Depuis 25 ans, l'Environmental Protection Agency et le Connecticut Department of Energy and Environmental Protection ont collecté avec diligence des échantillons d'eau chaque mois à Long Island Sound (LIS). Récemment, les données ont été compilées et analysées, par Penny Vlahos et Michael Whitney, professeurs agrégés de sciences marines à l'UConn, et les autres membres de l'équipe, qui ont commencé à creuser dans les données pour mieux comprendre la biogéochimie du Sound. Une partie de l'analyse, appelé « Budgets d'azote pour le SIL », " a été publié dans la revue Estuaire, Science du littoral et du plateau .

Chaque été depuis 1820 environ, LIS a connu ce qu'on appelle une "zone morte". Dans les années 1970 et 1980, l'apparition annuelle de la zone morte a vu de nombreuses mortalités de poissons qui ont attiré l'attention du public et stimulé l'action des agences environnementales de l'État.

Les zones mortes se produisent lorsque des afflux de nutriments en excès tels que l'azote, avec chaud, eaux calmes, conduire à des poussées de croissance des populations d'algues et à leur décomposition ultérieure, dit Vlahos.

"Tout dans le système est connecté. Un afflux d'azote entraînera la croissance d'algues, et les algues produisent de la matière organique et de l'oxygène qui seront consommés par les bactéries, " elle dit.

Au fur et à mesure que la croissance des bactéries augmente, les populations utilisent l'oxygène de la zone plus rapidement qu'il ne peut être remplacé, résultant en des zones à faible teneur en oxygène, ou pas d'oxygène du tout. Ces "zones hypoxiques" ou zones mortes varient en taille, mais peut s'étendre de la partie extrême ouest du LIS jusqu'à la partie médiane de l'estuaire du LIS certaines années.

Cette étude est la première du genre à étudier le cycle complexe de l'azote total dans l'estuaire du LIS, dans le but de mieux comprendre et prédire pourquoi certaines années sont pires que d'autres.

L'azote pénètre dans le bassin versant par les apports d'eau douce des cours d'eau, rivières, et les effluents de traitement des eaux usées, ainsi que par les apports atmosphériques. Dix-huit rivières se jettent dans le SIL, avec environ 70% de l'eau douce qui s'écoule dans l'estuaire provenant de la rivière Connecticut. Les échanges avec l'océan se produisent principalement avec le flux de marée à travers la partie orientale du LIS.

"Toutefois, personne ne savait ce qui arrivait à l'azote une fois qu'il était entré dans le système, " dit Vlahos.

L'azote peut prendre de nombreuses formes selon la source et les conditions—comme le nitrate (NO3), nitrite (NO2), ammoniac (NH4), en particule, dissous, ou sous forme gazeuse, ce qui ajoute encore plus de complexité à la compréhension de l'équilibre de l'élément dans le système LIS.

Les chercheurs ont estimé les flux et la variabilité interannuelle sur la base de mesures mensuelles. Ils ont également calculé l'azote stocké dans le LIS.

Les résultats ont montré que, étonnamment, moins de la moitié de l'azote entrant dans le LIS est exporté vers l'océan adjacent.

« Soixante pour cent de l'azote entrant dans le détroit de Long Island est soit enfoui dans les sédiments, soit converti en azote gazeux et quitte le système via l'atmosphère, " dit Vlahos. " Quarante pour cent sont exportés vers l'océan ouvert. "

Avec cette première étude, les décideurs politiques et les chercheurs peuvent commencer à se concentrer sur d'autres questions qui doivent être abordées.

« Cela nous aide à commencer à répondre aux questions sur ce qui se passe dans le détroit de Long Island. Où l'azote est-il le plus utilisé ? Où devrions-nous concentrer nos efforts pour réduire les charges d'azote ? » dit Vlahos.

La compréhension de ce système s'avérera précieuse pour la planification côtière dans les années à venir à mesure que la population humaine de la région augmente, et les effets du changement climatique deviennent plus aigus. Les événements météorologiques extrêmes tels que les super tempêtes peuvent produire des sédiments, la réinjection d'azote enfoui alors que des quantités excessives d'eaux pluviales pénètrent dans le SIL peuvent entraîner des afflux épisodiques importants d'azote et d'autres nutriments dans le système.

Ces systèmes et processus complexes ne se produisent pas isolément les uns des autres, dit Vlahos.

« Les eaux du détroit de Long Island se réchauffent plus rapidement que la haute mer et cela est en grande partie dû à l'expansion du Gulf Stream, " elle dit.

En anticipant ces événements et leur impact sur la biogéochimie de la région, Vlahos dit que la première étape consiste à prendre des décisions sur l'utilisation des terres qui peuvent affecter LIS.

Études précédentes, par exemple, soutenir l'idée que l'hypoxie s'est produite lorsque la population humaine a commencé à augmenter dans la région, avec le début des zones mortes coïncidant avec une période de grande déforestation. Les forêts ont été défrichées à des fins agricoles et avec la perte de forêts, il y a également eu une perte de services écosystémiques fournis par les forêts, tels que le ralentissement de l'écoulement des eaux de surface, et en filtrant les nutriments en excès comme l'azote.

Cela donne à Vlahos de l'espoir quant aux perspectives de traitement des zones mortes annuelles dans le détroit de Long Island.

"Si c'est d'origine humaine, il n'y a aucune raison que nous ne puissions pas l'inverser et le ramener au moins au minimum, " dit-elle. " Il peut y avoir un coût pour les humains étant ici, quoi qu'il arrive, mais là où il y a une volonté, il y a un moyen et heureusement, nous avançons dans la bonne direction."