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Jul 25, 2023

Concentrazioni armonizzate di azoto e fosforo nel bacino del fiume Mississippi/Atchafalaya dal 1980 al 2018

Dati scientifici volume 9, numero articolo: 524 (2022) Cita questo articolo 1550 Accessi 1 Citazioni 2 Altmetric Dettagli metriche Il monitoraggio della qualità dell'acqua può informare le politiche che affrontano l'inquinamento;

Dati scientifici, volume 9, numero articolo: 524 (2022) Citare questo articolo

1550 accessi

1 Citazioni

2 Altmetrico

Dettagli sulle metriche

Il monitoraggio della qualità dell’acqua può informare le politiche che affrontano l’inquinamento; tuttavia, pratiche di misurazione e reporting incoerenti rendono molte osservazioni incomparabili tra i corpi idrici, ostacolando così gli sforzi per caratterizzare i modelli spaziali e le tendenze a lungo termine dell’inquinamento. Qui, abbiamo armonizzato 9,2 milioni di letture di monitoraggio disponibili al pubblico provenienti da 226 distinte autorità di monitoraggio dell’acqua che coprono l’intero bacino del fiume Mississippi/Atchafalaya (MARB) negli Stati Uniti. Abbiamo creato lo Standardized Nitrogen and Phosphorus Dataset (SNAPD), un nuovo set di dati di 4,8 milioni di osservazioni standardizzate per composti contenenti azoto e fosforo provenienti da 107mila siti nel periodo 1980-2018. Per quanto ne sappiamo, questo set di dati rappresenta il più grande record di questi inquinanti in una singola rete fluviale in cui le misurazioni possono essere confrontate nel tempo e nello spazio. Abbiamo affrontato numerose questioni ben documentate associate alla rendicontazione e all’interpretazione di questi dati sulla qualità dell’acqua, finora non affrontate su questa scala, e il nostro approccio all’elaborazione dei dati sulla qualità dell’acqua può essere applicato ad altri composti nutritivi e regioni.

Misurazione(i)

Composto dell'azoto • composto del fosforo

Tipi di tecnologia

monitor dell'acqua

Caratteristica del campione - Ambiente

corpo idrico • spartiacque • quantità di atomo di azoto nell'acqua • inquinamento dell'acqua • monitoraggio dell'inquinamento • quantità di fosforo nell'acqua

Caratteristica del campione: posizione

fiume, contiguo agli Stati Uniti d'America • Bacino del fiume Mississippi/Atchafalaya

La gestione dell’inquinamento idrico richiede la capacità di misurare la quantità di inquinamento nei corsi d’acqua per garantire l’efficacia della mitigazione dell’inquinamento. Tuttavia, pratiche incoerenti di reporting sulla qualità dell’acqua limitano tali sforzi in molti sistemi fluviali in tutto il mondo. Spesso esistono diverse pratiche di campionamento e reporting tra le autorità locali che raccolgono e riportano le misurazioni della qualità dell'acqua lungo una singola rete fluviale, oppure le pratiche di una singola autorità in un dato sito di campionamento possono cambiare nel tempo. Nei casi in cui la raccolta e la rendicontazione di queste misurazioni non sono standardizzate in anticipo, il set di dati combinato risultante può contenere incoerenze che impediscono l’analisi su larga scala dei modelli spaziali e delle tendenze dell’inquinamento idrico, poiché non tutte le osservazioni sono paragonabili tra loro. Pertanto, l’armonizzazione dei dati sulla qualità dell’acqua raccolti all’interno di una rete fluviale è un primo passo necessario verso la comprensione di come gli inquinanti entrano e si muovono attraverso un sistema fluviale. Qui abbiamo definito l’armonizzazione come il processo di creazione di un set di dati standardizzato e di qualità controllata che può essere utilizzato per l’analisi delle tendenze, studi comparativi e modellizzazione.

L’incomparabilità dei dati sulla qualità dell’acqua rappresenta una sfida acuta per la gestione dell’inquinamento idrico da fonti non puntuali (NPS), che comporta il trasporto diffuso di contaminanti nei corsi d’acqua ed è prevalentemente associato ad attività umane come l’agricoltura1,2. Negli Stati Uniti, i contaminanti a base di azoto e fosforo associati ai fertilizzanti e agli escrementi del bestiame rappresentano la principale fonte di inquinamento idrico delle NPS e possono portare al degrado ambientale, alla distruzione dell’ecosistema e a conseguenze dannose per la salute umana1,2,3. Spesso questi contaminanti hanno origine in vaste regioni terrestri prima di entrare nei sistemi fluviali che possono essere monitorati da numerose autorità4. Per mitigare l’inquinamento delle NPS e i suoi effetti, i regolatori necessitano di dati affidabili e standardizzati sulla qualità dell’acqua tra molte diverse autorità di monitoraggio dell’acqua per misurare la gravità del problema e valutare le tendenze temporali e spaziali all’interno di una rete fluviale.

Ci siamo concentrati qui sull'armonizzazione dei registri degli inquinanti NPS comuni in tutto il bacino del fiume Mississippi/Atchafalaya (MARB) degli Stati Uniti, che copre 3,2 milioni di chilometri quadrati (circa il 40% del territorio degli Stati Uniti continentali) e attraversa 31 confini statali, rendendolo il fiume più grande bacino degli Stati Uniti e il quarto più grande a livello mondiale (Fig. 1)2,5. Il MARB è stato pesantemente influenzato dagli inquinanti idrici delle NPS almeno dagli anni ’70 e ha sofferto di alti livelli di deflusso agricolo. Questo deflusso ha provocato fioriture algali, eutrofizzazione e condizioni anossiche che danneggiano ampiamente gli ecosistemi, riducono la produttività di molte industrie dipendenti dal mare e possono essere tossici per l’uomo e la fauna selvatica6,7,8. Le grandi quantità di inquinamento idrico NPS trasportato dal MARB si riversano nel Golfo del Messico, formando una zona morta che copre aree grandi fino a 15.000 miglia quadrate9,10. La zona morta costa ogni anno più di 2,4 miliardi di dollari (nel 2018) a causa dei danni causati alla pesca e all’habitat marino nel Golfo11.