O esgotamento dos aqüíferos da Califórnia por bombeamento excessivo de água subterrânea levou a um interesse crescente na "recarga de aquíferos gerenciados, "que repõe os aquíferos esgotados usando as águas superficiais disponíveis, como fluxos elevados em rios, escoamento das tempestades de inverno, ou água residual reciclada. Ao mesmo tempo, há uma preocupação crescente com a contaminação do abastecimento de água subterrânea com nitrato de fertilizantes, tanques sépticos, e outras fontes.

Os pesquisadores da UC Santa Cruz estão tratando de ambas as questões com um programa em andamento no Vale do Pajaro, onde eles vêm implementando e estudando projetos de recarga de água subterrânea e avaliando métodos para melhorar a qualidade da água à medida que ela se infiltra no solo.

"À medida que aumentamos os esforços de recarga da água subterrânea, é importante evitar contribuir para problemas de qualidade da água. Se estivermos colocando água de boa qualidade no solo, vai diluir quaisquer contaminantes que já estão nas águas subterrâneas, "disse Andrew Fisher, professor de ciências terrestres e planetárias da UC Santa Cruz.

Em um estudo aceito para publicação em Water Research , A equipe de Fisher mostrou que simplesmente adicionar uma camada de lascas de madeira onde a água se infiltra no solo pode remover o nitrato da água, estimulando a atividade microbiana no solo subjacente. Sarah Beganskas, que liderou o estudo como parte de seu doutorado. pesquisa de tese, disse que as lascas de madeira fornecem uma fonte de carbono necessária para as bactérias desnitrificantes do solo.

“Pudemos ver um aumento na remoção de nitrato da água e, ao mesmo tempo, aumento da abundância de micróbios que realizam este processo, "ela disse." Lascas de madeira aumentaram a remoção de nitrato, mesmo em taxas de infiltração rápidas, o que é importante porque locais de recarga com altas taxas de infiltração são freqüentemente preferidos. "

Tão importante quanto é que as aparas de madeira são relativamente baratas. "Tem que ser uma tecnologia econômica para ser prática, "Fisher disse.

Gestão sustentável da água subterrânea

O programa de pesquisa de águas subterrâneas de Fisher está produzindo resultados valiosos, assim como a Califórnia iniciou um esforço sério para o gerenciamento sustentável de águas subterrâneas em todo o estado. De acordo com a Lei de Gestão de Águas Subterrâneas Sustentáveis ​​(SGMA) aprovada em 2014, novas agências estão sendo estabelecidas em todo o estado para administrar os recursos hídricos subterrâneos.

"Esta é uma janela de oportunidade para divulgarmos algumas dessas ideias e dar às agências algumas opções e ferramentas que elas podem usar, "Fisher disse." A Califórnia tem um escoamento abundante. O problema é que não temos lugares suficientes para colocá-lo na superfície. Temos muito espaço subterrâneo. "

Fisher e seus alunos têm trabalhado com o Distrito de Conservação de Recursos do Condado de Santa Cruz para identificar locais potenciais para recarga de águas subterrâneas mapeando o escoamento de águas pluviais e as condições hidrológicas em todo o Condado de Santa Cruz e norte do Condado de Monterey. Sua análise identifica locais com escoamento suficiente e boas condições para infiltração de água nos aquíferos subjacentes. Seu relatório, junto com mapas e outros dados do projeto, está disponível online.

Beganskas observou que mesmo em um ano seco, uma única tempestade intensa pode criar muito escoamento. Além disso, muitos estudos climáticos prevêem mais extremos nos padrões de precipitação à medida que as temperaturas globais aumentam. Isso significa mais anos extremamente úmidos e anos extremamente secos. Também significa chuvas mais intensas, com mais chuva escorrendo ao invés de encharcando o solo.

"Tanto as mudanças climáticas quanto as mudanças no uso da terra, onde o desenvolvimento cria superfícies mais impermeáveis, estão levando ao aumento do escoamento. Então, isso realmente motiva esses esforços para coletar o escoamento para recarregar os aquíferos, "Beganskas disse.

Medição de rede de recarga

Fisher também está trabalhando para enfrentar os desafios econômicos dos projetos de recarga de águas subterrâneas. Ele propôs um programa de "medição de rede de recarga" para ajudar os proprietários de terras a recuperar os custos de instalação e operação de bacias de recarga de águas subterrâneas em suas propriedades. Foi aprovado pelo Conselho de Administração da Agência de Gestão de Água do Vale do Pajaro em 2016 para um teste de cinco anos, e Fisher disse que espera que o programa possa servir de modelo para outras regiões que enfrentam desafios semelhantes.

"Temos tentado resolver o problema em vários níveis fazendo parceria com agências regionais e colaborando com outros pesquisadores, ", disse ele. Fisher atua como líder do campus da Iniciativa de Pesquisa em Sustentabilidade e Segurança da Água da UC (UC Water), que está ajudando a construir colaborações e parcerias para tratar de questões de gestão de água.

A pesquisa sobre remoção de nitrato faz parte de uma colaboração com o microbiologista Chad Saltikov, professor e catedrático de microbiologia e toxicologia ambiental na UC Santa Cruz, com financiamento da Fundação Gordon and Betty Moore. Em estudos em andamento, os pesquisadores estão comparando a eficácia de diferentes fontes de carbono como corretivos do solo para estimular a remoção de nitrato, e estão investigando abordagens semelhantes para lidar com outros contaminantes.

"O nitrato é indiscutivelmente o contaminante de águas subterrâneas mais difundido, então essa era nossa preocupação número um, "Beganskas disse." Estamos começando a olhar para outros contaminantes também, como o arsênico, o que é uma preocupação crescente em algumas áreas. "

Fisher disse que o Vale do Pajaro tem sido um bom local tanto para testar soluções práticas quanto para fazer pesquisas científicas interessantes. A área é fortemente dependente de água subterrânea e enfrenta sérios problemas de bombeamento excessivo, incluindo intrusão de água salgada da costa. Como resultado, os proprietários de terras e a agência regional de água estão altamente motivados para tentar estratégias como a recarga gerenciada dos aquíferos.

"E há uma boa ciência a ser feita, "Fisher disse." Essas lagoas de recarga nos dão um holofote sobre os processos que ocorrem quando a água se infiltra no solo, e nossas descobertas estão nos ajudando a projetar estratégias de recarga eficazes. "