Abordagem de grupos funcionais no estudo da dinâmica fitoplanctônica da Lagoa de Marapendi, Complexo Lagunar de Jacarepaguá, RJ

A Lagoa de Marapendi é uma lagoa eutrófica do complexo lagunar de Jacarepaguá, Rio de Janeiro. Como conseqüência ao constante e acelerado processo de eutrofização vigente, houve uma mudança na estrutura de sua comunidade fitoplanctônica, o que pode ter um importante significado para diversos componentes do ecossistema, além de inviabilizar diversos usos. Este estudo visou reconhecer os padrões espaciais e temporais do fitoplâncton, identificando os fatores controladores e direcionadores da comunidade, através da comparação entre as abordagens dos grupos taxonômicos e dos grupos funcionais. Foram coletadas amostras mensais em 4 pontos ao longo da lagoa no decorrer do ano de 2008. A análise florística revelou a presença de 45 táxons pertencentes às classes Cyanophyceae, Cryptophyceae, Chlorophyceae, Bacillariophyceae e Dinophyceae. Estes foram alocados em 10 grupos funcionais (GF) sensu Reynolds (H1, K, M, S1, X1, X2, J, C, MP e Y) e em 6 grupos funcionais baseados na morfologia (MBFG). Os dados de biomassa para todas as abordagens testadas foram comparados, juntamente com as variáveis abióticas, através de análises multivariadas de redundância (RDA). A abordagem de GF mostrou ser mais rica em detalhes, evidenciando diferentes estratégias adaptativas de grupos ecológicos de cianobactérias. Contudo, para ambientes eutróficos, rasos e com poucas espécies, tal qual a Lagoa de Marapendi, a utilização da abordagem de MBFG mostra ser mais adequada devido à sua simplicidade de utilização, aliada à boa capacidade de explicação da dinâmica fitoplanctônica.

Emprego dos processos de eletrofloculação e osmose inversa no tratamento de águas oleosas

A descarga desenfreada de águas residuais no meio ambiente, ao longo dos últimos anos, vem acelerando o processo de contaminação e degradação dos corpos hídricos no mundo. Tais rejeitos apresentam elevada carga de contaminantes e de concentração de matéria orgânica o que leva a mortandade das espécies pela concorrência ao oxigênio e, em casos extremos, a aceleração dos processos de eutrofização. Pensando nisso, o presente trabalho estudou um sistema híbrido, em batelada, de tratamento de águas oleosas simuladas em laboratório pela adição de um determinado óleo lubrificante em uma solução aquosa de agentes emulsificantes e eletrólito suporte. O sistema de tratamento foi composto de duas etapas, onde na primeira avaliou-se o uso da técnica da eletrofloculação, responsável por quebrar a estabilidade das emulsões óleo/água e de uma segunda que avaliou o uso de processos de separação com membranas visando à remoção do metal adicionado ao efluente na etapa anterior. O sistema de eletrofloculação foi avaliado em relação ao uso de eletrodos de alumínio e ferro com correntes elétricas de 1A, 2A e 3A, nos modos contínuo e alternado. Os resultados apontaram um maior consumo evidente de massa de eletrodos quando do uso da corrente contínua, 4,0337g 0,0132 para o alumínio e 3,8260g 0,0181 para o ferro ao passo que o consumo foi de 2,1400g 0,0099 para o alumínio e 2,4121g 0,0127 para o ferro quando do o uso da corrente alternada. Foram alcançadas remoções máximas de 98 % 0 da DQO, 99,77 % 0,27 de remoção da cor e 100 % 0 de remoção da turbidez para o uso de corrente alternada e eletrodos de alumínio enquanto se alcançaram remoções máximas 96 % 1 da DQO, 99,46 % 0,82 de remoção da cor e também 100 % 0 de remoção da turbidez no uso de eletrodos de ferro. Na segunda etapa do estudo, a osmose inversa, o sistema utilizado atingiu rejeições de 99,53 % 0,12; 99,56 % 0,13 e de 98,87 % 0,36, para pressões respectivas de 10, 20 e 30 bar. Além disso, foram obtidos fluxos crescentes de permeado 10,87 L/h.m2 0,25; 15,67 L/h.m2 0,53; 18,49 L/h.m2 0,74 com o também aumento da pressão. Ao final do estudo alcançou-se um efluente final com baixa carga orgânica e de metais, estando o mesmo apto ao lançamento nos corpos receptores. Entretanto, mecanismos de controle, sobretudo de pH devem ser incluídos no projeto desses sistemas uma vez que esse parâmetro sofre alterações ao longo do processo

Avaliação sazonal do grau de trofia em reservatórios do complexo hidrelétrico de Ribeirão das Lajes (Rio de Janeiro)

Com a demanda por energia elétrica nos dias atuais e a grande quantidade de bacias hidrográficas presentes no Brasil, a geração de energia hidrelétrica se tornou a principal forma de suprimento. Dentre as diversas mudanças ocorridas em represamento de rios, a redução na vazão da água influencia no acúmulo de nutrientes afetando diretamente na qualidade da água, podendo acarretar em um processo denominado eutrofização, caracterizado pelo aumento na quantidade de nutrientes em um sistema e contribuindo para o desenvolvimento de produtores primários (fitoplâncton e macrófitas aquáticas) em níveis acima do crescimento natural. Para identificar o estado de trofia dos reservatórios pertencentes ao Complexo Hidrelétrico de Ribeirão das Lajes (RJ) foi utilizada a metodologia de Lu e Lo (2002) de avaliação trófica fuzzy (ou difusa) sintética e não sintética, além da avaliação trófica através do índice de estado trófico de Carlson (1977). As classes de estado trófico utilizadas na metodologia é da OECD (1982) e utiliza transparência, concentrações de fósforo total e de clorofila-a como variáveis. Outras variáveis limnológicas como temperatura, oxigênio dissolvido, condutividade elétrica, turbidez, pH e sólidos dissolvidos totais foram utilizadas para caracterização dos reservatórios. As coletas foram realizadas em três momentos, no período seco de 2011, no período chuvoso de 2012 e no período seco de 2012. As análises fuzzy não sintéticas apontaram os reservatórios de Santana, Vigário e Ponte Coberta como oligotrófico/eutrófico durante o período de estudo. O reservatório de Ribeirão das Lajes foi classificado como oligotrófico nos períodos secos no ano de 2011 e 2012, e como mesotrófico no período chuvoso de 2012, assim como o reservatório de Tocos. Foram observadas diferenças significativas entre o período seco e o chuvoso em relação às concentrações de clorofila-a, transparência e turbidez, demonstrando influência sazonal no grau de trofia dos reservatórios, uma vez que clorofila-a e transparência são variáveis utilizadas em índices de estado trófico

Aspects of phosphorus pollution from aquaculture

Phosphorus is an essential element for living organisms and exists in waterbodies as dissolved and particulate forms. Phosphorus is required for optimum growth, feed efficiency, bone development and maintenance of acid-base regulation in fish. The presence of high concentration of phosphates in water may indicate presence of pollution as it may accelerate plant growth and disrupt the aquatic ecosystem thereby benefiting certain species and altering species diversity in affected areas. Eutrophication of waterbodies is often correlated with the phosphorus loading into the environment and aquaculture has been identified as one of the sources of phosphorus pollution. Details of the impacts of eutrophication is given in Bernhardt (1981). Phosphorus must be provided in fish feed because of its low concentration in water. Studies made in Europe and Northern America have revealed a phosphorus surplus in most commercial feeds which is above actual requirements; or is supplied in a form which is unavailable to the fish. Surplus phosphorus is excreted, while unavailable phosphorus is passed out in the feces. Discharge of phosphorus from fish farms and hatchery effluents have caused phosphorus pollution in Nordic countries, North America and Europe. This article examines the path of phosphorus pollution, quantification/prediction of phosphorus load from aquaculture and remedial measures.

Can environmental constraints determine random patterns of plant species co-occurrence?

Plant community ecologists use the null model approach to infer assembly processes from observed patterns of species co-occurrence. In about a third of published studies, the null hypothesis of random assembly cannot be rejected. When this occurs, plant ecologists interpret that the observed random pattern is not environmentally constrained - but probably generated by stochastic processes. The null model approach (using the C-score and the discrepancy index) was used to test for random assembly under two simulation algorithms. Logistic regression, distance-based redundancy analysis, and constrained ordination were used to test for environmental determinism (species segregation along environmental gradients or turnover and species aggregation). This article introduces an environmentally determined community of alpine hydrophytes that presents itself as randomly assembled. The pathway through which the random pattern arises in this community is suggested to be as follows: Two simultaneous environmental processes, one leading to species aggregation and the other leading to species segregation, concurrently generate the observed pattern, which results to be neither aggregated nor segregated - but random. A simulation study supports this suggestion. Although apparently simple, the null model approach seems to assume that a single ecological factor prevails or that if several factors decisively influence the community, then they all exert their influence in the same direction, generating either aggregation or segregation. As these assumptions are unlikely to hold in most cases and assembly processes cannot be inferred from random patterns, we would like to propose plant ecologists to investigate specifically the ecological processes responsible for observed random patterns, instead of trying to infer processes from patterns

Cianobactérias como parâmetro de qualidade ambiental: um estudo no complexo lagunas de Jacarepaguá.

O Complexo Lagunar de Jacarepaguá, localizado no município do Rio de Janeiro, região sudeste do Brasil, é formado pelas lagunas de Jacarepaguá, Camorim, Tijuca e Marapendi. Estas lagunas estão interligadas ao mar pelo canal da Joatinga e têm como afluentes rios e canais que vertem dos maciços da Tijuca e da Pedra Branca. Recebem esgotos sanitários e efluentes industriais, além de contribuições difusas de águas de drenagem e circulação das massas de águas de várias origens, com elevada carga de poluição. A eutrofização cultural aliada aos processos de evolução de ecossistemas costeiros produziu um estado de degradação destas águas com constantes florações de cianobactérias potencialmente tóxicas. O presente estudo tem como objetivo avaliar a ocorrência das cianobactérias (Classe Cyanophyceae) no Complexo Lagunar de Jacarepaguá e corroborar a hipótese de serem boas indicadoras de qualidade ambiental de águas salobras. Foi realizado um monitoramento ambiental nas lagunas de Jacarepaguá, Camorim, Tijuca e Marapendi, nos anos de 2004 a 2006, sendo analisados parâmetros físicos, químicos e biológicos. Os resultados obtidos demonstraram a dominância e a persistência das cianobactérias em elevadas concentrações de nutrientes, caracterizando a hipereutrofização dessas lagunas. As estratégias ecológicas das cianobactérias garantiram sua dominância em quase todo o período amostral e demonstraram ser um refinado sensor das variáveis ambientais. A salinidade não foi um fator de limitação ao desenvolvimento desses microorganismos. Desta forma, este estudo, oferece subsídios para gestão de recursos hídricos, corroborando com a legislação CONAMA 357/05-MMA, na sugestão de indicação deste parâmetro de qualidade ambiental também para ambientes salobros na classe 1.

Avaliação ambiental através da utilização do fitoplâncton. Estudo de caso: Ilha Guaíba Mangaratiba RJ.

A Baía da Ilha Guaíba é um sistema costeiro tropical com influência de águas oceânicas, principalmente da Corrente do Brasil e das Águas Costeiras que são predominantes em toda a costa da região sudeste. O objetivo geral foi identificar os indicadores biológicos das possíveis alterações ambientais e ou antrópicas e como objetivos específicos, apresentar a distribuição qualitativa e quantitativa do fitoplâncton em função da espacialidade e da sazonalidade em duas situações de maré bem como demonstrar a estrutura da comunidade fitoplanctônica dentro de um Programa de Monitoramento desenvolvido pela empresa Minerações Brasileiras Reunidas através do Centro de Tecnologia Ambiental da FIRJAN (CTA). Foram estabelecidos 9 pontos amostrais na área sob influência do Terminal Marítimo da Ilha levando em consideração as características de cada um. Para o estudo qualitativo e quantitativo do fitoplâncton, 200 ml de água foram coletados em dois pontos de amostragem 7 e 9 em baixa-mar e preamar, através de garrafa de Van Dorn e nos 9 pontos foi realizado arrasto com rede de 50μm, ambos em quatro épocas sazonais distintas. Ao todo foram encontradas 176 unidades taxonômicas demonstrando uma importante oferta de nichos. A espécie que mais se destacou foi Coscinodiscus cf. centralis em todas as amostras de rede. A sazonalidade foi vista através de uma análise de Cluster tanto para as amostras de rede quanto para as de garrafa. Não houve registro de espécies que indicassem alterações antrópicas não revelando condição de eutrofização. Foram encontradas espécies indicadoras de diferentes massas de água como também outras potencialmente nocivas. Os resultados bióticos e abióticos demonstraram que a área sob influência do empreendimento está dentro dos padrões estabelecidos pela legislação vigente e que para o estabelecimento de um desenvolvimento sustentável torna-se imprescindível a adoção de métodos padronizados e multiinterdisciplinares para que seja possível comparar e acompanhar os processos e seus efeitos viabilizando assim a manutenção da biodiversidade.

Variabilidade espacial e temporal das concentrações de clorofila na Baía de Guanabara (RJ) utilizando imagens MERIS e dados in situ

Este trabalho teve como objetivo principal implementar um algoritmo empírico para o monitoramento do processo de eutrofização da Baía de Guanabara (BG), Rio de Janeiro (RJ), utilizando dados de clorofila-a coletados in situ e imagens de satélite coletadas pelo sensor MERIS, a bordo do satélite ENVISAT, da Agência Espacial Européia (ESA). Para a elaboração do algoritmo foi utilizada uma série histórica de clorofila-a (Out/2002 a Jan/2012) fornecida pelo Laboratório de Biologia Marinha da UFRJ, que, acoplada aos dados radiométricos coletados pelo sensor MERIS em datas concomitantes com as coletas in situ de clorofila-a, permitiu a determinação das curvas de regressão que deram origem aos algorítmos. Diversas combinações de bandas foram utilizadas, com ênfase nos comprimentos de onda do verde, vermelho e infra-vermelho próximo. O algoritmo escolhido (R = 0,66 e MRE = 77,5%) fez uso dos comprimentos de onda entre o verde e o vermelho (665, 680, 560 e 620 nm) e apresentou resultado satisfatório, apesar das limitações devido à complexidade da área de estudo e problemas no algoritmo de correção atmosférica . Algorítmos típicos de água do Caso I (OC3 e OC4) também foram testados, assim como os algoritmos FLH e MCI, aconselhados para águas com concentrações elevadas de Chl-a, todos com resultados insatisfatório. Como observado por estudos pretéritos, a Baia de Guanabara possui alta variabilidade espacial e temporal de concentrações de clorofila-a, com as maiores concentrações no período úmido (meses: 01, 02, 03, 10, 11 12) e nas porções marginais (~ 100 mg.m-3), particularmente na borda Oeste da baia, e menores concentrações no período seco e no canal principal de circulação (~ 20 mg.m-3). O presente trabalho é pioneiro na construção e aplicação de algoritmos bio-óptico para a região da BG utilizando imagens MERIS. Apesar dos bons resultados, o presente algorítmo não deve ser considerado definitivo, e recomenda-se para trabalhos futuros testar os diferentes modelos de correção atmosférico para as imagens MERIS.

Avaliação de lixiviados de aterros de resíduos sólidos urbanos situados nos estados do Rio de Janeiro e Santa Catarina.

Avaliação de lixiviados de aterros de resíduos sólidos urbanos situados nos estados do Rio de Janeiro e Santa Catarina. Brasil, 2013, 137f. Dissertação de Mestrado em Engenharia Ambiental Faculdade de Engenharia, Universidade do Estado do Rio de Janeiro, 2013. Os lixiviados de aterros de resíduos sólidos urbanos possuem grande potencial poluidor em face de características tóxicas devido a altas concentrações de nitrogênio amoniacal, substâncias recalcitrantes, além de elevadas concentrações de matéria orgânica. Seu aporte em corpos hídricos, pode causar eutrofização e ser tóxica aos peixes. O alto índice de pluviosidade de nosso país intensifica o problema, pois acarreta em grandes quantidades de lixiviado uma vez que essa produção está diretamente relacionada com a quantidade de água que percola no aterro. Encontrar solução de tratamento para este efluente, que atenda a grande variedade de lixiviados, com características distintas de região para região, e que consigam atender os padrões brasileiros de lançamento de efluentes se constitui em um grande desafio para a Engenharia Nacional. Este trabalho se propôs a contribuir para o melhor conhecimento das características dos lixiviados tendo em vista o seu tratamento.

Cheshire Meres 1994 November surveys

This is the Cheshire Meres 1994 November surveys report produced by the National Rivers Authority in 1995. The report focuses on some of Cheshire meres, which were showing evidence of increasing eutrophication, commonly due to anthropogenic inputs. Concern for the deterioration of the water quality of still waters has been translated by incorporating these priorities into the NRA North West Regional Environmental Strategy for Stillwaters. The meres were also being investigated as possible polluted waters under the EC Nitrate Directive. The ultimate aim is to formulate lakes management options in order to help preserve North West still waters and minimise future restoration programmes. For such pro-active work to be carried out, sufficient background data must be available. It should then be possible to fully assess the current status of these lakes, identify seasonal trends and detect significant point/diffuse pollution inputs. These surveys were the first of a series, and it was intended to repeat similar surveys in Summer and Autumn 1995, and include a further 20 meres.

Caracterização da microbiota envolvida nos processos aeróbios (lodos ativados) e anaeróbios (UASB) de uma indústria de alimentos.

O aumento da concentração de nutrientes nos corpos receptores, principalmente nitrogênio e fósforo oriundos de efluentes sanitários e industriais pode gerar o fenômeno da eutrofização. Para que isto não ocorra é necessário que este efluente passe por um tratamento adequado, no entanto, o papel desempenhado por diversos grupos de microrganismos encontrados nos sistemas de tratamento de efluentes não é completamente compreendido devido à complexidade das interações. Este trabalho teve como objetivo caracterizar a estrutura e dinâmica da comunidade microbiana (bactérias envolvidas no ciclo do nitrogênio e microfauna) e avaliar a atividade biológica dos reatores aeróbio e anaeróbio de uma indústria de alimentos. Os parâmetros físico-químicos da estação de tratamento foram monitorados, bem como foi feita a avaliação da estrutura e dinâmica da comunidade bacteriana envolvida no ciclo do nitrogênio por meio da técnica de Hibridização in situ Fluorescente. A microfauna do reator aeróbio foi caracterizada e classificada conforme o Índice Biótico do Lodo. A atividade biológica do lodo foi avaliada através do Teste de Respirometria e foram feitas correlações entre a microbiota encontrada no reator aeróbio e parâmetros físico-químicos. Os parâmetros físico-químicos analisados estiveram dentro dos limites permitidos pelas legislações federais e estaduais e os parâmetros Demanda Bioquímica de Oxigênio, Demanda Química de Oxigênio e Nitrogênio Kjeldahl foram reduzidos de 99,8%, 99,6% e 74,9%, respectivamente. Foi possível observar a presença tanto de bactérias oxidadoras de nitrito quanto de amônia em ambos os reatores analisados, bem como em cada ponto de coletas dentro dos reatores. A bactéria Pseudomonas fluorescens também ocorreu em todos os pontos de coleta dos dois reatores. Dentre os grupos que compõem a microfauna do lodo ativado, os ciliados rastejantes foram os mais frequentes, seguido pelas tecamebas, rotíferos, ciliados sésseis, ciliados livre natantes, flagelados e outros invertebrados. Além disso, não houve diferença entre as densidades dos grupos encontradas nos Pontos 1 e 2 do reator aeróbio e o Índice Biótico do Lodo encontrado foi igual a 8 (classe I). A semelhança apresentada entre a Taxa de Consumo de Oxigênio dos pontos 1 e 2, bem como a Taxa de Consumo de Oxigênio específica entre os pontos 1 e 2 sugere que o oxigênio é distribuído de forma homogênea dentro do tanque de aeração, fazendo com que os microrganismos tenham condições semelhantes de crescimento. Os ciliados livre natantes apresentaram correlação positiva com a DQO e DBO5 e os ciliados sésseis apresentaram correlação negativa com a DQO e com a DBO5. Os rotíferos apresentaram correlação negativa com Sólidos Suspensos Voláteis do reator aeróbio. Os ciliados rastejantes, tecamebas e rotíferos apresentaram correlação positiva com a microfauna total encontrada no reator aeróbio. Os ciliados livre natantes apresentaram correlação negativa com os ciliados sésseis, bactérias totais, Nitrobacter e outras bactérias; e correlação positiva com outros invertebrados. Os flagelados apresentaram correlação negativa com as bactérias totais, enquanto as outras bactérias apresentaram correlação positiva. Os outros invertebrados apresentaram correlação negativa com Nitrobacter.

Ecological condition of coastal ocean and estuarine waters of the U.S. South Atlantic Bight: 2000-2004

In March-April 2004, the National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA), U.S. Environmental Protection Agency (EPA), and State of Florida (FL) conducted a study to assess the status of ecological condition and stressor impacts throughout the South Atlantic Bight (SAB) portion of the U.S. continental shelf and to provide this information as a baseline for evaluating future changes due to natural or human-induced disturbances. The boundaries of the study region extended from Cape Hatteras, North Carolina to West Palm Beach, Florida and from navigable depths along the shoreline seaward to the shelf break (~100m). The study incorporated standard methods and indicators applied in previous national coastal monitoring programs — Environmental Monitoring and Assessment Program (EMAP) and National Coastal Assessment (NCA) — including multiple measures of water quality, sediment quality, and biological condition. Synoptic sampling of the various indicators provided an integrative weight-of-evidence approach to assessing condition at each station and a basis for examining potential associations between presence of stressors and biological responses. A probabilistic sampling design, which included 50 stations distributed randomly throughout the region, was used to provide a basis for estimating the spatial extent of condition relative to the various measured indicators and corresponding assessment endpoints (where available). Conditions of these offshore waters are compared to those of southeastern estuaries, based on data from similar EMAP/NCA surveys conducted in 2000-2004 by EPA, NOAA, and partnering southeastern states (Florida, Georgia, South Carolina, North Carolina, Virginia) (NCA database for estuaries, EPA Gulf Ecology Division, Gulf Breeze FL). Data from a total of 747 estuarine stations are included in this database. As for the offshore sites, the estuarine samples were collected using standard methods and indicators applied in previous coastal EMAP/NCA surveys including the probabilistic sampling design and multiple indicators of water quality, sediment quality, and biological condition (benthos and fish). The majority of the SAB had high levels of DO in near-bottom water (> 5 mg L-1) indicative of "good" water quality. DO levels in bottom waters exceeded this upper threshold at all sites throughout the coastal-ocean survey area and in 76% of estuarine waters. Twenty-one percent of estuarine bottom waters had moderate levels of DO between 2 and 5 mg L-1 and 3% had DO levels below 2 mg L-1. The majority of sites with DO in the low range considered to be hypoxic (< 2 mg L-1) occurred in North Carolina estuaries. There also was a notable concentration of stations with moderate DO levels (2 – 5 mg L-1) in Georgia and South Carolina estuaries. Approximately 58% of the estuarine area had moderate levels of chlorophyll a (5-10 μg L-1) and about 8% of the area had higher levels, in excess of 10 μg L-1, indicative of eutrophication. The elevated chlorophyll a levels appeared to be widespread throughout the estuaries of the region. In contrast, offshore waters throughout the region had relatively low levels of chlorophyll a with 100% of the offshore survey area having values < 5 μg L-1.

Nutrient enhanced coastal ocean productivity in the north Gulf of Mexico: understanding the effects of nutrients on a coastal ecosystem

The continental shelf adjacent to the Mississippi River is a highly productive system, often referred to as the fertile fisheries crescent. This productivity is attributed to the effects of the river, especially nutrient delivery. In the later decades of the 2oth century, though, changes in the system were becoming evident. Nutrient loads were seen to be increasing and reports of hypoxia were becoming more frequent. During most recent summers, a broad area (up to 20,000 krn2) of near bottom, inner shelf waters immediately west of the Mississippi River delta becomes hypoxic (dissolved oxygen concentrations less than 2 mgll). In 1990, the Coastal Ocean Program of the National Oceanic and Atmospheric Administration initiated the Nutrient Enhanced Coastal Ocean Productivity (NECOP) study of this area to test the hypothesis that anthropogenic nutrient addition to the coastal ocean has contributed to coastal eutrophication with a significant impact on water quality. Three major goals of the study were to determine the degree to which coastal productivity in the region is enhanced by terrestrial nutrient input, to determine the impact of enhanced productivity on water quality, and to determine the fate of fixed carbon and its impact on living marine resources. The study involved 49 federal and academic scientists from 14 institutions and cost $9.7 million. Field work proceeded from 1990 through 1993 and analysis through 1996, although some analyses continue to this day. The Mississippi River system delivers, on average, 19,000 m3/s of water to the northern Gulf of Mexico. The major flood of the river system occurs in spring following snow melt in the upper drainage basin. This water reaches the Gulf of Mexico through the Mississippi River birdfoot delta and through the delta of the Atchafalaya River. Much of this water flows westward along the coast as a highly stratified coastal current, the Louisiana Coastal Current, isolated from the bottom by a strong halocline and from mid-shelf waters by a strong salinity front. This stratification maintains dissolved and particulate matter from the rivers, as well as recycled material, in a well-defined flow over the inner shelf. It also inhibits the downward mixing of oxygenated surface waters from the surface layer to the near bottom waters. This highly stratified flow is readily identifiable by its surface turbidity, as it carries much of the fine material delivered with the river discharge and resuspended by nearshore wave activity. A second significant contribution to the turbidity of the surface waters is due to phytoplankton in these waters. This turbidity reduces the solar radiation penetrating to depth through the water column. These two aspects of the coastal current, isolation of the inner shelf surface waters and maintenance of a turbid surface layer, precondition the waters for the development of near bottom summer hypoxia.

Atmospheric nutrient input to coastal areas: reducing the uncertainties

A significant fraction of the total nitrogen entering coastal and estuarine ecosystems along the eastern U.S. coast arises from atmospheric deposition; however, the exact role of atmospherically derived nitrogen in the decline of the health of coastal, estuarine, and inland waters is still uncertain. From the perspective of coastal ecosystem eutrophication, nitrogen compounds from the air, along with nitrogen from sewage, industrial effluent, and fertilizers, become a source of nutrients to the receiving ecosystem. Eutrophication, however, is only one of the detrimental impacts of the emission of nitrogen containing compounds to the atmosphere. Other adverse effects include the production of tropospheric ozone, acid deposition, and decreased visibility (photochemical smog). Assessments of the coastal eutrophication problem indicate that the atmospheric deposition loading is most important in the region extending from Albemarle/Parnlico Sounds to the Gulf of Maine; however, these assessments are based on model outputs supported by a meager amount of actual data. The data shortage is severe. The National Research Council specifically mentions the atmospheric role in its recent publication for the Committee on Environmental and Natural Resources, Priorities for Coastal Ecosystem Science (1994). It states that, "Problems associated with changes in the quantity and quality of inputs to coastal environments from runoff and atmospheric deposition are particularly important [to coastal ecosystem integrity]. These include nutrient loading from agriculture and fossil fuel combustion, habitat losses from eutrophication, widespread contamination by toxic materials, changes in riverborne sediment, and alteration of coastal hydrodynamics. "

Scientific assessment of hypoxia in U.S. coastal waters

The occurrence of hypoxia, or low dissolved oxygen, is increasing in coastal waters worldwide and represents a significant threat to the health and economy of our Nation’s coasts and Great Lakes. This trend is exemplified most dramatically off the coast of Louisiana and Texas, where the second largest eutrophication-related hypoxic zone in the world is associated with the nutrient pollutant load discharged by the Mississippi and Atchafalaya Rivers. Aquatic organisms require adequate dissolved oxygen to survive. The term “dead zone” is often used in reference to the absence of life (other than bacteria) from habitats that are devoid of oxygen. The inability to escape low oxygen areas makes immobile species, such as oysters and mussels, particularly vulnerable to hypoxia. These organisms can become stressed and may die due to hypoxia, resulting in significant impacts on marine food webs and the economy. Mobile organisms can flee the affected area when dissolved oxygen becomes too low. Nevertheless, fish kills can result from hypoxia, especially when the concentration of dissolved oxygen drops rapidly. New research is clarifying when hypoxia will cause fish kills as opposed to triggering avoidance behavior by fish. Further, new studies are better illustrating how habitat loss associated with hypoxia avoidance can impose ecological and economic costs, such as reduced growth in commercially harvested species and loss of biodiversity, habitat, and biomass. Transient or “diel-cycling” hypoxia, where conditions cycle from supersaturation of oxygen late in the afternoon to hypoxia or anoxia near dawn, most often occurs in shallow, eutrophic systems (e.g., nursery ground habitats) and may have pervasive impacts on living resources because of both its location and frequency of occurrence.