntenverontreiniging, " zei studieleider Joanna Blaszczak, een doctoraat in 2018 van Duke's Nicholas School of the Environment.

Blaszczak en haar collega's publiceerden hun peer-reviewed onderzoek op 3 december in het tijdschrift Limnologie en oceanografie .

Om de studie uit te voeren, ze maten opgeloste zuurstofconcentraties, lichtniveaus, waterchemie en stroomstroming in zes stromen die stedelijke stroomgebieden in Durham en Raleigh afvoeren, NC, van 2015 tot 2017.

Ze gebruikten de gegevens om de groei van algen en zuurstofverbruikende bacteriën in de stromen te modelleren en de frequentie te onderzoeken waarmee de opgeloste zuurstofconcentraties daalden tot onder de twee milligram per liter - het gevaarpunt voor vissen en andere waterorganismen.

"Stromen die ontwikkelde gebieden afwateren, zijn onderhevig aan intense, erosieve stormstromen wanneer wegen en regenwaterleidingen tijdens stormen snel afvoer naar beken leiden, zonder dat het water in de bodem kan infiltreren, ' zei Blaszczak.

"We ontdekten dat erosie veroorzaakt door deze intense stromingen de vorm van sommige stroomkanalen zodanig veranderde dat het water er in de late zomer in wezen stopte met stromen. Ze werden een reeks poelen met hoge niveaus van afvloeiing van nutriënten en organisch materiaal, inclusief stikstof uit lekkende rioolbuizen, kunstmest en huisdierafval."

De verhoogde nutriëntenniveaus leidden tot een grotere consumptie van opgeloste zuurstof door bacteriën in het water, waardoor de poelen hypoxisch werden totdat de volgende storm ze wegspoelde.

Sommige stromen bleken kwetsbaarder dan andere, afhankelijk van hun onderliggende geologie.

"Kanalen die vatbaarder zijn voor erosie, kunnen in beslag worden genomen door nieuw blootliggende rotsuitstulpingen en duikers, wat leidt tot de vorming van de pools tussen de stormen die zo vatbaar zijn voor hypoxie, ' legde Blaszczak uit.

"We ontdekten dat de groeisnelheid van algen die voedselwebben ondersteunen, langzamer was in stromen met frequentere intense stormstromen. Samen met het optreden van hypoxie, dit schetst een somber en stressvol beeld voor zoetwaterorganismen die proberen te overleven in deze stedelijke stromen, " ze zei.

Hoewel het onderzoek alleen werd uitgevoerd in kleine stroompjes die stedelijke stroomgebieden afwateren, zijn bevindingen zijn breed toepasbaar, Blaszczak merkte op, omdat poelen alomtegenwoordige kenmerken van rivieren zijn, nog meer gemaakt door de langdurige erfenis van het bouwen en verwijderen van dammen.

"Van hypoxie wordt niet algemeen aangenomen dat het voorkomt in beken en rivieren vanwege stroomstroming, die typisch water snel genoeg beweegt om de opname van opgeloste zuurstof door bacteriën tot hypoxische niveaus te voorkomen, "zei ze. "Echter, de bouw van dammen en andere menselijke aanpassingen die de waterstroom stoppen, maken deze zoetwaterecosystemen bijzonder kwetsbaar voor hypoxie met negatieve gevolgen voor de biodiversiteit, vooral in rivieren die al belast zijn met een hoge nutriëntenvervuiling."