飓风洪水影响伦比河流域

编者按:这是Justine Neville的客座文章，他是北卡罗莱纳州自然资源学院的博士生，也是北卡罗莱纳州2018年海洋拨款水资源研究所的研究生研究员。这篇文章，包括额外的图表和图表的氮保留，首次出现在WRRI网站．在这篇文章中，内维尔将这条河称为“伦比”，以纪念2009年的伦比部落政府法令CLLO-2009-0625-01:“恢复伦比河祖传的名字”。从1809年起，州和联邦机构就把这条河称为“木材”。

随着上个世纪全球人口的爆炸式增长，氮已成为世界上最常见的水污染物之一。

氮污染主要来自与人类有关的来源，如汽车排放、化肥、牲畜废物和城市径流。几十年来，科学家们观察到世界各地水体中的氮浓度在上升，尤其是在发达国家。自然水域中氮的过量对水质造成了负面影响，包括有害的藻华和鱼类死亡，对下游经济和生态系统造成了负面影响。

幸运的是，许多水生和湿地生态系统可以在氮对下游环境造成滋扰之前去除一些氮。这些生态系统中的植物和微生物自然地从河流和小溪中清除氮，使沿海渔业和河口受益。然而，这些生物可能对环境干扰很敏感。例如，在大洪水期间，湿地上的植被会被连根拔起，河床上的微生物会被冲刷。这些和其他干扰可能对氮循环产生重大影响。

洪水对朗比河流域氮处理的影响

2016年，飓风马修给北卡罗来纳州东南部的伦比河带来了巨大而毁灭性的洪水。随着洪水的蔓延远远超出了现有的漫滩，城镇和农田都被淹没了。数量不详的碎片和污染物被运往下游。

因为马修飓风带来的洪水比伦比河的任何观测记录，或当地居民的口述和书写的历史都要大得多，这场洪水对河流的氮循环有着未知的影响。我和我的导师，瑞安·伊曼纽尔，我假设负责从地表水中去除氮的生态系统可能已经被破坏或改变，从而影响了氮去除的速率。

为了验证我们的假设，我们追踪了河流去除无机形态硝酸盐中氮的能力的变化。在马修飓风前后的几个月里，我们测量了沿河流三个河段采集的水样中的硝酸盐浓度。我们将这些测量数据与河流的其他数据结合起来，计算每个河段的亚段氮吸收速率。飓风马修过后，其中两个地区的平均氮吸收速率没有明显变化。第三河段，平均氮素吸收速率在洪水过后略有下降。

更有趣的是，我们发现在飓风马修之后，每个地区吸收氮的可变性显著增加。我们认为，这些差异可能源于湿地植被和微生物席受到的干扰，这些干扰积极地从河流中去除氮。这些社区并没有完全被风暴冲走，但洪水可能已经对它们造成了足够的影响，在沿河形成了清除硝酸盐特别有效(或无效)的地点。随着时间的推移，氮吸收的变异性在各个范围内都呈下降趋势。马修飓风之后氮吸收行为的变化为未来的研究提出了有趣的问题。

在马修飓风(Hurricane Matthew)和最近的佛罗伦萨飓风(Hurricane Florence)引发的大洪水之后，地方和联邦政府更加关注生活在洪泛区或其他低洼地区的脆弱社区。这种关注的目标是适当的，因为这些社区往往没有足够的能力从洪水中恢复过来，适应气候变化。

然而，飓风引发的洪水也会影响到减轻地表水氮污染的生态系统过程。因此，我们必须了解大洪水如何影响氮和其他污染物的处理。

这一点尤其适用于目前的预测，即马修和佛罗伦萨等飓风将变得更加常见，并带来灾难性的洪水。一旦我们更全面地了解极端洪水及其影响，我们就能更清楚地了解生态过程(包括从溪流中去除氮)在接下来的几个月乃至几年里的表现。氮处理会回到飓风前的状态还是转变到另一种状态?未来的研究将有助于回答这一问题和全球变化时代的水质相关的其他问题。