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農業與水質的暗戰：我們該如何應對氮污染帶來的挑戰？
密西西比河的污染問題日益嚴重，這不僅影響了水中物種的生存，還對依賴這條河流的食物鏈與休閒活動產生巨大影響。在眾多污染物中，過量的硝酸鹽（NO−3）尤為突出，主要來自於電廠的化學廢物和農業徑流。這片流域覆蓋了大約40%的下48個州，而其中有7個主要的農業生產州恰好位於此流域之中。
氮在環境中的影響不僅取決於其在氮循環中的形式，還取決於每種形式的總濃度。過量的氮無論是在水體還是土壤中，均可導致環境問題，從而影響生態系統的健康。
當氮以硝酸鹽形式過量存在時，可能導致水域的“死區”出現，這種水體的氧濃度過低，致使水生生物窒息而死。
根據國家海洋和大氣管理局（NOAA）的資料，2016年預測的密西西比河沿岸的死區面積將達到約5898平方英里，該地區流入墨西哥灣的硝酸鹽濃度達到每年146,000公噸。自20世紀初以來，硝酸鹽的濃度已顯著上升（增加了2到5倍不等），這一現象主要是由於來自農業的徑流。
硝酸鹽濃度的變化
研究硝酸鹽濃度變化及其影響需要準確的量化水平。使用加權時間、流量及季節的迴歸分析法（WRTDS）進行定量分析。該方法旨在預測不同時間的硝酸鹽濃度變化，透過每天生成的校準曲線，發現日常流量的變化對濃度的影響。
這種流量日變化可能導致某一天濃度上升，而第二天卻下降，使得觀察濃度趨勢變得困難。
趨勢分析
密西西比河流域的土地利用實踐顯著減少了土壤中可用氮的量，尤其是硝酸鹽的滲透。這種過程常見於農業實踐中，例如通過瓷管排水系統使硝酸鹽進入地下水，再流入地表水體。
來自1980年至2010年的研究顯示，在密西西比河某地的硝酸鹽濃度維持穩定，但在2000至2010年間卻出現了12%的增長。這些氮的來源仍然無法追溯，不同地區氮濃度的變化亦無法解釋。一般而言，涼爽的秋冬季節的硝酸鹽濃度較高，而在春夏時期卻有所下降。
該地區的農作物灌溉排水也引起了汽水中的硝酸鹽滲漏，對飲用水源造成負面影響。而在地表水中，過高的硝酸鹽濃度甚至導致富營養化現象，造成氧氣濃度下降，影響生態系統。
修復措施
一種降低硝酸鹽濃度的可能途徑是重建景觀，草地及補植作物的緩衝區和森林緩衝區都能有效防止過量硝酸鹽的積累。增加植被有助於減少硝酸鹽濃度，這主要是因為植物會吸收這些化學物質。
濕地作為天然的過濾器正受到快速破壞。為了去除至少40%的硝酸鹽濃度，約需重建22,000平方公里的濕地，這無疑是一項艱鉅的任務，因為這需要比過去10年恢復的濕地面積多65倍以上。
改變農業實踐亦可緩解硝酸鹽問題。例如，帶條地耕作和冬季覆蓋作物的使用能有效減少硝酸鹽的滲透。
在應對氮污染問題時，大家是否能思考出更有效的解決方案，提高水質，維護水域生態的健康呢？
