氮元素的激增使馬尾藻形成了歷史上危害最大的藻華
研究表明,由於來自陸地徑流、大氣輸入以及可能的其他自然來源(如固氮)的環境氮供應的相對大量增加,令磷作為限制性營養物的作用正在加強。1983-1989年和最近的2010-2019年期間,研究人員在北大西洋盆地的各種研究項目和巡航中共收集了488個馬尾藻組織樣本。
包括在佛羅里達群島下游的Looe Key珊瑚礁附近的季節性採樣(1983年和1984年)和在佛羅里達群島、灣流(邁阿密、查爾斯頓和恐懼角)和中美洲伯利茲附近的更廣泛的地理採樣(1986和1987)。大洋性站點包括北部、中部和南部的馬尾藻海。
組織氮的最高百分比發生在受富含氮的陸地徑流影響的沿海水域,而較低的C:N和C:P比率發生在冬季和春季河流排放高峰期間。N:P比率的總體範圍為4.7至99.2,佛羅里達灣西部的平均值最高(89.4),其次是墨西哥灣和加勒比海的地點。在加勒比海東部的聖托馬斯(20.9)和巴巴多斯(13.0)觀察到最低的N:P比率。
由於氮氧化物(NOx)的人為排放,氮氧化物的沉積率比工業化前時期高出約五倍,主要是由於能源生產和生物質燃燒。自20世紀80年代以來,合成肥料氮的生產增加了9倍,而磷酸鹽的生產增加了3倍,導致全球N:P比率增加。值得注意的是,85%的合成氮肥是自1985年以來產生的,那是1983年在Looe Key開始進行馬尾藻基線採樣後不久。
新形成的大大西洋馬尾藻帶可以得到來自各種來源的氮和磷輸入的支持,包括來自剛果河、亞馬遜河和密西西比河的排放、非洲海岸的上升流、垂直混合、赤道上升流、撒哈拉塵埃的大氣沉積,以及非洲中部和南部植被的生物質燃燒。
長期的衛星數據、數值粒子追踪模型和實地測量表明,自2011年以來,大大西洋馬尾藻帶每年都會出現,從非洲西海岸延伸到墨西哥灣,長達8850公里,在2018年7月達到高峰。
考慮到大大西洋馬尾藻帶對非洲、加勒比海、墨西哥灣和南佛羅里達州的沿海社區產生的負面影響,迫切需要更多的研究,以更好地為社會決策提供關於緩解和適應馬尾藻水華的各種陸地、海洋和大氣驅動因素的信息。
在早期不太嚴重的階段,從德克薩斯州海灘清除馬尾藻的費用估計為每年290萬美元,僅佛羅里達州的邁阿密·戴德縣估計最近的清除費用為每年4500萬美元。而到了2018年全加勒比地區的清理工作花費了1.2億美元,這還不包括旅遊業損失帶來的收入減少。馬尾藻擱淺還影響了海洋生物,並導致腐爛過程中的呼吸問題和其他人類健康問題,如糞便細菌增加。
“人類活動已經大大改變了全球碳、氮和磷的循環,氮的輸入現在被認為是’高風險’,超過了安全的地球邊界,”研究人員Lapointe說。”根據科學研究,至少自20世紀50年代以來,人口增長和土地使用的變化增加了氮污染和河口和沿海水域的退化。儘管一些沿海流域的氮負荷有所下降,但與歷史值相比,許多河流的N:P比率仍然偏高。大西洋盆地的主要河流的N:P比值有上升的趨勢,這與我們現在在馬尾藻中看到的N:P比值的上升是平行的。”