Como a população global explodiu no último século, o nitrogênio se tornou um dos contaminantes de água mais comuns no mundo.

A contaminação por nitrogênio se origina principalmente de fontes humanas, como emissões de automóveis, fertilizantes, resíduos de gado e escoamento urbano. Por décadas, cientistas observaram concentrações de nitrogênio aumentando em corpos d'água em todo o mundo, mas especialmente em nações desenvolvidas. A superabundância de nitrogênio nas águas naturais leva a impactos negativos na qualidade da água, incluindo a proliferação de algas nocivas e a morte de peixes, que têm efeitos adversos nas economias e ecossistemas a jusante.

Felizmente, muitos ecossistemas aquáticos e pantanosos podem remover parte desse nitrogênio antes que se torne um incômodo para os ambientes a jusante. As plantas e microrganismos desses ecossistemas removem naturalmente o nitrogênio dos rios e riachos, beneficiando a pesca costeira e os estuários. Contudo, esses organismos podem ser sensíveis a distúrbios ambientais. Durante grandes inundações, por exemplo, a vegetação pode ser arrancada das terras húmidas e as esteiras microbianas podem ser removidas dos leitos dos riachos. Esses e outros distúrbios podem ter implicações importantes para o ciclo do nitrogênio.

Impactos das inundações no processamento de nitrogênio na bacia do rio Lumbee

Em 2016, O furacão Matthew trouxe inundações imensas e devastadoras para o rio Lumbee, localizado no sudeste da Carolina do Norte. À medida que as águas das cheias se espalham muito além da planície de inundação existente, cidades e terras igualmente submersas. Quantidades desconhecidas de detritos e contaminantes foram transportadas rio abaixo.

Porque a inundação do furacão Matthew foi muito maior do que qualquer coisa que o rio Lumbee experimentou no registro observacional, ou nas histórias orais e escritas dos residentes locais, a inundação teve implicações desconhecidas para o ciclo do nitrogênio do rio. Junto com meu orientador, Ryan Emanuel, Eu hipotetizei que os ecossistemas responsáveis ​​pela remoção de nitrogênio das águas superficiais podem ter sido danificados ou alterados de maneiras que afetaram as taxas de remoção de nitrogênio.

Para testar nossa hipótese, rastreamos mudanças na capacidade do rio de remover nitrogênio em uma de suas formas inorgânicas, nitrato. Medimos as concentrações de nitrato em amostras de água coletadas ao longo de três trechos do rio por vários meses antes e depois do furacão Matthew. Combinamos essas medições com outros dados do rio para calcular as taxas de absorção de nitrogênio para as subseções de cada trecho. Por dois dos alcances, as taxas médias de absorção de nitrogênio não mudaram de forma apreciável após o furacão Matthew. Para o terceiro alcance, a taxa média de absorção de nitrogênio diminuiu ligeiramente após a inundação.

Mais interessante, descobrimos que a variabilidade na absorção de nitrogênio em cada trecho aumentou substancialmente após o furacão Matthew. Acreditamos que essas diferenças podem ser decorrentes de distúrbios infligidos à vegetação do pântano e tapetes microbianos, que removem ativamente o nitrogênio do riacho. Essas comunidades não foram completamente varridas pela tempestade, mas as inundações podem tê-los afetado o suficiente para criar manchas ao longo do rio que eram especialmente eficazes (ou ineficazes) na remoção de nitrato. Com o passar do tempo, a variabilidade na absorção de nitrogênio pareceu diminuir dentro de cada alcance. A mudança no comportamento da absorção de nitrogênio após o furacão Matthew levanta questões interessantes para pesquisas futuras.

Após grandes inundações, como as causadas pelo furacão Matthew e, recentemente, Furacão Florença, os governos local e federal prestam mais atenção às comunidades vulneráveis ​​que vivem em várzeas ou em outras áreas baixas. Essa atenção é direcionada apropriadamente, uma vez que essas comunidades muitas vezes são inadequadamente equipadas para se recuperar de enchentes e se adaptar às mudanças climáticas.

Contudo, inundações relacionadas a furacões também podem impactar processos invisíveis do ecossistema, responsáveis ​​por mitigar a poluição por nitrogênio nas águas superficiais. Portanto, é imperativo que entendamos como grandes inundações podem afetar o processamento de nitrogênio e outros contaminantes.

Isso se aplica especialmente à luz das projeções atuais de que furacões como Matthew e Florence se tornarão mais comuns, trazendo inundações catastróficas com eles. Uma vez que entendemos as inundações extremas e seus impactos de forma mais completa, podemos obter uma imagem mais clara de como os processos ecológicos, incluindo a remoção de nitrogênio dos riachos, se comporte nos meses e anos que se seguem. O processamento de nitrogênio retornará ao estado anterior ao furacão ou mudará para um estado alternativo? Pesquisas futuras ajudarão a responder a esta e outras questões relacionadas à qualidade da água em uma era de mudanças globais.