Иллинойс и 11 других штатов, которые направляют большую часть воды в реку Миссисипи, поставили перед собой агрессивные цели по сокращению загрязнения нитратами и фосфором в Мексиканском заливе. Для достижения этих целей крупные точечные источники фосфора, такие как очистные сооружения, потребуют инвестиций в новую инфраструктуру. Но новое исследование предполагает, что фермеры также могут сыграть свою роль.Лаура Кристиансон, доцент кафедры качества воды факультета растениеводства Университета Иллинойса, является экспертом по биореакторам из щепы.
Она проделала обширную работу, чтобы продемонстрировать потенциал траншей, заполненных древесной щепой, в удалении нитратов из дренажной воды на пахотных землях Иллинойса.«Щепа и нитрат необходимы бактериям для завершения их жизненного цикла.
Когда они потребляют нитрат, он удаляется из воды. Это биологический процесс», — объясняет Кристиансон.В недавнем исследовании Кристиансон и несколько его коллег изучали, можно ли удалить фосфор, добавив специальный «P-фильтр», предназначенный для улавливания загрязнителей, полученных из удобрений.
Команда проверила два типа промышленных отходов в P-фильтрах: остатки кислотной очистки шахтных стоков (MDR) и стальной шлак. Фосфор связывается с такими элементами, как железо, кальций и алюминий, содержащимися в этих продуктах, удаляя его из воды.Вместо того, чтобы смешивать MDR или стальной шлак с древесной щепой в одной большой машине для удаления нитратов и фосфора, команда установила отдельный P-фильтр перед или после лабораторного биореактора.
Они пропустили сточные воды из резервуара для аквакультуры через систему и измерили количество нитратов и фосфора в различных точках по пути.Удаление нитратов было постоянным, независимо от типа P-фильтра и от того, был ли P-фильтр перед или после биореактора. Но MDR был намного лучше фосфорного фильтра. «Он удаляет от 80 до 90 процентов фосфора при нашей средней скорости потока», — говорит Кристиансон. «Это было действительно, очень хорошо. Удивительно».
С другой стороны, стальной шлак удаляет только около 25 процентов фосфора. «Но стальной шлак намного легче найти на Среднем Западе. И согласно Стратегии сокращения потерь питательных веществ Иллинойса, мы пытаемся удалить только 45 процентов фосфора, который мы отправляем вниз по течению.
Поскольку сельское хозяйство несет ответственность только за половину этого количества, 25 процентов было бы неплохо », — говорит Кристиансон.Система ясно показывает потенциал, но остается несколько неизвестных.
Парные биореакторы и P-фильтры еще предстоит испытать в реальных условиях, хотя в Соединенных Штатах их установлено несколько. Возможно, что еще более важно, исследователи не имеют точного представления о том, сколько фосфора уходит с сельскохозяйственных полей в дренаж плиток.«Мы подозреваем, что наш дренаж для плитки в Иллинойсе не содержит большого количества фосфора, но мы знаем, что он есть», — говорит она. "Сейчас мы лучше справляемся с тем, сколько у нас фосфора.
«Мы знаем, что фосфор легче перемещается с поверхностным стоком. Когда у вас эрозия почвы и вода мутная и коричневая, обычно к почве прикреплен фосфор. Самый простой способ подытожить: если у вас есть дренаж из плитки, вам следует больше беспокоиться о потере нитратов в этой воде, но если у вас более холмистая земля, вам следует больше беспокоиться об эрозии почвы и потере фосфора ».