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从密歇根州到波多黎各的溪流、小河和河流中的水携带大量污染物，特别是来自化肥的硝酸盐。这些作物生长所需的氮和氧分子最终进入河流、湖泊和海洋，为藻类大量繁殖提供养分，这些藻类会耗尽氧气，并在其身后留下巨大的“死亡地带”。在那里，没有鱼类或典型的海洋生物可以生存。科学家警告说，联邦政府要求生产更多生物燃料的指令可能会使情况更加糟糕。
由田纳西州橡树岭国家实验室的水生生态学家帕特里克·马尔霍兰德领导的研究人员在《自然》杂志上报告说，溪流和其他水道正在失去过滤来自化肥和污水中过量硝酸盐的能力。他们通过将携带一种不寻常的氮同位素的浓缩硝酸盐溶液释放到72条不同的溪流中（范围从经过严重改造的城市水道到原始的小溪）来发现这一点的，然后追踪同位素以找出有多少流入下游。终点的量表明每条溪流自然去除污染物的能力——这是其健康状况的衡量标准。
马尔霍兰德说：“我们发现它们仍然在吸收硝酸盐，但随着负荷过重，它们去除的整体硝酸盐比例较小。这可能就是我们在沿海水域看到缺氧[低氧水平]和其他问题的原因。”
通常，细菌通过称为反硝化的化学过程从水中去除过量的化肥，这使它们能够将硝酸盐转化为氮，然后以气体的形式释放到大气中。然而，该团队发现，他们研究的溪流中的细菌平均仅消除了 16% 的氮污染；最未受干扰的溪流中的细菌表现最佳，消除了高达 43% 的氮污染。
马尔霍兰德说：“反硝化是我们确切知道的唯一从水中去除氮的过程。其余的 84% [污染] 只是被溪底的藻类、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。但我们不知道这种物质的命运。”
显而易见的是，很大一部分此类化肥仍然通过土壤和水进入海洋。结果，藻类和其他微生物吸收了氮，大量繁殖，并且在死亡后，会吸走沿海水域的氧气。这种“死亡地带”已在大多数主要河流的入海口附近季节性地出现，包括流入马里兰州切萨皮克湾以及墨西哥湾的入海口，那里在夏季，死寂的水域现在覆盖着超过 7,700 平方英里（20,000 平方公里）。
大部分硝酸盐来自农田的化肥径流。科学家警告说，诸如用于生物燃料的玉米等作物的繁荣只会使情况变得更糟。去年，由于燃料和食品对该作物的需求不断增长，美国农民种植了超过 9000 万英亩（3500 万公顷）的玉米，这是自 1940 年代以来的首次。
基于这一趋势，不列颠哥伦比亚大学的地理学家西蒙·唐纳和威斯康星大学麦迪逊分校的大气科学家克里斯托弗·库查里克预测，如果玉米籽粒继续成为美国能源立法要求的乙醇燃料日益增长的来源，密西西比河流域（美国最大的流域）的氮污染到 2022 年将增加多达 34%。
他们说，这也将几乎不可能将密西西比河入海口墨西哥湾的新泽西州大小的死亡地带减少到美国环境保护署 2001 年的一个工作组建议的不到 2,000 平方英里（5,000 平方公里）。
事实上，科学家们本周在《美国国家科学院院刊》上撰文指出，从玉米中提高乙醇产量并减少氮径流的唯一方法是让美国人停止吃肉，从而腾出用作牲畜饲料的玉米用于其他用途。
解决负荷过重的溪流的潜在解决方案似乎同样困难，例如恢复它们的自然流动或减少排入其中的化肥和污水。马尔霍兰德说：“我们需要维持或在许多情况下恢复这个溪流网络的完整性，包括最小的溪流。这[也]意味着不要利用所有土地来种植作物。”
他补充说：“当然，前景并不乐观，因为存在很多朝相反方向发展的压力。”