在佛罗里达州与乔治亚州交界处，查塔胡奇河与弗林特河交汇，形成了阿巴拉契科拉河，向下游的阿巴拉契科拉湾输送淡水和营养物质。

由FAMU-FSU工程学院的助理教授Ebrahim Ahmadisharaf主导的一项新研究探讨了阿巴拉契科拉河下游流域的干旱和水量变化如何影响氮和磷这两种对水生生态系统健康至关重要的营养物质。该研究成果已发表在《水研究》期刊上。

艾哈迈德萨拉夫表示：“在这样的流域系统中，受到上游法规的影响，了解生态系统对变化的反应有助于我们更有效地进行管理。”他同时也是弹性基础设施与灾害响应中心(RIDER)的研究员。“我们可以对这个系统进行监管，以避免负面后果，包括一些可能会持续很长时间的影响。”

研究团队分析了阿巴拉契科拉国家河口研究保护区过去20年收集的营养数据。该保护区是一个受国家保护的自然区域，由国家海洋和大气管理局资助，并由佛罗里达州环境保护部管理。

研究人员还利用美国地质调查局提供的流量数据，来表征干旱和河流流量的状况，并通过统计分析将其与水中营养物质的记录进行比较。这使他们能够在干旱的不同阶段以及干旱结束后的短期和长期内，研究干旱和河流流动模式对营养物质的影响。

磷水平

研究人员关注的一种营养物质是溶解的无机磷。在干旱初期，磷的含量通常会略有上升，且这些水平的波动范围通常会缩小。随着干旱的加剧，磷含量的变化幅度增大，平均水平则下降。干旱结束后，水流量增加时，由于“冲刷”效应，营养物质从土地流入溪流，河流中的磷含量迅速回升。过去20年内发生的三次连续河流干旱对磷的排放产生了长期影响。例如，从2003年至2021年，高流量下的磷含量增加了35%，这对下游河口造成了营养过剩、微生物生长加速和溶解氧水平降低的威胁。

氮水平

研究人员还分析了溶解无机氮的变化。干旱对氮水平的影响变化更为显著，这种变化与干旱的严重程度以及发生在湿季或旱季的时间密切相关。干旱结束后，氮水平会反弹，但在溪流流动模式中的动态变化则发生了改变。例如，低流量时的氮含量高于高流量时的氮含量。在干旱前和干旱期间，研究人员观察到了相反的模式。

在生态系统中，恰当的营养剂量至关重要，正如在医学中一样。氮和磷是动植物生长所需的基本营养物质，但过量的这些营养物质会引发有害藻类的过度繁殖，进而耗尽溶解氧并产生毒素。

Ahmadisharaf指出，干旱后磷含量的迅速上升可能会导致下游生态系统暂时出现营养过剩，从而引发藻类大量繁殖、鱼类死亡以及人类健康问题。

他们的研究成果使研究人员对阿巴拉契科拉河及其流域有了更深入的理解。干旱对特定地区的影响可能是独特的，因此对河流进行详细的检查至关重要。

Ahmadisharaf表示：“这些发现使我们更好地理解如何在干旱期间及其后谨慎管理营养水平，以避免生态问题。”他补充道：“由于气候变化会影响干旱的时机、严重程度和持续时间，因此这项研究在应对气候适应性问题时，从沿海水质的角度来看非常重要。”

莱德中心的研究人员苏蒙·侯赛因·拉比和莱拉·拉希米是该研究的第一和第二作者；其他合著者包括佛罗里达州立大学科学计算系的教授叶明(Ming Ye)、美国内政部的研究员贾森·A·加伍德、阿巴拉契科拉国家河口研究保护区的研究员Ethan S. Bourque，以及阿拉巴马大学的哈米德·莫拉德哈尼教授。

这项研究得到了佛罗里达州环境保护部和国家海洋和大气管理局的支持。