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從密歇根州到波多黎各的溪流、小河和河流中的水攜帶大量汙染物，特別是來自化肥的硝酸鹽。這些作物生長所需的氮和氧分子最終進入河流、湖泊和海洋，為藻類大量繁殖提供養分，這些藻類會耗盡氧氣，並在其身後留下巨大的“死亡地帶”。在那裡，沒有魚類或典型的海洋生物可以生存。科學家警告說，聯邦政府要求生產更多生物燃料的指令可能會使情況更加糟糕。
由田納西州橡樹嶺國家實驗室的水生生態學家帕特里克·馬爾霍蘭德領導的研究人員在《自然》雜誌上報告說，溪流和其他水道正在失去過濾來自化肥和汙水中過量硝酸鹽的能力。他們透過將攜帶一種不尋常的氮同位素的濃縮硝酸鹽溶液釋放到72條不同的溪流中（範圍從經過嚴重改造的城市水道到原始的小溪）來發現這一點的，然後追蹤同位素以找出有多少流入下游。終點的量表明每條溪流自然去除汙染物的能力——這是其健康狀況的衡量標準。
馬爾霍蘭德說：“我們發現它們仍然在吸收硝酸鹽，但隨著負荷過重，它們去除的整體硝酸鹽比例較小。這可能就是我們在沿海水域看到缺氧[低氧水平]和其他問題的原因。”
通常，細菌透過稱為反硝化的化學過程從水中去除過量的化肥，這使它們能夠將硝酸鹽轉化為氮，然後以氣體的形式釋放到大氣中。然而，該團隊發現，他們研究的溪流中的細菌平均僅消除了 16% 的氮汙染；最未受干擾的溪流中的細菌表現最佳，消除了高達 43% 的氮汙染。
馬爾霍蘭德說：“反硝化是我們確切知道的唯一從水中去除氮的過程。其餘的 84% [汙染] 只是被溪底的藻類、微生物和其他生物吸收。其中一部分可能也被反硝化了，而且可能很大一部分。但我們不知道這種物質的命運。”
顯而易見的是，很大一部分此類化肥仍然透過土壤和水進入海洋。結果，藻類和其他微生物吸收了氮，大量繁殖，並且在死亡後，會吸走沿海水域的氧氣。這種“死亡地帶”已在大多數主要河流的入海口附近季節性地出現，包括流入馬里蘭州切薩皮克灣以及墨西哥灣的入海口，那裡在夏季，死寂的水域現在覆蓋著超過 7,700 平方英里（20,000 平方公里）。
大部分硝酸鹽來自農田的化肥徑流。科學家警告說，諸如用於生物燃料的玉米等作物的繁榮只會使情況變得更糟。去年，由於燃料和食品對該作物的需求不斷增長，美國農民種植了超過 9000 萬英畝（3500 萬公頃）的玉米，這是自 1940 年代以來的首次。
基於這一趨勢，不列顛哥倫比亞大學的地理學家西蒙·唐納和威斯康星大學麥迪遜分校的大氣科學家克里斯托弗·庫查裡克預測，如果玉米籽粒繼續成為美國能源立法要求的乙醇燃料日益增長的來源，密西西比河流域（美國最大的流域）的氮汙染到 2022 年將增加多達 34%。
他們說，這也將幾乎不可能將密西西比河入海口墨西哥灣的新澤西州大小的死亡地帶減少到美國環境保護署 2001 年的一個工作組建議的不到 2,000 平方英里（5,000 平方公里）。
事實上，科學家們本週在《美國國家科學院院刊》上撰文指出，從玉米中提高乙醇產量並減少氮徑流的唯一方法是讓美國人停止吃肉，從而騰出用作牲畜飼料的玉米用於其他用途。
解決負荷過重的溪流的潛在解決方案似乎同樣困難，例如恢復它們的自然流動或減少排入其中的化肥和汙水。馬爾霍蘭德說：“我們需要維持或在許多情況下恢復這個溪流網路的完整性，包括最小的溪流。這[也]意味著不要利用所有土地來種植作物。”
他補充說：“當然，前景並不樂觀，因為存在很多朝相反方向發展的壓力。”