Een nieuwe methode om veranderingen in stikstofbronnen in de loop van de tijd te reconstrueren, heeft wetenschappers in staat gesteld overtollige voedingsstoffen in de kustwateren van West Maui te verbinden, Hawaii, naar een rioolwaterzuiveringsinstallatie die gezuiverd afvalwater in de grond injecteert.

Algenbloei en degradatie van koraalriffen langs de kust van Maui zijn toegeschreven aan nutriëntenvervuiling, en eerdere studies hebben gesuggereerd dat de Lahaina Wastewater Reclamation Facility een belangrijke bron van overtollige voedingsstoffen in kustwateren is. Eerdere experimenten met kleurstoftracers toonden een direct verband tussen de injectieplaats van de faciliteit en kleine onderzeese sijpelingen die zoet water in de buurt van de koraalriffen lozen. Maar er zijn veel potentiële bronnen van stikstof, en het was moeilijk aan te tonen dat de overtollige stikstof in het water afkomstig is van de zuiveringsinstallatie.

"Ze hadden geen rokend pistool om te zeggen dat de stikstof uit het riool kwam, " zei Adina Paytan, een onderzoeksprofessor aan het Instituut voor Mariene Wetenschappen van UC Santa Cruz.

Paytan en UCSC-afgestudeerde student Joseph Murray werkten samen met U.S. Geological Survey-onderzoekers Nancy Prouty en Sara Peek aan de nieuwe studie, gepubliceerd op 3 april in Wetenschappelijke rapporten .

"Terwijl onderzeese grondwaterafvoer een natuurlijk proces is, mensen veranderen de samenstelling van het water, de riffen kwetsbaar maken voor activiteiten die we op het land doen, ' zei Prouty.

De onderzoekers ontwikkelden een procedure voor het analyseren van stikstofisotopen die zijn verwerkt in de kristalstructuur van koraalskeletten. Koralen leggen nieuw skeletmateriaal neer in lagen die in dwarsdoorsnede zichtbaar en gedateerd zijn als boomringen. Hierdoor konden de onderzoekers veranderingen in stikstofisotopen in de koralen correleren met veranderingen in de werking van de afvalwatervoorziening.

Naast de implicaties voor het aanpakken van nutriëntenvervuiling in Maui, de nieuwe bevindingen demonstreren de kracht van deze techniek voor het volgen van historische veranderingen in voedingsstoffen in zeewater.

"Het is een zeer nauwkeurige manier met een hoge resolutie om vroegere nutriëntenvervuiling in zeewater vast te leggen, dat wereldwijd een enorm probleem is, " zei Paytan. "Het opent veel mogelijkheden om in de loop van de tijd naar historische stikstofvervuiling en andere veranderingen in stikstofbronnen te kijken. En je hoeft geen koraal te gebruiken - je kunt ook schelpen gebruiken, bijvoorbeeld."

in Maui, de onderzoekers verzamelden kernen van koralen op locaties in de buurt van de onderzeese sijpelt. Hun analyse leverde een 40-jarig record op van stikstofisotopen die in de koraalskeletten waren verwerkt. De resultaten toonden een dramatische verandering in de isotopen na 1995, overeenkomend met de implementatie van een biologisch verwijderingsproces van nutriënten in de Lahaina Wastewater Reclamation Facility.

Paytan legde uit dat het proces voor het verwijderen van voedingsstoffen bij voorkeur lichtere isotopen van stikstof verwijdert, dus de resterende stikstof wordt verrijkt in de zwaardere stikstof-15 isotoop.

"Er is geen ander proces dat zou leiden tot deze handtekening, dus het moet uit het riool komen, " zei ze. "Hoewel het behandelingsproces een deel van de stikstof verwijdert, er zit zoveel in het riool dat er nog veel over is, en wanneer ze het in het grondwater injecteren, komt het in kustwateren terecht."

In februari, het Amerikaanse Hooggerechtshof heeft ingestemd met het behandelen van een zaak met betrekking tot de Lahaina Wastewater Reclamation Facility en de Clean Water Act, met mogelijk verstrekkende gevolgen voor de federale milieubescherming.