Als het gaat om het verbeteren van de wateren van de Chesapeake Bay, een onderzoeker uit Penn State Harrisburg stelt voor om op de lange termijn te kijken. Als geoloog, Jennifer Slik, universitair docent aard- en geowetenschappen aan de School of Science, Engineering, en technologie, is gewend om de aarde in de context van duizenden jaren te bestuderen. Maar voor de baai ze heeft het momenteel alleen over decennia.

Sliko en collega Shirley Clark, hoogleraar milieutechniek, leiden een groep niet-gegradueerde en afgestudeerde studenten om de impact van stroomrestauraties op de baai te bestuderen, 's werelds grootste estuarium en een belangrijke visserij- en ecologische hulpbron. De baai wordt geplaagd door een slechte waterkwaliteit die het ecosysteem van het gebied heeft verwoest.

Pennsylvania heeft zo'n 86, 000 mijl van stromen, waarvan vele naar de baai leiden. Sliko zei dat om de baai te repareren, het algemene idee was om de stromen te fixeren die er water in dumpen. Een manier om dat te doen is door middel van beekherstelactiviteiten, zoals het stabiliseren van beekoevers of het aanleggen van wetlands. Deze maatregelen helpen de soorten die in en rond een beek leven, erosie van rivieroevers verminderen en de waterkwaliteit verbeteren.

"De drijvende vragen achter ons onderzoek zijn de vraag of stroomrestauraties, die vrij duur zijn, zijn eigenlijk het water aan het schoonmaken dat naar de baai gaat, en gebruiken we onze inspanningen op de best mogelijke manier om de stroom op de lange termijn effectief te herstellen, ' zei Slik.

Ze legde uit dat hoewel deze herstelpraktijken op korte termijn zijn getest, zoals 10 jaar, zij en haar studenten kijken of de restauratie al dan niet effectief zal zijn "over 30, 40, of 50 jaar verder."

"We kijken naar verschillende restauraties en vergelijken hun effectiviteit, en ook de ouderdom van de restauratie - iets dat vaak over het hoofd wordt gezien, ' zei Slik.

Tijdens de zomer van 2018, Slik, Clark, en hun studenten - Elizabeth Bell, Larissa Ogora, Jeremy Ricketts, Sarah Ryan en Rachel Smolinski - bestudeerden verschillende stromen, voornamelijk in het stroomgebied van de Susquehanna-rivier, dicht bij de universiteitscampus en ook in Lancaster County. Deze komende zomer, Sliko is van plan het onderzoek uit te breiden naar meer streams.

In een stroom die ongeveer 20 jaar geleden werd hersteld, de groep constateerde een daling van de waterkwaliteit en ze proberen te bepalen wat er kan worden gedaan om ervoor te zorgen dat het herstel op de lange termijn duurzaam is.

"Deze restauratie vindt plaats sinds de jaren negentig, en de verbetering van de waterkwaliteit is een beetje afgenomen. Het is mogelijk dat het landgebruik is veranderd, dus misschien houden mensen in de omgeving zich niet aan strengere milieunormen, " zei Sliko. "Dat versterkt de behoefte aan ons onderzoek; we moeten deze dingen longitudinaal bekijken, niet één keer."

Het project werd grotendeels gefinancierd via het Multi-Campus Research Experience for Undergraduates Students (MCREU) -programma van het Penn State College of Engineering, waardoor de groep kan samenwerken met docenten en laboratoria op University Park kan gebruiken.

In het veld, ze doen wat analyse in de stroom, en breng dan watermonsters terug naar de laboratoria voor verder testen.

"We kijken naar verschillende parameters van stream-gezondheid, zoals opgeloste zuurstof, PH, troebelheid (troebelheid van het water), zoutgehalte, "Ryan, een afgestudeerde student milieuvervuiling, zei.

In het Penn State Harrisburg-lab, ze testen de stikstof en fosfor in het water. De bachelorstudenten doen ook labwerk op University Park, waar ze testen op verschillende soorten metalen, stikstof en fosfor in de bodem.

"Aangezien we niet de mogelijkheid hebben om naar tal van zware metalen te kijken hier op het college, we hebben geprofiteerd van de REU-samenwerking, "Zei Sliko. "Het was een goede gelegenheid voor de studenten om kennis te maken met bronnen op de campus en in University Park en er is potentieel voor toekomstige samenwerkingen, ook."

De consensus van de groep is dat er waarde is in brede restauraties die de stroom opnieuw verbinden met zijn uiterwaarden - het gebied dat grenst aan een beek of rivier. Hoe meer je een natuurlijke verbinding van de beek met het land creëert, hoe beter de stream presteert, volgens Slik.

"Deze brede restauraties zijn de meest effectieve, " zei Sliko. "Echter, je moet ook kijken naar het landgebruikbeleid in het stroomgebied en de externe factoren, bijvoorbeeld of u een rioolwaterzuiveringsinstallatie in een beek heeft of een boer die voedselrijk water loost. Het beleid dat regelt wat er in de beken wordt gedumpt, zou een belangrijkere rol kunnen spelen dan het herstel van de beken zelf."

Sliko voegde eraan toe dat brede restauraties ook gunstig zijn omdat ze een opslagplaats bieden voor overstromingswater.

"Hoe meer je plaveit, gebouwen of straten of parkeerplaatsen neerleggen, water kan niet in de grond trekken. Het stroomt over de grond, stort in een beek en zorgt voor meer overstromingen, "zei ze. "Brede restauraties, terwijl duurder, zijn effectiever in het verminderen van overstromingen."

Een inspanning van de gemeenschap

Een van de stromen die de groep heeft getest, bevindt zich in de pensioneringsgemeenschap Masonic Village, een paar kilometer van de campus in Elizabethtown, Pennsylvania. In 2008, in samenwerking met een aantal lokale organisaties, het dorp voltooide een brede oeverrestauratie van een deel van de Conoy Creek langs zijn eigendom. Het project verwijderde eeuwenlange met voedingsstoffen beladen sedimenten en herstelde 3, 200 voet van de uiterwaarden van de kreek, inclusief de reconstructie van de waterrijke omgeving die bestond tussen 300 en 5, 000 jaar geleden.

Clark, die samenwerkt met Sliko aan het onderzoeksproject, uitgelegd, "Een lange tijd geleden, dit gebied overstroomde niet zo veel omdat we niet zo dicht bij de kreek bouwden. De bewoners zijn enthousiast over de restauratie omdat de natuur het water kan vertragen, laten we er wat van in de grond trekken, het grondwater aanvullen, en zelfs, met deze brede bank van bomen en struiken, het kost veel meer energie om water erdoor te duwen, dus het vertraagt ​​​​het water en de vloedgolf wordt lager en lager totdat het uiteindelijk weer in de oevers is."

At Conoy Creek, the group collected samples and conducted their tests upstream and downstream of the restoration. They are trying to determine if the water quality improves, or at least stays the same. They collected water samples for lab analysis, did bacterial analysis, and collected sediment; they also measured for dissolved oxygen, another indicator of water health.

Sliko said that future research involves looking at insects that live in the water as another indication of stream health.

"It's the start of a great project, " Smolinski, an environmental pollution control graduate student, added. "We looked at six streams and it makes us a little more curious about more streams and if there are other things we can learn."

Ogora, a civil engineering senior, said that she was fascinated by the results.

"You would think that the stream had been fixed by the restoration, and the water would be improved, " said Ogora. "This research answered the first question, but opened up so many others."