Grand Bay یکی از بزرگترین رودخانه ها در ساحل می سی سی پی آلاباما ، در یکی از مناطق کم نظیر از نظر علم ، فناوری و آموزش است. بخش عمده ای از درآمد و تفریح منطقه ای وابسته به آب است ، از جمله ماهیگیری تجاری ، فرآوری ماهی و یک صنعت اکو توریسم در حال رشد.
Grand Bay همچنین بخشی از سیستم ملی تحقیقات تحقیقاتی Estuarine (NERR) است و یکی از جوانترین و کمترین سایت های NERR در کشور است. از این رو ، نیاز به اطلاعات عمومی در مورد تأثیرات انسانی بر منابع محلی برای حمایت از تصمیم گیری در مورد برنامه ریزی کاربری اراضی و سایر راه های محافظت و بهبود کیفیت آب وجود دارد.
تاریخ فعالیت انسانی در گراند بی
جمعیت بشر در منطقه گراند بی پس از جنگ داخلی به دلیل ورود به سیستم و صنایع کشتی سازی افزایش یافت. در دهه 50 و 1960 ، باتلاق ها و خطوط ساحلی برای توسعه بندر پاسکاگولا و صنایع شیمیایی بین Bayou Casotte و Bangs Lake تغییر یافت. مشاغل همراه با این صنایع منجر به انفجار جمعیت انسانی از دهه 1950-1980 شد. کارخانه های تصفیه فاضلاب برای تصفیه اولیه فاضلاب انسانی به غرب (Pascagoula ، Moss Point) و East (Bayou la Batre) نصب شدند ، اما بسیاری از خانه ها در منطقه Grand Bay در سیستم های سپتیک باقی مانده اند.
الگوهای نفوذ انسانی که می تواند به ردپای فاضلاب در حوزه آبخیز گراند بی (سمت چپ) و افزایش اندازه جمعیت جکسون کانتی ، MS کمک کند ، با گذشت زمان ، نشان دهنده انفجار جمعیت انسانی از اواسط دهه 1900 (سمت راست ؛ سرشماری ایالات متحده)واد
روش ها و نتایج
تحقیقات ما در طول زمان ، شاخص های ورودی مواد مغذی و میکروب ها را به سیستم Grand Bay ردیابی و اندازه گیری کرده است. ما داده ها را از نمونه های رسوب و آب ، صدف ، ویژگی های محیطی و مدل های استفاده از زمین ترکیب کردیم. ما همچنین داده ها را در سه کارخانه تصفیه فاضلاب محلی جمع آوری کردیم تا مشخص کنیم که آیا مواد مغذی و میکروبهای این امکانات می توانند در سیستم گراند خلیج ردیابی شوند.
تجزیه و تحلیل های ما دوره های زمانی را تا 3000 سال قبل از زمان (نمایندگی نقاط پایانی قبل از شهرسازی) تا سال 2020 (برای استفاده از زمین پیش بینی شده) برای چهار زیر آبگرم (Bangs Lake ، Bayou Cumbest ، Bayou Heron و Bayou Chico که تحت تأثیر طیف وسیعی قرار دارند ، پوشش داده است. فعالیت های انسانی و کاربری اراضی) و آبهای دریافت کننده آنها.
تغییر در کاربری اراضی و افزایش مرتبط در فاضلاب و آب طوفان باعث تغییر کیفیت آب و توانایی برداشت صدف در سیستم گراند بی. ما توانستیم تغییرات کاربری اراضی را با تغییرات زیست محیطی تاریخی مرتبط کنیم و پیش بینی های آینده را انجام دهیم.
تجزیه و تحلیل رسوب
برای جمع آوری داده ها برای دهه های گذشته که در آن بیشتر شهرنشینی ساحلی رخ داده است ، ما هسته های رسوب را از مکان های زیرزمینی بدون اختلال در هر سایت ، در یک سایت کنترل دریایی در قسمت مرکزی سیستم بزرگ خلیج ، خلیج نقطه Aux Chenes و در یک تجزیه و تحلیل کردیم. سایت کنترل با تأثیر فاضلاب ، Bayou La Batre. در هر هسته رسوب ، ما:
- مقدار کربن (C) و نیتروژن (N) اندازه گیری شده (شاخص های ماده آلی و بارهای مغذی).
- نسبت ایزوتوپ پایدار تعیین شده (شاخص های منابع مغذی انسان و تغییر در شوری).
- اندازه گیری Clostridium perfringens (اسپورهای باکتریایی که نشان دهنده خطر سلامتی طولانی مدت انسان است).
- دوستیابی رادیومتری استفاده شده (210 PB ، 137 CS) برای ارتباط با تغییرات در رسوبات در مورد تغییرات در حوضه آب.
تجزیه و تحلیل آب
برای تعریف اثرات امروزی بر کیفیت آب ، ما نمونه های آب را به صورت دوروه یا ماهانه از هر سایت جمع آوری کردیم. در هر نمونه آب ، ما اندازه گیری کردیم:
- محتوای ذرات C و N (شاخص های ماده آلی و تغییرات مواد مغذی)
- نسبت ایزوتوپ پایدار (شاخص های منابع مغذی انسان و تغییر در شوری)
- غلظت مواد مغذی محلول (نیترات ، نیتریت ، آمونیوم ، نیتروژن آلی ، فسفات)
- کلروفیل A (نشانگر زیست توده فیتوپلانکتون ؛ تأمین مواد غذایی برای صدف و حیوانات دیگر)
- Coliphage خاص مردانه (MSC ؛ شاخصی از ویروس هایی مانند نورو ویروس که می تواند باعث بیماری انسان شود)
- Coliforms مدفوع و E. coli (شاخص های باکتریایی که معمولاً برای تعیین خطر سلامتی انسان و بسته شدن ناحیه صدف استفاده می شوند)
- Clostridium perfringens (اسپورهای باکتریایی که نشان دهنده خطر سلامتی طولانی مدت انسان است).
تجزیه و تحلیل صدف
برای تعیین چگونگی تغییرات محیطی ، صدف های تحت تأثیر ، که از نظر تجاری و از نظر زیست محیطی با ارزش هستند ، ما الگوهای رشد و بقا ، نسبت ایزوتوپ پایدار (شاخص های منابع مغذی انسان و تغییرات در شوری) و میکروب های شاخص را در صدف اندازه گیری کردیم. این اثرات با پیوند صدف (Crassostrea Virginica) به هر سایت مطالعه در سیستم گراند بی و آزمایش یک زیر مجموعه هر ماه برای میکروب های شاخص زیر اندازه گیری شد:
- Coliphage خاص مردانه (MSC ؛ شاخصی از ویروس هایی مانند نورو ویروس که می تواند باعث بیماری انسان شود)
- Coliforms مدفوع و E. coli (شاخص های باکتریایی که معمولاً برای تعیین خطر سلامتی انسان و بسته شدن ناحیه صدف استفاده می شوند)
- Clostridium perfingens (اسپورهای باکتریایی که نشان دهنده خطر سلامتی طولانی مدت انسان است)
فاضلاب پساب
ما از پساب از کارخانه تصفیه خانه فاضلاب محلی (WTP) از جمله Pascagoula/Moss Point WTP و Escatawpa WTP در رودخانه های Pascagoula و Escatawpa در غرب Grand Bay و Bayou La Batre WTP در شرق Grand Bay نمونه برداری کردیم. ما همچنین برای سایر منابع واقعی و بالقوه مواد مغذی و عوامل بیماری زا به سیستم ، بررسی های ساحلی انجام دادیم. در هر نمونه پساب ، اندازه گیری کردیم:
- محتوای ذرات C و N (شاخص های ماده آلی و تغییرات مواد مغذی)
- نسبت ایزوتوپ پایدار (شاخص های منابع مغذی انسان و تغییر در شوری)
- غلظت مواد مغذی محلول (نیترات ، نیتریت ، آمونیوم ، نیتروژن آلی ، فسفات)
- Coliphage خاص مردانه (MSC ؛ شاخصی از ویروس هایی مانند نورو ویروس که می تواند باعث بیماری انسان شود)
- Coliforms مدفوع و E. coli (شاخص های باکتریایی که معمولاً برای تعیین خطر سلامتی انسان و بسته شدن ناحیه صدف استفاده می شوند)
- Clostridium perfingens (اسپورهای باکتریایی که نشان دهنده خطر سلامتی طولانی مدت انسان است).
مدل سازی استفاده از زمین
برای طبقه بندی و پیش بینی چگونگی تغییر کاربری اراضی در آبخیزهای بزرگ خلیج بر کیفیت آب ، ما تغییرات در منطقه غیرقابل نفوذ را به عنوان شاخصی برای شهرنشینی در نقاط مختلف زمانی از دهه 1960 تا 2020 تعریف کردیم. برای این کار ، ما داده ها را از نقشه های تاریخی زمین تهیه کردیم-استفاده/پوشش زمین.
منابع داده شامل:
- موجودی ملی تالاب (1955 ، 1979 ، 1988)
- داده های NOAA C-CAP (1996 ، 2001 ، 2005 ، 2006 ، 2010)
- تصاویر Landsat (هر 3 سال برای 1984-2011)
- تصاویر QuickBird (2008)
- NLCD منطقه نفوذی (2001 ، 2006 ، 2011)
نتایج تغییر استفاده از زمین
مساحت سطح نفوذی (همراه با شهرنشینی و صنعتی شدن) با رشد جمعیت در حوضه های منطقه گراند بی ، به ویژه Bayou Chico (CH) و Bayou La Batre (BB) افزایش یافته است. ساخت و ساز بالادست بزرگراه 90 و Interstate-10 همچنین جریان آب شیرین و رسوب رسوب را به حوضه های بزرگ خلیج قطع کرد (Darrow et al. 2017a).
شاهد تغییر در کاربری اراضی در طول زمان در سیستم بزرگ خلیج: تغییر کاربری اراضی 195 5-2010 (تماشای فیلم) تغییر سطح غیرقابل نفوذ 198 4-2020 پیش بینی شده (تماشای فیلم) (فیلم های حسن نیت ارائه داده از وی ، USM/GCRL)
نتایج مواد مغذی و میکروب ها
غلظت نیتروژن (نشان داده نشده است) و میکروب ها (باکتری های شاخص و ویروس) در آب ، رسوبات و صدف با افزایش سطح غیرقابل نفوذ در سیستم گراند خلیج ، ناشی از نتایج در Bayou Chico افزایش یافته است. باکتری نشانگر مدفوع Clostridium perfringens همچنین بیشترین غلظت در رسوبات مدرن از Bayou Chico و Bayou La Batre (سایت های با نفوذ به فاضلاب) را داشت.
Bayou Chico نتایج مختل دارد
Watersheds having >25 ٪ منطقه غیرقابل نفوذ بر اساس مطالعات قبلی "تخریب" در نظر گرفته می شود (شوئلر 1992 ، آرنولد و گیبون 1996). در طی این مطالعه ، ما دریافتیم که Bayou Chico ، Mississippi تحت تأثیر ترکیبی از ورودی های طوفان و فاضلاب قرار گرفته است که منجر به غلظت مواد مغذی و میکروب بالا می شود ، که مطابق با اختلال در شرایط است (به بخش مواد مغذی و میکروب ها برای داده ها مراجعه کنید). به طور مداوم بالا C. perfringens (باکتری شاخص مدفوع) غلظت در بخش های اصلی رسوب از Bayou Chico نشانگر دهه های اختلال در کیفیت آب در این سایت است.
نتایج تصفیه فاضلاب
Wastewater treatment helps protect water quality, but needs to be sufficient for the type and quantity of sources and must be properly maintained. Four wastewater treatment plants in the Grand Bay area removed >99 ٪ از میکروب های نشانگر مدفوع ، از جمله کولیفرم های مدفوع ، E. coli ، و کولفاژ خاص مرد (MSC) در پساب (پانل سمت چپ). C. perfringens اسپورهایی را تشکیل می دهد که می توانند در برابر تصفیه فاضلاب مقاوم باشند و اثربخشی حذف توسط برخی از امکانات را کاهش می دهند.
حتی پس از تصفیه ، میکروب های نشانگر مدفوع در پساب فاضلاب (پانل سمت راست) به آبهای ساحلی تحویل داده شدند. پساب WTP Pascagoula بارهای میکروبی بالاتری را نسبت به سایر WTP ها به آبهای ساحلی تحویل داد. در مقابل ، کارخانه Bayou La Batre که اخیراً به روز شده است (NBLB) بارهای میکروبی متوسط پایین تر از سایر گیاهان را تحویل داده و ارزش نگهداری از تسهیلات را برجسته می کند. به روزرسانی های گیاهی از اکتبر 2012 منجر به تصفیه فاضلاب مؤثرتر در Bayou La Batre شد. MP = تصفیه خانه فاضلاب Moss Point].
