Derselbe Phosphor, der die florierende Landwirtschaft im Mittleren Westen düngt, ist auch für eine riesige „tote Zone“ im Golf von Mexiko in der Nähe des Mississippi-Deltas verantwortlich. Bemühungen, die Menge an Phosphor, die in das Mississippi-Flusssystem gelangt, zu reduzieren, sind im Gange, aber Untersuchungen unter der Leitung der University of Illinois Urbana-Champaign deuten darauf hin, dass Reste des Schadstoffs noch Jahre nach der Einführung in den Flussbetten zurückbleiben und ein übersehenes – und anhaltendes – Problem darstellen. Problem.
Phosphor aus Abwasser und landwirtschaftlichen Abwässern fließt flussabwärts in den Golf von Mexiko, wo er ungewollt Plankton düngt. Wenn das Plankton schließlich abstirbt und sich zersetzt, entzieht dieser Prozess dem Wasser des Golfs Sauerstoff – ein Zustand, der Hypoxie genannt wird – und schafft eine tote Zone für Meeresbewohner wie Fische und Garnelen.
Die bundesstaatliche Hypoxie-Task Force des Golfs von Mexiko strebt eine Reduzierung der Phosphorströme in den Golf um 25 % bis 2025 an. Dieses Ziel beruht darauf, dass einzelne Staaten eine Reduzierung um 25 % erreichen, und geht davon aus, dass diese Reduzierungen schnell zum gewünschten Ergebnis führen.
Die Studie des Bau- und Umweltingenieurprofessors Ximing Cai, des ehemaligen Doktoranden Kevin Wallington aus Illinois und der Professorin Margaret Kalcic von der University of Wisconsin-Madison stellt die Frage, wie Reste von Phosphor, die in der Vergangenheit in das Mississippi-System gelangten, aber in den Sedimenten der Wasserstraßen vergraben bleiben – sogenannte „Legacy“. Phosphor – kann die Phosphorreduzierung im Golf von Mexiko verzögern, lange nachdem die Staaten des Mittleren Westens ihre Ziele zur Emissionsreduzierung erreicht haben.
Die Ergebnisse sind veröffentlicht im Tagebuch Wissenschaft der gesamten Umwelt.
„Unser Wassereinzugsgebietsmodell simuliert, wie Phosphor durch Flüsse wandert. Das Besondere an unserer Studie ist jedoch, dass sie auch berücksichtigt, wie Phosphor in großen räumlichen Maßstäben mit Flussbetten interagieren kann“, sagte Cai. „Wir erfassen die Prozesse, die dazu führen, dass Phosphor an einigen Flussstandorten immer wieder stoppt und irgendwann in der Zukunft wieder flussabwärts wandert. Dieser Prozess kann dazu führen, dass es lange dauert, bis alter Phosphor aus dem Flusssystem gespült werden kann, insbesondere bei großen Flüssen.“ „
Mithilfe ihres Modells untersuchten die Forscher eine hypothetische Zukunft, in der eine Kläranlage am Sangamon River in Decatur, Illinois, die Einleitung von Phosphor in den Fluss einstellt.
„Wir haben uns für Decatur entschieden, weil es in einem sehr typischen agroindustriellen Wassereinzugsgebiet des Mittleren Westens liegt, was es zu einer idealen Fallstudie für unser Modell macht“, sagte Wallington. „Darüber hinaus prüft der Standort aktiv Pläne für eine groß angelegte Entfernung von Phosphor aus seinen Abfallströmen.“
Die Forscher fanden heraus, dass es bis zu neun Jahre dauern würde, bis der Sangamon River wieder den Phosphorgehalt vor der Verunreinigung oder den Ausgangswert erreicht.
„Unser Modell zeigt, dass die Wiederherstellung an Standorten weiter flussabwärts vom Sanierungspunkt viel länger dauert“, sagte Wallington. „An einem Ort 5 Kilometer flussabwärts von der Decatur-Kläranlage würde es nur zwei bis drei Jahre dauern, bis sich der Zustand erholt hat, aber an einem Punkt 70 Kilometer flussabwärts würde es neun Jahre dauern, bis er sich erholt hat. Der Golf von Mexiko liegt 2.640 Kilometer flussabwärts, also die Reduzierungen.“ Es könnte sein, dass die Sanierungsbemühungen weit hinterherhinken.“
Die Forscher räumen jedoch ein, dass ihre Ergebnisse, die sich nur über 70 Kilometer flussabwärts erstrecken, nicht direkt auf den Golf von Mexiko übertragen werden können und dass weitere Forschung auf der Ebene des gesamten Mississippi-Einzugsgebiets erforderlich ist.
„Eines der Hauptziele dieser Studie ist es, die Öffentlichkeit und die Regulierungsbehörden darüber zu informieren, dass selbst wenn Staaten wie Illinois ihre Phosphorsanierungsziele erreichen, es Jahre oder sogar Jahrzehnte dauern könnte, bis die gleichen Ergebnisse im Golf zu sehen sind“, sagte Cai.
Mehr Informationen:
Kevin Wallington et al., Evaluierung der Langlebigkeit von In-Stream-Phosphor-Hinterlassenschaften: Eine nachgelagerte Rückgewinnungskaskade nach der Sanierung von Punktquellen, Wissenschaft der gesamten Umwelt (2023). DOI: 10.1016/j.scitotenv.2023.168711