Лесные пожары угрожают качеству воды в течение еще восьми лет после пожара

Фото из открытых источников

Спустя годы после того, как лесные пожары уничтожают леса и водоразделы, оставшиеся после них загрязняющие вещества продолжают отравлять реки и ручьи — гораздо дольше, чем предполагали ученые. 

В новом исследовании, опубликованном в журнале Nature Communications Earth & Environment, проанализировано качество воды в более чем 500 водоразделах на западе США. Это первая крупномасштабная оценка качества воды после лесных пожаров.

Исследование проводилось под руководством ученых из Кооперативного института исследований в области наук об окружающей среде (CIRES) при Университете Колорадо в Боулдере.

«Мы пытались выявить заметные тенденции в качестве воды после лесных пожаров на всем Западе США, чтобы помочь разработать стратегии управления водными ресурсами при подготовке к последствиям лесных пожаров», — сказала ведущий автор исследования Карли Брукер. 

Результаты показали, что загрязняющие вещества, такие как органический углерод, фосфор, азот и осадок, могут ухудшать качество воды в течение восьми лет после пожара. Менеджеры по водным ресурсам могут использовать эти данные, чтобы планировать будущее и соответствующим образом реагировать на лесные пожары. 

Бен Ливнех, научный сотрудник CIRES и директор по оценке качества воды в Западном регионе, был главным исследователем и соавтором исследования. Большая часть его исследований посвящена гидрологии или водоснабжению в континентальном масштабе. Когда он понял, что может использовать тот же подход для понимания крупномасштабных тенденций в качестве воды, он с нетерпением ждал возможности протестировать этот метод.

«Например, Национальная климатическая оценка и Международная группа экспертов по изменению климата проделали большую работу, обсуждая изменения в мировом водоснабжении», — объясняет Ливнех. «Но эти оценки указывают на этот пробел в оценках качества воды в контексте континентального масштаба, тогда как такие люди, как я, занимающиеся физической гидрологией, уже некоторое время размышляют о проблемах континентального масштаба». 

Исследователи давно знают, что пепел от пожаров и разрушение почвы способствуют ухудшению качества воды. Однако прошлые исследования в основном ограничивались государственными и муниципальными исследованиями — города и поселки проверяют качество воды в местных ручьях и реках после крупных пожаров.

Для нового исследования команда проанализировала более 100 000 образцов воды из 500 мест: половина из сожженных речных бассейнов и половина из несожженных. Они измерили уровни органического углерода, азота, фосфора и осадка, а также мутность или непрозрачность каждого образца. 

Чтобы понять последствия лесных пожаров, команда построила модели на основе данных, чтобы измерить, насколько изменились загрязняющие вещества в каждом бассейне до и после лесных пожаров. На последнем этапе они собрали данные, чтобы найти среднее значение по сгоревшим бассейнам для каждого года до и после лесных пожаров, а затем сравнили их с несгоревшими бассейнами.

Результаты показали, что водоразделам требуется больше времени для восстановления после лесных пожаров, чем было установлено в предыдущих исследованиях. Содержание органического углерода, фосфора и мутности значительно повышается в первые один-пять лет после пожара. Содержание азота и осадка значительно увеличивается в течение восьми лет после пожара. Воздействие пожаров было сильнее в более лесных районах. 

«Может потребоваться от двух до восьми лет, чтобы эффект стал полностью ощутимым», — говорит Ливнех. «Иногда это может быть отсроченный эффект, то есть все происходит не сразу, а иногда нужен достаточно большой шторм, который мобилизует достаточное количество оставшихся загрязняющих веществ».

Каждый водораздел в исследовании ощутил воздействие по-разному. Вероятно, это связано с местом возникновения пожара — пожар ближе к реке был бы хуже, чем пожар выше по течению. Различные почвы, растительность и погода также меняют воздействие в каждом водоразделе, что затрудняет планирование на будущее. 

«Существует огромная изменчивость в скорости седиментации», — сказала Брукер. «Некоторые ручьи полностью очищены от осадка после лесных пожаров, а в некоторых его в 2000 раз больше». 

Несмотря на различия в речных бассейнах, исследование предоставляет конкретные цифры, которые дают представление специалистам по управлению водными ресурсами на западе США. Исследователи надеются, что результаты дадут лучшее направление для информирования о будущих усилиях по планированию с целью повышения устойчивости к лесным пожарам.