Mais de 500 anos atrás, Leonardo da Vinci esboçou o que chamou de "la turbolenza, "comparando redemoinhos caóticos em cima de água corrente com cabelos humanos cacheados. Acontece que esses padrões influenciam uma miríade de fenômenos, desde o arrasto nas asas de um avião e a formação da mancha vermelha de Júpiter até o farfalhar das folhas das árvores.

Novas descobertas serão publicadas sexta-feira na revista Ciência adicione outro à lista:a erradicação de um fertilizante poluente generalizado dos riachos.

"Agora podemos calcular um 'limite de velocidade' de turbulência para a remoção de nitrato em qualquer fluxo, "disse o autor principal Stanley Grant, professor de engenharia civil e ambiental na Universidade da Califórnia, Irvine. "Isso significa que podemos fornecer orientações específicas sobre como adaptar os esforços de restauração para maximizar sua remoção e proteger os ecossistemas a jusante."

Os cientistas sabem há muito tempo que fertilizantes carregados de nitrato escapam de fazendas e ruas da cidade para corpos d'água, às vezes criando "zonas mortas" gigantes a centenas de milhas rio abaixo. A visão predominante é que algas e bactérias famintas no sedimento do fundo controlam a rapidez com que o nitrato pode ser removido.

Mas uma equipe internacional de pesquisadores achou que a física também poderia desempenhar um papel. A água agitada serve como uma espécie de escada rolante, turbilhonando moléculas do poluente até os leitos dos rios em um padrão que é uma versão vertical dos antigos esboços de Leonardo.

Os cientistas queriam saber como essa ação afeta a eliminação do contaminante. Eles calcularam a velocidade máxima - ou limite de velocidade - na qual a turbulência move o nitrato para o sedimento e compararam com medições publicadas anteriormente de remoção de nitrato em 72 riachos nos Estados Unidos.

"A resposta depende de quão poluído o fluxo está, "disse o co-autor Perran Cook, professor associado de química na Monash University na Austrália. "Em riachos intocados, a taxa na qual a turbulência transporta o nitrato controla a rapidez com que ele é removido. Em riachos poluídos, a visão predominante está correta:os processos dentro do sedimento ganham o dia. "Em um fluxo limpo, o nitrato é removido quando as algas e bactérias do sedimento o absorvem, ou, melhor ainda, convertê-lo em um composto de gás inofensivo.

"É um presente gigantesco. Riachos removem muito do nitrato que jogamos neles, portanto, tem havido muito interesse em entender como esse processo funciona e como pode ser mais eficiente, "disse o co-autor Fulvio Boano, professor associado de hidráulica no Politecnico di Torino da Itália.

Mas o processo pode ficar sobrecarregado quando muito do contaminante é bombeado para um curso de água, permitindo que o nitrato flua para as águas costeiras. Uma vez lá, pode estimular o crescimento de algas, esgotar o oxigênio, e levar à formação de áreas estéreis gigantes a jusante, como a área do tamanho de Connecticut ao largo do Delta do Rio Mississippi, no Golfo do México.

Os resultados do estudo têm implicações importantes para o gerenciamento da poluição por nitrato perto da fonte, antes de fluir para ecossistemas sensíveis.

"Os mesmos cálculos podem ser incluídos em modelos de rede de fluxo, o que permitiria aos pesquisadores quantificar melhor os impactos da poluição por nitrato no local, escalas continentais e até globais, "disse o co-autor Morvarid Azizian, um pós-doutorado em engenharia civil e ambiental na UCI.

"Essa é uma foto que deixaria até Leonardo orgulhoso, "Grant acrescentou.