Processos subterrâneos imperfeitos ajudam a filtrar as águas residuais nas chaves da Flórida

Para as comunidades à beira -mar, reduzindo sua poluição, o nitrogênio é um alvo principal. Freqüentemente encontrado no escoamento agrícola e nos resíduos humanos, o nitrogênio e a molécula de nitrato contendo nitrogênio podem entrar nas águas costeiras como um nutriente crítico para as algas. Sua abundância leva a um excedente de flores de algas, perturbando delicados saldos da vida vegetal e marinha.

Muitas comunidades do sul da Flórida descartam as águas residuais tratadas – que contém nitrato e muito mais – injetando -o superficialmente no solo abaixo do lençol subterrâneo. Os micróbios que vivem nas águas subterrâneas dentro da rocha de calcário porosa convertem e consomem nitrato derivado das águas residuais em gás nitrogênio ou amônio. Mas os micróbios subterrâneos são imperfeitos – se ainda úteis – antigoto para o nitrogênio de águas residuais nas chaves da Flórida, uma descoberta que os pesquisadores da Penn State disse que podem ajudar outras áreas costeiras com suas estratégias de limpeza. Os cientistas relataram suas descobertas e possíveis aplicações em O registro deposicionalum diário em sedimentologia.

A equipe da Penn State avaliou anteriormente o fosfato – um nutriente envolvido em muitos processos biológicos e aplicado em produtos do setor, como fertilizantes – e sua remoção de águas residuais superficiais injetadas perto de uma instalação de tratamento em Marathon, Flórida.

Um pano de fundo também para o estudo de nitrogênio, a instalação de tratamento libera efluente de 60 a 90 pés abaixo do solo na rocha porosa de calcário perto da costa. Desenhando amostras de uma variedade de poços de água subterrânea posicionados entre o poço de injeção de efluentes e as costas da Baía da Flórida e do Key Harbor, que levam ao Oceano Atlântico, entre 2021 e 2023, os pesquisadores constantemente encontraram nitrogênio e fósforo apreciáveis em direção à costa. Isso indica que, embora os micróbios subterrâneos convertem e consumissem parte do nitrato e fosfato, eles não capturaram com sucesso todos os nutrientes.

“Tanto o nitrato quanto o fosfato são bastante reduzidos entre a injeção e o tempo que o efluente chega às águas da costa”, disse a principal autora Miquela Ingalls, professora assistente de geociências na Faculdade de Ciências da Terra e Mineral da Penn State. “No entanto, os níveis de contaminantes mudaram amplamente ao longo do tempo. Quanto nitrato e fosfato já haviam sido removidos da água ou ainda permaneciam, variados por ordens de magnitude”.

A variabilidade provavelmente está ligada a diferenças sazonais no quantity de águas residuais e às interações do fosfato com rochas porosas de carbonato, disse Ingalls, explicando que pesquisas adicionais seriam necessárias para confirmar.

Financiado pela Agência de Proteção Ambiental, os estudos de fosfato e nitrogênio centraram a amostragem de contaminantes no Santuário Marinho Nacional da Flórida Keys. Os funcionários estão preocupados com os perigos dos ecossistemas já em risco, disseram os pesquisadores.

A equipe também queria estabelecer se as injeções rasas servem como um “equivalente funcional” da descarga direta de esgoto não tratado. O termo – “equivalente funcional” – é central para uma decisão da Suprema Corte dos EUA em 2020quando os juízes decidiram que as licenças são necessárias para descargas diretas – ou seus equivalentes – em águas navegáveis. Injeções rasas abaixo do lençol de água subterrânea também requerem licenças sob padrão regulamentos ambientais.

Os pesquisadores descobriram que as injeções não são iguais para direcionar descargas para o oceano, explicando que Ciclos biogeoquímicos Ocorrendo dentro da rota, o materials residual leva de volta à água superficial filtra significativamente seu conteúdo em comparação com uma descarga direta.

No entanto, disse Ingalls, os achados de nitrogênio sinalizam que o efluente pode precisar de mais tempo de viagem desde o ponto de injeção até águas costeiras Para filtrar melhor os contaminantes e evitar efeitos adversos do ecossistema.

“Raso injeção não é 100% eficiente “, disse Ingalls.” Então, você ainda está injetando uma quantidade desses contaminantes no ecossistema que envolve as chaves “.

Uma correção pode ser modificar a composição química do efluente para maior salinidade e densidade, disse ela. Essa abordagem poderia impedir que a descarga aumente o mais rápido da superfície, dando -lhe mais tempo de filtragem, explicou Ingalls.

O Conselho da Cidade da Maratona concordou em 2023 para afastar -se da injeção superficial. Um grupo ambiental processou a cidade pela prática, citando em parte alguns dados preliminares do estudo anterior de fosfato.

“Após a decisão da Suprema Corte, o estado está tentando se afastar da prática de injeções rasas”, disse ela. “Mas é um fardo financeiro.”

Mais pesquisas se aprofundarão mais sobre o processo chamado adsorção, quando o fosfato se ligar à rocha de carbonato, feita de recifes de coral antigos. Em um projeto de acompanhamento, os pesquisadores estão explorando quanto tempo o fosfato permanece preso e com que facilidade ele pode se dissolver de volta na água.

Lee Kump, o John Leone Dean no Faculty of Earth and Mineral Sciences e professor de geociências; Kate Meyers, que obteve seu mestrado na Penn State em 2023; E Emily Stoller, uma assistente de pesquisa de graduação, contribuiu para o estudo recente.