伊利湖的有害藻類開花,10月13,2011。 美國宇航局地球觀測站, CC BY
夏天是這個季節 有害的藻類大量繁殖 在許多美國的湖泊和海灣。 它們發生在水體因農場,水處理廠和其他來源的氮和磷過載時。 溫暖的水和大量的營養物質促進藻類的快速生長,這些藻類可能對水生生物和人類有毒並且可能致命。
最終藻類沉澱到底部並腐爛,消耗水中的溶解氧,從而產生 缺氧 - “死區”,氧氣水平足以殺死魚類。
作為1975和2003之間的國家海洋和大氣管理局的高級科學家,我開發了切薩皮克灣和墨西哥灣的年度缺氧預測 - 這兩個國家的水體受這些大量繁殖的影響最大。 在密歇根大學,我幫助開發伊利湖的有害藻類開花預報,並繼續與公共和私人組織合作解決這些問題。
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伊利湖周圍的國家和密西西比河流域,流入墨西哥灣,多年來一直在努力減少養分污染。 他們主要依靠自願步驟,例如向農民提供補助金以採取措施防止肥料從田地上洗掉。
相比之下,切薩皮克周圍的州在聯邦政府實施的計劃中取得了更大的成功,該計劃可以在海灣的64,000平方英里的分水嶺上實施強制性行動。 從我的角度來看,當我們比較這兩種方法時,很明顯,自願措施甚至沒有在營養物污染方面產生適度的影響。
今年的預測
今年的 伊利湖有害藻類開花預報 在7.5到1的範圍內具有10的嚴重性索引。 這與2011以來的三大花朵相當,其中包括一個 使托萊多市的自來水無法使用 在2014中三天。 藻類產生了微囊藻毒素 - 一種可以產生效果的毒素 從輕度皮疹到嚴重疾病或死亡.
墨西哥灣預測 預測8,185平方英里的死區 - 超過目標設定目標的四倍 政府間工作隊。 自從多年前開始測量32以來,這將是墨西哥灣第三大死區。
切薩皮克預測 預測1.9立方英里缺氧區域 - 幾乎是3.2百万奧運會游泳池的數量。 這比最近政策中反映的目標要大得多。
儘管如此,至少切薩皮克正朝著正確的方向前進。 流入海灣的養分量開始下降。
長期以來要清理伊利湖
伊利湖首次遭受1960s嚴重的營養污染。 1972的清潔水法案引發了一次非凡的清理工作。 營養素,主要來自污水處理廠等點(謹慎)來源,被切成兩半,而且 湖很快回應.
但有害的藻類大量繁殖和缺氧 重現在1990中期,可能是因為流入湖中的藻類很容易被藻類使用三倍。 死區設定了一個 2012中的新記錄和有害的藻類大量繁殖 在2011中設置記錄 和2015。 即使花朵不會變成有毒的,它們也會產生毀滅性的影響。 例如,伊利湖上的2011有害藻類花費了該地區 差不多100萬美元 財產價值下降,水處理,旅遊收入和娛樂機會減少。
作為回應,美國和加拿大談判新的 磷負荷目標 這要求從40級別減少2008百分比。 安大略,俄亥俄,密歇根,印第安納,賓夕法尼亞和紐約正在發展 國內行動計劃 實現這些目標。
然而,現在進入伊利湖的71營養素的百分比來自 非點源 - 主要來自 農業。 非點源污染來自擴散源,如農場和草坪上的肥料沖洗,因此難以控制。
美國貢獻了伊利湖總磷負荷的80百分比。 總之,主要負荷減少必須來自農業,主要來自美國農場。
自願措施的效果如何?
政府通常不願意對農田實施環境法規。 因此,伊利湖的大多數行動計劃依靠自願的,以激勵為基礎的計劃來解決農業土地的養分流失問題。
但在密西西比河流域,這種方法失敗了。 儘管超過30多年的研究和監測,但超過15年 評估和目標設定和 超過30十億美元 在1995以來的聯邦保護資金中,密西西比州的平均氮含量 自1980以來沒有下降.
專案組 領導這項工作最近延長了其目標的最後期限 1,930平方英里 死區從2015到2035。 今天死區是 超過這個規模的三倍。 我們的 新發布的建模 表明進入墨西哥灣的氮氣量將減少59%,以達到特遣部隊的目標。
切薩皮克灣的污染飲食
切薩皮克灣周圍的國家也在數十年來努力使自願的,基於激勵的方法發揮作用。 他們的努力被人口增長和農業生產的影響所壓倒。
由於條件惡化而令人沮喪,各州要求2010的EPA建立一個 總日最大負荷 - 一個 “污染飲食” 根據“清潔水法”規定的監管框架,該框架限制了可進入海灣的養分和沈積物的數量。 然後灣州和哥倫比亞特區發展起來 實施計劃 和 管理策略 詳細說明每個司法管轄區如何以及何時實現其個人目標。
與自願策略不同,這種方法很有意義。 如果各州錯過了減少污染物的臨時里程碑,美國環保署可以施加壓力 “支持措施,“需要額外減少點源並扣留聯邦補助金。
農業團體, 由切薩皮克流域外的21州支持,在法庭上挑戰總的最大日負荷但是 丟失。 在2009和2015之間,海灣中的氮,磷和沈積物的負荷下降 8百分比,20百分比和7百分比, 分別。 水下草和海灣的標誌性藍蟹是 開始恢復.
伊利湖沒有飲食
環境組最近 起訴EPA 伊利湖西部盆地的養分污染迫使其採取更強有力的行動,並得到伊利湖的支持 幾位國會議員 和 國際聯合委員會協調美國和加拿大的努力。 但是,只有密歇根州和俄亥俄州(西部盆地流域的兩個關鍵州)同意,EPA才會顯然寫出總的最大日負荷。 (EPA管理員Scott Pruitt僅認可切薩皮克灣的最大日負荷 因為海灣流域的所有六個州都支持它.)
密歇根最近 宣布其伊利湖的部分“受損,“這需要觸發總的最大日負荷。 但俄亥俄州宣布其海岸線部分受損,並且 美國環保署同意。 因此復蘇前景渺茫。
美國環保署的網頁稱營養污染是美國的一種 “最普遍,最昂貴和最具挑戰性的環境問題“但是,自願行動並沒有解決它。 特朗普總統的EPA預算要求會 減少$ 165萬 向各州提供補助以應對非點源污染。
就像我一樣 之前詳述馴服養分污染需要廣泛的國家方法,包括改變美國飲食,改變農業供應鍊和減少玉米乙醇生產等步驟。 當自願步驟不夠時,我們還需要找到設定具有法律約束力的限制的意願。
關於作者
Donald Scavia,環境與可持續發展教授; 環境工程教授, 密歇根大學
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