Limited progress in nutrient pollution in the U.S. caused by spatially persistent nutrient sources
Notice bibliographique
Résumé
Human agriculture, wastewater, and use of fossil fuels have saturated ecosystems with nitrogen and phosphorus, threatening biodiversity and human water security at a global scale. Despite efforts to reduce nutrient pollution, carbon and nutrient concentrations have increased or remained high in many regions. Here, we applied a new ecohydrological framework to ~12,000 water samples collected by the U.S. Environmental Protection Agency from streams and lakes across the contiguous U.S. to identify spatial and temporal patterns in nutrient concentrations and leverage (an indicator of flux). For the contiguous U.S. and within ecoregions, we quantified trends for sites sampled repeatedly from 2000 to 2019, the persistence of spatial patterns over that period, and the patch size of nutrient sources and sinks. While we observed various temporal trends across ecoregions, the spatial patterns of nutrient and carbon concentrations in streams were persistent across and within ecoregions, potentially because of historical nutrient legacies, consistent nutrient sources, and inherent differences in nutrient removal capacity for various ecosystems. Watersheds showed strong critical source area dynamics in that 2-8% of the land area accounted for 75% of the estimated flux. Variability in nutrient contribution was greatest in catchments smaller than 250 km2 for most parameters. An ensemble of four machine learning models confirmed previously observed relationships between nutrient concentrations and a combination of land use and land cover, demonstrating how human activity and inherent nutrient removal capacity interactively determine nutrient balance. These findings suggest that targeted nutrient interventions in a small portion of the landscape could substantially improve water quality at continental scales. We recommend a dual approach of first prioritizing the reduction of nutrient inputs in catchments that exert disproportionate influence on downstream water chemistry, and second, enhancing nutrient removal capacity by restoring hydrological connectivity both laterally and vertically in stream networks.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,002 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».