Исследователи из Университета Нагои в Японии сообщили, что нитраты, накапливающиеся в почве, граничащей с ручьями, играют важную роль в повышении уровня нитратов в воде ручья во время дождя. Их результаты, опубликованные в журнале Biogeosciences, могут помочь уменьшить загрязнение азотом и улучшить качество воды в нижележащих водоемах, таких как озера и прибрежные воды.

Нитраты являются важным питательным веществом для растений и фитопланктона, но чрезмерное содержание нитратов в ручьях может ухудшить качество воды, вызвать эвтрофикацию (чрезмерное обогащение воды питательными веществами) и представлять опасность для здоровья животных и людей. Хотя известно, что уровень нитратов в ручьях повышается во время дождя, причина этого неясна.

Существует две основные теории о том, как содержание нитратов в воде увеличивается во время дождя. Согласно первой теории, нитрат в атмосфере растворяется в дождевой воде и попадает непосредственно в ручьи. Принимая во внимание, что вторая теория заключается в том, что, когда идет дождь, нитрат почвы в районе, граничащем с ручьем, известном как прибрежная зона, попадает в воду ручья.

Для дальнейшего изучения источника нитрата исследовательская группа Университета Нагои под руководством профессора Уруму Цуногаи из Высшей школы экологических исследований, сотрудничающая с Азиатским центром исследований загрязнения воздуха, провела исследование для анализа изменений изотопного состава азота и кислорода в нитратах и увеличения концентрации нитратов в ручей во время ливня.

Предыдущие исследования показали, что концентрация нитратов значительно возрастает во время штормов в ручьях верхнего течения реки Кадзикава в Ниигате, на северо-западе Японии. Исследователи собрали пробы воды из водосборного бассейна Кадзикава, включающего ручьи верхней части реки. Они использовали автоматический пробоотборник для отбора проб воды из водосборного бассейна с интервалом в один час в течение 24 часов во время трех штормов.

Измеряя концентрации и изотопный состав нитратов в воде ручья, группа затем сравнила результаты с концентрациями и изотопным составом нитратов почвы в прибрежной зоне ручья. В результате они обнаружили, что большая часть нитратов поступает из почвы в зоне, а не из дождевой воды.

"Мы пришли к выводу, что вымывание нитратов из почвы в прибрежной зоне в поток из-за повышения уровня как речной воды, так и грунтовых вод было в первую очередь ответственно за увеличение содержания нитратов в потоке во время шторма", - сказал доктор Вейтянь Дин из Университета Нагои, автор исследования.

Исследовательская группа также проанализировала влияние атмосферных нитратов на увеличение содержания нитратов в реках во время штормов. Независимо от увеличения количества осадков содержание нитратов в атмосфере в речной воде оставалось постоянным, что позволяет предположить, что атмосферные источники нитратов оказывали минимальное воздействие.

Исследователи также обнаружили, что нитрат почвы в прибрежной зоне вырабатывался обитающими в почве микроорганизмами. "Считается, что нитраты микробного происхождения накапливаются в почве в прибрежной зоне Японии только летом и осенью", - пояснил профессор Цуногаи. "С этой точки зрения мы можем предсказать, что увеличение содержания нитратов в ручье из-за дождей происходит только в эти сезоны". Понимание сезонности увеличения содержания нитратов может стать важным открытием, помогающим обеспечить безопасную пресную воду.