Overal waar je komt zijn opvangbekkens voor regenwater gebouwd in de buurt van grote bouwprojecten die bedoeld zijn om de stroming van regenwater en afvloeiing te beheersen. Nutsvoorzieningen, die bekkens kunnen helpen bij het beheersen van de afvoer van stikstof naar rivieren en meren, volgens Lauren E. McPhillips, assistent-professor civiele en milieutechniek aan Penn State.

Sprekend vandaag (12 aug.) op de jaarlijkse bijeenkomst van de Ecological Society of America in Louisville, Kentucky, ze legde uit dat zij en collega's van de Cornell University naar de opvangbekkens voor regenwater in het gebied rond Ithaca keken, New York.

"Een deel van het doel van opvangbekkens voor regenwater is om de stroming te beheersen, "zei McPhillips. "Steeds meer, we proberen er meer waterkwaliteitsdoelen uit te halen."

Het beheersen van de afvoer van regen en het vasthouden van sediment is altijd een doel geweest van deze alomtegenwoordige bassins, maar door nieuwe technieken kunnen ze ook geschikt worden gemaakt om nitraat uit het water te verwijderen. De bekkens die de onderzoekers onderzochten, bevinden zich in stedelijke en voorstedelijke gebieden, en nitraat is afkomstig van atmosferische depositie op wegen, autoverbranding en gazonmeststoffen.

"Deze bassins zijn altijd behandeld als zwarte dozen die kijken naar water in en procentuele efficiëntie, "zei McPhillips. "Echter, verschillende ontwerpen van deze bassins presteren verschillend, en nu kijken we naar de prestaties en specifieke mechanismen voor het verwijderen van stikstof."

Stikstof is het doelwit omdat, terwijl onze atmosfeer voor 78% uit gasvormige stikstof bestaat, andere vormen van het element zoals nitraat veroorzaken overgroei van algen in waterlichamen. Deze eutrofiëring verwijdert zuurstof uit het water en creëert onderwaterwoestijnen waar vissen en andere waterdieren niet kunnen leven.

In het algemeen, regenwaterbassins zijn ofwel natte bassins of droge bassins. Water stroomt in een paar dagen door droge bassins, terwijl natte bassins veel langer stilstaand water hebben. Er kan van alles gebeuren met het nitraat in het bassin. Het kan in het grondwater terechtkomen en vervolgens in rivieren, beken en meren; het kan worden opgenomen door vegetatie; of het kan worden omgezet in andere verbindingen door microben die in de bassins leven.

Terwijl het verval van de bekkenvegetatie het nitraat terug in het bekken en het grondwater plaatst, sommige microbiële assemblages kunnen nitraat helemaal omzetten in gasvormige stikstof, het verwijderen. De onderzoekers bemonsterden de bassins en controleerden microbieel DNA op een gen dat de omzetting van nitraat in stikstofgas mogelijk maakt. Dit gen produceert een enzym dat nitraat kan omzetten in gasvormige stikstof.

"Typisch, de bassins zijn ontworpen om droog te zijn, maar naarmate het sediment van afvoer en vegetatie dat in de bassins groeit, zich ophoopt, ze kunnen natte bassins worden, ' zei McPhillips.

Ze ontdekten dat het vermogen om gasvormige stikstof te produceren groter was in natte bassins dan in droge bassins. Echter, ze ontdekten ook dat gedeeltelijke omzetting stikstofoxiden produceerde en dat de consumptie van organisch materiaal methaan produceert, beide broeikasgassen. De natte bassins vertoonden hogere niveaus van het gen dat volledige omzetting van nitraat in gasvormige stikstof mogelijk maakt.

Volgens McPhillips, het ontwerp van de bassins om vanaf het begin water vast te houden, zou de productie van stikstofoxiden kunnen verminderen, want hoe langer de bassins het water vasthouden, hoe vollediger de omzetting van nitraat naar gasvormige stikstof.

Wat het methaan betreft, McPhillips suggereert dat het ontwerpen van de bekkens zodat de waterretentielaag zich onder de grond bevindt en niet op het oppervlak van het bekken, zou kunnen voorkomen dat het methaan in de atmosfeer vrijkomt. Gevangen in de grond, zuurstof zou het methaan afbreken.

McPhillips kijkt nu naar regenwaterretentiebekkens op de University Park-campus van Penn State voor verder onderzoek.