研究人员发现流域大小在过滤污染物方面起着重要作用

河流的重要功能之一是在水到达敏感的下游生态系统(如河口和海洋)之前去除一些可能最终进入水中的污染，如草坪肥料和有害细菌。新罕布什尔大学的研究发现，流域大小在河流网络完成这项工作的能力中起着重要作用。这些发现进一步了解了哪些河口和沿海地区将受到流域内人类发展的更大影响，并揭示了全球碳循环的复杂性。

“就像人体的循环系统移动血液、携带营养物质和过滤废物一样，地球上的河流网络也发挥着非常相似的功能，”自然资源与环境教授、该研究的主要作者威尔弗雷德沃尔海姆说。“然而，不知道是什么控制了河流可以过滤多少污染物，或者它是否主要发生在小河流和大河流中。当人体尺寸增加时，它完成工作或新陈代谢所需的能量量，也会增加，但速度较慢。我们想看看水生新陈代谢是否会发生类似的事情，或者——正如我们所发现的——是否会发生不同的事情。

在最近发表在《自然通讯》上的这项研究中，研究人员使用了一个模型，该模型整合了已知的溪流和河流如何运作，并发现当被河网排放的流域面积增加时，河流过滤污染的速度不会增加。不仅仅是以线性速度增加——它增加得更快。他们将关于流域大小和河流功能的发现描述为超线性缩放，称其发生是因为较大的河流对整个水生生态系统网络的污染过滤功能贡献不成比例，其中可能包括湖泊、溪流、河流和湿地。

为了尽可能避免河口和海洋的污染，研究表明在较小的流域管理土地使用和减轻非点源污染(如径流携带化肥、除草剂、杀虫剂和有毒化学物质)更为重要，这些流域较少比较大的流域能够过滤污染物。减轻靠近河口或沿海地区的部分流域的非点污染也很重要，因为在这些地区，系统在污染物到达这些关键区域之前过滤污染物的机会较小。

该研究还揭示了有关河流在全球碳循环中作用的新信息。

“众所周知，土地是一个净碳汇，但最近的研究发现，这些碳的很大一部分实际上最终进入了河流，”沃尔海姆说。“我们的研究表明，由于超线性缩放，较大流域的水生生态系统可能会将碳从陆地(并被认为储存在那里)释放回大气中，而这在较小的流域中不会那么明显分水岭。”

该团队希望这些关于水生生态系统和河流行为的新信息将有助于设计更好的污染管理策略，并提高对地球生态系统和大气之间的反馈回路以及它如何影响气候变化速度的理解。

合著者包括来自 UNH 的 Andrew Robison、来自阿拉斯加大学的 Tamara Harms、来自康涅狄格大学的 Lauren Koenig 和 Ashley M. Helton、来自密歇根州立大学的 Chao Song、来自佛蒙特大学的 William Bowden 和来自纽约大学的 Jacques Finlay明尼苏达大学。

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