ऑक्सीजन की कमी का एक दुष्चक्र झीलों में पानी की गुणवत्ता के लिए खतरा: अध्ययन

एक नए वर्जीनिया टेक स्टडी के अनुसार, तलछट के साथ चिपचिपा, झीलों का निचला पानी उनकी सबसे गहरी, सबसे गहरी परत से अधिक है। वे भूमि से लुढ़कते हुए अपवाह में पाए जाने वाले कार्बन, नाइट्रोजन और फास्फोरस के बड़े हिस्से को दफन कर देते हैं।

मीठे पानी के वैज्ञानिक केलेन कैरी ने कहा कि प्रकृति के महत्वपूर्ण पोषक तत्वों में से एक के रूप में, झीलें अपने परिवेश के "प्रहरी" के रूप में अपनी पहचान अर्जित करती हैं।

वर्जीनिया टेक कॉलेज ऑफ साइंस में जैविक विज्ञान के एक सहयोगी प्रोफेसर और फ्रैलिन लाइफ साइंसेज इंस्टीट्यूट के एक संबद्ध वैज्ञानिक कैरी ने कहा, "हम झीलों को प्रहरी के रूप में सोचते हैं क्योंकि वे वास्तव में जमीन पर होने वाले सभी परिवर्तनों को एकीकृत करते हैं।" "झीलें इस कार्बन, नाइट्रोजन और फास्फोरस को प्राप्त करने और संसाधित करने का वास्तव में बहुत अच्छा काम करती हैं, उन्हें नीचे की ओर जाने और समुद्र तक पहुंचने से रोकती हैं।"

लेकिन उस काम को एनोक्सिया से खत्म किया जा सकता है, ऑक्सीजन की उपलब्धता में कमी, कैरी की टीम ने इस सप्ताह ग्लोबल चेंज बायोलॉजी में प्रकाशित एक अध्ययन में पाया। वर्षों से वैज्ञानिकों द्वारा भयभीत और हाल ही में सैकड़ों झीलों के डेटा द्वारा व्यापक रूप से पुष्टि की गई, एनोक्सिया दुनिया के मीठे पानी से ऑक्सीजन चूस रही है।

यह जलवायु परिवर्तन के कारण पानी के गर्म होने और भूमि उपयोग से अधिक प्रदूषक अपवाह से जुड़ी एक घटना है। गर्म पानी ताजे पानी की ऑक्सीजन धारण करने की क्षमता को कम कर देता है, जबकि मीठे पानी के रोगाणुओं द्वारा अपवाह में पोषक तत्वों का टूटना ऑक्सीजन को सोख लेता है।

पास के जलाशय के निचले पानी में ऑक्सीजन के स्तर में हेरफेर करने वाले सात साल के क्षेत्र प्रयोग में, कैरी की टीम ने पाया कि एनोक्सिक स्थितियों के साथ वे प्रभाव आए जिनकी उन्हें उम्मीद थी: तलछट बहुत सारे पोषक तत्व और कार्बन छोड़ते हैं। लेकिन वे परिवर्तनों की सीमा के लिए उतने तैयार नहीं थे। उन्होंने देखा कि झील एक सिंक से जा रही है - जो निर्यात से अधिक पोषक तत्वों और कार्बन को बरकरार रखती है - पोषक तत्वों के स्रोत के लिए डाउनस्ट्रीम, एक चक्र शुरू करना जिसमें एक झील में एनोक्सिया दूसरे में एनोक्सिया पैदा कर सकता है।

"मुझे कोई उम्मीद नहीं थी कि जल रसायन विज्ञान में इतना बदलाव होगा," कैरी ने कहा। "और इसे लगातार देखने के लिए और अध्ययन के सात वर्षों में इसे देखने के लिए - एनोक्सिया का प्रभाव मूल रूप से मैंने जो भविष्यवाणी की थी उससे अधिक परिमाण के कई आदेश थे।"

फ़्यूज़िंग मीठे पानी और डेटा विज्ञान

उन खोजों को बनाना एक प्रयोग के टीम के डिजाइन पर निर्भर था जो कुछ मायनों में उपन्यास था। इसे पूरे पारिस्थितिक तंत्र के पैमाने पर किया जाना था, न केवल प्रयोगशाला में परीक्षण किए गए नमूनों के साथ या झील के तल के पानी के छोटे बाड़ों में, बल्कि पानी के पूरे शरीर तक पहुंच के साथ आयोजित किया गया था। कैरी की टीम ने वर्जीनिया के विंटन में फॉलिंग क्रीक जलाशय में एक क्षेत्र प्रयोग किया, जहां टीम के सदस्यों ने एक इंजीनियर ऑक्सीजन प्रणाली का उपयोग करके झील के निचले पानी में ऑक्सीजन के स्तर में हेरफेर किया, जो नीचे से पानी निकाल सकता है, सुपर-संतृप्त सांद्रता में इसमें घुलित ऑक्सीजन को इंजेक्ट कर सकता है। तट पर, और पानी के तापमान में बदलाव किए बिना ऑक्सीजन युक्त पानी को नीचे की ओर लौटा दें।

कॉलेज ऑफ साइंस में रोजर मूर और मोजदेह खतम-मूर फैकल्टी फेलो केरी ने कहा, नीचे के पानी में केवल ऑक्सीजन के स्तर में हेरफेर करना, इस प्रकार बदलते तापमान के प्रभावों को अलग करना, एनोक्सिया के प्रभाव को समझने के लिए महत्वपूर्ण है। "तापमान में बदलाव किए बिना ऑक्सीजन में हेरफेर करके, हम समझ सकते हैं और अलग कर सकते हैं कि इसके प्रभाव क्या होंगे। हम वास्तव में कह सकते हैं कि हम जो देख रहे हैं वह ऑक्सीजन बदलने का परिणाम है, न कि झील में होने वाले अन्य बाहरी कारकों के कारण।"

लेकिन एनोक्सिया के प्रभावों का विश्लेषण ऑक्सीजन के स्तर को ऊपर उठाने या कम करने और जल रसायन शास्त्र की निगरानी पर नहीं रुकता है। एक क्षेत्र प्रयोग के साथ, हमेशा आपके लिए आवश्यक डेटा होता है लेकिन एकत्र नहीं किया जा सकता है, कैरी ने कहा। क्षेत्र में उन्हें परेशान किए बिना "उन नट-किरकिरा तलछट-पानी की बातचीत" का नमूना और मापना मुश्किल है। रसद का मुद्दा भी है: कैरी सात गर्मियों के लिए हर दिन डेटा एकत्र करने के लिए किसी को नहीं भेज सका।

इसलिए टीम ने डेटा को एक मॉडल केरी में एकत्र किए गए डेटा को "झील के वीडियो गेम" के रूप में वर्णित किया, जिसने उन महत्वपूर्ण लेकिन मुश्किल बातचीत को अनुकरण किया। "वीडियो गेम के तहत समीकरणों का एक समूह था जिसे हम समझने के लिए हेरफेर कर सकते थे कि कौन सी प्रक्रियाएं सबसे महत्वपूर्ण थीं जब जलाशय में कम बनाम उच्च ऑक्सीजन स्तर था," उसने कहा।

मॉडल ने टीम को हर घंटे डेटा प्राप्त करने में भी सक्षम बनाया। कैरी ने कहा, "इससे हमें वास्तव में यह समझने में मदद मिली कि झील ने ऑक्सीजन में बदलाव के लिए कितनी जल्दी प्रतिक्रिया दी।"

एक भूमिका उलटा

शोधकर्ताओं ने एनोक्सिया के साथ नीचे के पानी से जारी पोषक तत्वों की सांद्रता में भारी बदलाव देखा, जिसमें नाइट्रोजन निर्यात में छह गुना वृद्धि भी शामिल है। समय के साथ, झील फॉस्फोरस और कार्बन के शुद्ध सिंक से दोनों पोषक तत्वों के शुद्ध स्रोत से नीचे के जल निकायों में चली गई।