Um cormorão salta na lagoa de recuperação de águas pluviais Duke enquanto Megan Fork, sentado na sombra sob o abrigo no final do cais com a colega Chelsea Clifford, faz uma pausa na redação de seu doutorado. tese, "Stormwater and Organic Matter in the Urban Stream Continuum." Fork conta histórias de investigação de águas pluviais, que às vezes pode ser um pouco desonesto.

"Muito do meu trabalho envolve perseguir as tempestades quando elas vierem, "diz Fork, cuja tese exige empreendimentos como descobrir o que sai das sarjetas das pessoas logo depois que chove. "Procurando por aquele primeiro flush, como o chamamos "- o escoamento desde os primeiros minutos de uma tempestade, água carregada com o que quer que esteja encharcado de umidade desde a última chuva. O que significa que ela tem uma rede de pessoas preparadas, se ela avisa que está chovendo, pular de seus sofás e sair correndo para pegar os recipientes que ela colocou nos quintais de proprietários dispostos ao redor de Durham para pegar a primeira descarga para que ela possa prová-los. Perdido na confusão repentina, ocasionalmente, é a clareza das coisas tão básica quanto o destino. Os assistentes ocasionalmente se viram nos pátios errados, procurando por baldes que não estão lá. Pessoas desconhecidas batendo nos pátios do não notificado à noite, usando faróis em tempestades, pode causar alarme. A polícia até foi chamada.

Não é exatamente o laboratório de Tony Stark do Homem de Ferro, mas a ciência vai onde precisa, e se você está perseguindo a ciência emergente das águas pluviais, isso é um balde no quintal de alguém durante uma tempestade da meia-noite. Stormwater, claro, inclui tudo, desde a névoa mais suave do outono até os vários centímetros que um furacão pode baixar em um dia. A névoa suave geralmente não é um problema, mas pense no furacão Matthew, que caiu mais de dez centímetros de chuva em aproximadamente 300 milhas quadradas do condado de Durham. Isso deu a Durham água da chuva suficiente para manter as Cataratas do Niágara funcionando por quase oito horas. Só o poder erosivo dessa água nas ravinas de Durham faz com que valha a pena pensar. Mas então considere o que isso traz:óleo de motor, poeira de freio e partículas de emissão assentadas de carros; fertilizantes e pesticidas de gramados; além de resíduos de animais de estimação, Lixo, e qualquer outra coisa. Todos percorrendo nossas ruas, ravinas, e canaliza para nossos rios em qualquer coisa, desde o gotejar daquela manhã nublada até a torrente do furacão. E até anos recentes, a maioria dos engenheiros tratou isso como um problema do qual se livrar, e a maioria dos cientistas nem pensou nisso.

Isso está mudando. A pesquisa de Fork investigando a matéria orgânica no continuum do córrego urbano, por exemplo, significa descobrir o que está acontecendo com, dizer, as folhas que vão parar na sua sarjeta. Eles sentam lá, "macerado como chá, "como diz Fork, com microorganismos mastigando-os e tornando a água marrom com matéria orgânica dissolvida, principalmente carbono, mas também nutrientes como nitrogênio e fósforo, poluentes para todos os tipos de riachos urbanos. "Todos os tipos de processos biológicos podem acontecer com bactérias nesses lugares, "ela diz." Cada um desses lugares está potencialmente removendo algo ou adicionando algo, então você obtém o sinal combinado quando chega ao stream, "onde os cientistas tradicionalmente começaram suas medições." Muito do meu trabalho pega a infraestrutura construída e diz:'O que podemos aprender se aplicarmos métodos ecológicos e modelos conceituais?' É olhar para ele e dizer:'O que acontece neste lugar?' "

Fork está fazendo medições nas sarjetas das pessoas, em pé até a cintura em bacias de coleta em ruas suburbanas. O acúmulo de folhas úmidas em bacias de coleta contribui para condições de baixo oxigênio, "então eu acho que poderíamos estar recebendo um monte de biogeoquímica muito legal acontecendo lá." Ela vai para onde a água da chuva vai primeiro, não apenas onde termina, provocando o que acontece onde.

Professor assistente de ecologia de ecossistemas e ecohidrologia Jim Heffernan, Conselheiro de tese de Fork, aprova. "Esse é um exemplo de essencialmente, [como] estamos no ponto em que precisamos fazer ecologia básica nas cidades, "diz ele. Seu laboratório, um dos quatro que constituem o Duke River Center, investiga todos os tipos de problemas que afetam os rios, incluindo "processos que geram águas pluviais na paisagem urbana e influenciam sua composição química, e também estudamos as consequências disso. "

Embora os cientistas tradicionalmente desconsiderem a ecologia de lugares como gramados e sarjetas, nos últimos anos, eles perceberam o ambiente construído como objeto de estudo - e não apenas para ver como ele prejudica o meio ambiente. "Não estamos apenas tentando entender como projetamos cidades para causar menos poluição, " ele diz, "mas o que é a ecologia das cidades? Só no ano passado a Ecological Society of America teve sua reunião do centenário, e a ecologia urbana estava em todos os lugares. "Suas contribuições recentes de publicações incluem trabalhos sobre cuidados com gramados urbanos (o trabalho em direção à sustentabilidade terá que seguir caminhos diferentes, pois todos têm ideias diferentes sobre fertilização e irrigação) e sobre os valores que os residentes urbanos percebem que recebem dos ecossistemas que os cercam. (As pessoas no Sul valorizam os efeitos de resfriamento e a estética de seus gramados mais do que as do Norte, onde as pessoas preferem gramados que não precisam de muito trabalho.)

Desfocando a distinção entre gramados e campos, entre sarjetas e rios só faz sentido, ele diz. "Realmente não existe mais tanta paisagem sobre a qual não exibimos algum controle." Aquele Antropoceno de que todos temos ouvido falar, a era em que a atividade humana tem sido a influência dominante sobre o clima e o meio ambiente? Está em toda parte, e quando a chuva cair, gotas de chuva caem em um ambiente afetado por pessoas. A chuva é a fonte da vida:ela carrega aqüíferos e enche rios e lagos, embora também carregue consigo tudo o que encontra ao longo do caminho. Água da chuva é o que bebemos, eventualmente, e precisamos entender isso. E Heffernan e seus alunos de pós-graduação não são as únicas pessoas da Duke no caso.

"Não é realmente água da chuva, "diz o professor de ecologia de recursos Curt Richardson, fundador e diretor do Duke University Wetland Center na Nicholas School of the Environment. "É água da chuva. A razão pela qual a chamamos de água da chuva é porque os engenheiros a pegaram e colocaram em canos." A água da chuva faz com que pareça esgoto, que sai pelo ralo de sua casa e precisa de uma estação de tratamento antes de entrar com segurança no ambiente. Tempestade ... err, a água da chuva vem do céu e está no ambiente no momento em que a alcançamos. "Você não tem que tratar as águas pluviais como trata as águas residuais, "Richardson diz.

Mas você precisa pensar sobre isso. Em primeiro lugar, a água da chuva traz para os rios tudo o que encontra ao longo do caminho:poluentes químicos como os fertilizantes, herbicidas e antifúngicos que as pessoas colocam nos gramados, por exemplo. E muito mais:poeira de freio e resíduos de animais de estimação e poluentes do ar que se acomodaram no solo, nanopartículas que entram no ambiente a partir do escapamento do veículo, e descartou embalagens de balas e latas de Bud Light que acabam sendo arrastadas pelas chuvas. Todas aquelas manchas de lixo nos oceanos? A maioria desses plásticos não foi despejada por malfeitores em navios e plataformas de petróleo; eles simplesmente caíram nos oceanos de nossos quintais e ruas.

Então, quando Richardson diz que você não precisa tratar a água da chuva (continuaremos chamando-a de água da chuva porque quase todo mundo faz, exceto Richardson), ele tem razão, mas ele sabe melhor do que ninguém que você realmente precisa, como ele tem. Ele criou o PÂNTANO - Parque de Gerenciamento de Avaliação de Riachos e Pântanos, uma restauração de quatorze acres da bacia hidrográfica de Sandy Creek que drena o Campus Oeste de Duke e 1, 200 hectares circundantes. O projeto SWAMP de cinco fases começou em 2004 e foi concluído em 2012 e seguiu o trabalho de Richardson em pântanos na China e no Everglades da Flórida.

O SWAMP agora funciona como uma espécie de laboratório ao ar livre, hospedando dezenas de projetos de pesquisa todos os anos. Cada edição do "Wetland Wire, "um boletim informativo publicado algumas vezes por ano pelo Wetlands Centre, inclui uma lista de artigos publicados por pesquisadores do centro e afiliados, muitos dos quais se concentram em pesquisas baseadas em SWAMP. Em 2015, por exemplo, Richardson e associados publicaram um artigo sobre como as diferenças de habitat entre riachos restaurados e não restaurados afetaram as populações de tartarugas (as tartarugas parecem gostar das restauradas) e a fonte de poluição de mercúrio no PÂNTANO (provavelmente lixiviado de antifúngicos uma vez pulverizado em campos de atletismo rio acima) .

Richardson estima entre 500 e 800 alunos Duke, graduação e pós-graduação, fazer algum tipo de trabalho no PÂNTANO todos os anos, e não são apenas de laboratórios de ciências; Aulas de inglês e arte usam o SWAMP, bem como aulas de ecologia e biologia. Ônibus cheios de crianças em idade escolar em Durham visitam o PÂNTANO todos os anos, também.

O que mais, funciona. De acordo com a pesquisa que Richardson publicou, o SWAMP reduz as cargas de nitrogênio em Sandy Creek em 64 por cento e o fósforo total em 28 por cento. Em vez de água em movimento rápido cavando valas cada vez mais profundas para o riacho e carregando lodo para o conturbado Lago Jordan, o PÂNTANO suporta exatamente o oposto:ele permite que 488 toneladas de sedimentos todos os anos se assentem, em vez de fluir para o lago Jordan. Algumas 113 espécies, triplicou desde antes, agora frequenta o PÂNTANO, incluindo o American Bittern, que Richardson não tem certeza de que já frequentou o riacho antes de ser limpo. Macroinvertebrados - larvas de mosca, libélulas, e assim por diante - triplicaram, também, e você pode encontrar dez espécies de peixes na Sandy agora, o dobro do que o riacho suportou em 2004.

"Qualidade da água, biodiversidade, Educação, pesquisar, "ele diz." Estamos fazendo muito uso disso. "

Enquanto Megan Fork discute seu trabalho como caçadora de águas pluviais, ela se senta em um píer sobre o Lago Duke Reclamation, uma lagoa de águas pluviais de cinco acres em um local de 12,5 acres que, como o PÂNTANO, acabou beneficiando os alunos, pesquisadores, o riacho, e a comunidade. O lago opera de forma muito semelhante ao PÂNTANO:ele retarda a água para permitir tempo para o assentamento e processos naturais.

Mas o lago começou como nada mais do que um problema caro. Em 2007-08, uma seca extrema baixou os reservatórios e colocou a Duke numa situação em que teve de olhar para o futuro diante da possibilidade de limitar sua capacidade de resfriamento de seus edifícios. Duke resfria seus edifícios com plantas refrigeradoras, que são muito parecidos com enormes condicionadores de ar que resfriam a água e a conduzem por meio de canos até os prédios de todo o campus. Usar um estoque cada vez menor de água potável para o ar-condicionado não funcionaria a longo prazo, diz James Caldwell, diretor assistente de recursos hídricos e infraestrutura na John R. McAdams Company, a empresa de engenharia que faz grandes estudos sobre águas pluviais para a universidade. "Foi inicialmente concebido para fornecer água da chuva coletada como um problema direto de capacidade, "Caldwell diz. Isto é, represar o afluente do riacho que drenou 22 por cento do Campus Oeste criaria uma lagoa que poderia abastecer a planta de refrigeração número 2 da Duke, que, usando 200 milhões de galões de água por ano, é o maior usuário de água em Durham. Isso só fazia sentido.

"Então percebemos que poderíamos usá-lo para retenção de fluxo máximo e remoção de nutrientes." Isso é, A Duke tem a obrigação de gerenciar suas águas pluviais para cada novo projeto que criar. No caso da lagoa, desacelerar o fluxo e permitir a remoção de nutrientes permite que Duke "armazene" a remoção de nutrientes para outros projetos, economizando os custos de desenvolvimento de instalações de gerenciamento de águas pluviais para desenvolvimento futuro, bem como fornecendo uma fonte de água gratuita. Adicione a lagoa como uma nova oportunidade de pesquisa e recreação, com uma trilha ao redor e lugares para sentar, como o cais, e você começa a ver as águas pluviais como uma oportunidade, não é problema.

Novamente, essa não é a tradição em relação às águas pluviais, como mostrado por alguns elementos mais antigos do campus de Duke. Edens Quad, um grupo de dormitórios do Campus Oeste construído em uma planície de inundação em 1966, acomodou o pequeno afluente no topo do qual eles são construídos simplesmente alinhando o curso do riacho com pedra Duke. Stormwater, cheio de poluentes, correria pelo canal a caminho do lago Jordan, mas pelo menos se foi. Às vezes chamado de versão do Duke do Rio L.A., o riacho endurecido não pode fazer o que o riacho faz enquanto passa pelo PÂNTANO - inchar com a água da chuva, espalhar água para se estabelecer ao longo de sua planície de inundação, desacelerando, encorajando a absorção.

Dê uma olhada no riacho endurecido agora e você verá que a natureza está recuando; ciprestes carecas criaram raízes ao lado do riacho, joelhos de cipreste empurrando pedra e terra para dentro do canal. Os joelhos prendem as folhas que passam, agulhas de pinheiro, e lixo, às vezes até galhos; que cria pequenas represas e, finalmente, poças. Pequenos peixes se lançam na água perto de onde o canal passa diretamente sob os prédios. O fundo de pedra não permitirá que a água se infiltre na terra, e a próxima grande chuva lavará todos os poluentes rio abaixo:nenhuma absorção de nutrientes pelas plantas, sem retenção de lodo, sem carregar as águas subterrâneas. Mas é instrutivo ver como a natureza trabalha duro para tornar este canal reforçado algo útil, algo que reconhece como um riacho.

Explorar lugares onde a natureza está tentando fazer um trabalho útil por conta própria é o objetivo de Chelsea Clifford, outro dos alunos de graduação de Jim Heffernan. Se o interesse de Fork por sarjetas parecia esticar os limites da ciência, o que fazer com o foco de Clifford na vala cotidiana à beira da estrada? "Estou tentando descobrir em que condições as valas podem funcionar como ecossistemas naturais, como pântanos ou riachos, "ela diz. Ela está testando o que ela encontra em valas à beira da estrada na rodovia, agrícola, e áreas florestadas. "Eles não são tão bons quanto os pântanos naturais, " ela diz, "mas eles são um ecossistema real."

Caminhe ao longo de uma estrada rural e você normalmente verá, onde a água se deposita perto dos canos que passam por baixo das calçadas, pequenos ecossistemas pantanosos e ensolarados crescendo ao redor das águas pluviais. Porque valas à beira da estrada são cortadas, Clifford diz, eles são "mantidos nesta sucessão inicial, fase sem árvores. "Ela vê gramíneas como junco de vassoura e erva-doce, que são gentrifiers de valas precoces. Uma vez que as gramas estão lá, valas sustentam rãs, macroinvertebrados, e até mesmo répteis. E dada a interação complexa da espécie, eles estão fazendo o trabalho do ecossistema, também.

Saindo de sarjetas, Fork diz, a água da chuva tem concentrações de matéria orgânica dissolvida que ela descreve usando o termo científico "bananas loucas" - cinco ou seis vezes os níveis encontrados nos rios de águas negras da Flórida, que são como o padrão ouro de altos níveis de matéria orgânica dissolvida. Um colega de Clifford que estudava desnitrificação em valas descobriu que as valas estavam removendo quantidades substanciais de nitrogênio e fósforo. "Então, em valas e outros lugares onde há um substrato orgânico, "Clifford diz, "há uma redução real de poluentes."

A natureza pega nosso ambiente construído e o manipula para seus próprios fins. Will Wilson, professor associado de biologia, cuja pesquisa original focou na ecologia evolutiva matemática, nos últimos anos voltou sua atenção para as águas pluviais e o ambiente construído, desenvolvendo um curso em torno de Climas construídos:um manual sobre ambientes urbanos e, apenas este ano, publicando Stormwater:A Resource for Scientists, Engenheiros, e formuladores de políticas. Como Richardson, ele condena a perspectiva da água da chuva como algo que você deve colocar em canos ou lagoas. Ele prefere abordar as águas pluviais em suas muitas fontes, antes que se transforme em fluxos com volume grande o suficiente para exigir tubos. Técnicas de construção verde - telhados verdes, barris de chuva, cisternas - vão ajudar. "Cada acre de terra precisa dizer, 'Eu não vou exportar nenhuma água da chuva extra.' Mas as cidades são exatamente o oposto disso. "

Ele observa que mesmo o pântano mais bem construído será dominado por mais de uma polegada ou mais de chuva. O furacão Matthew tinha acabado de passar, caindo mais de dez centímetros de chuva em Durham. Wilson encolheu os ombros. "É precipitação. Você tem que fazer na fonte. Porque assim que você coleta água, você tem um problema."

Wilson vê as águas pluviais como uma situação de todas as opções acima. Telhados verdes para pegá-lo, barris de chuva para armazená-lo, pântanos para retardá-lo, mas encanamentos de águas pluviais, cisternas e tanques de retenção para quando há muito disso. E então, por trás disso, vem um exército de estudantes de graduação e cientistas prontos para analisá-lo. Às vezes trabalhando com a natureza, com empreendimentos como o PÂNTANO ou a nova lagoa. Às vezes quase trabalhando contra a natureza, em locais como sarjetas e valas à beira da estrada e até mesmo as endurecidas, canal de pedra do riacho abaixo de Edens Quad.

"Achamos que, porque os construímos, eles estão lá apenas para fins utilitários, "Fork diz, falando não apenas de suas calhas e valas de Clifford, mas do PÂNTANO, do lago e de todos os tipos de ambientes construídos.

"Mas há um monte de coisas acontecendo."