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Oh, não temos que nos preocupar com essa área. Eles têm pivôs vermelhos.
À primeira vista, a anedota era bastante clara. O “vermelho” em questão, Troy Gilmore sabia, era ferrugem. Os pivôs, por sua vez, eram pivôs centrais: tubos de irrigação elevados que giram em torno de um ponto central para distribuir a água em padrões circulares mais evidentes a 30.000 pés, onde as plantações irrigadas se assemelham a enormes quadrados verdes que lotam o tabuleiro pastoral do Cinturão do Milho.
Quanto à preocupação? Isso seria nitrato, um composto derivado de fertilizante que pode penetrar nas águas subterrâneas e, se consumido acima de certas concentrações na água potável, representa uma ameaça à saúde humana.
Ainda assim, o professor associado da Universidade de Nebraska-Lincoln achou o comentário improvisado um pouco surpreendente. Mesmo com sua extensa experiência em hidrologia, Gilmore nunca tinha ouvido falar de qualquer conexão entre pivôs enferrujados e nitrato de água subterrânea. Mas Marty Stange, o supervisor ambiental da Hastings Utilities, estava explicando uma instalação de tratamento de água por osmose reversa que havia entrado em operação recentemente.
Então Gilmore continuou ouvindo, arquivando a curiosidade em sua cabeça. Eventualmente, ele iria mencioná-lo ao seu então orientador de doutorado, Mikaela Cherry, que estava trabalhando em seu doutorado na Escola de Recursos Naturais.
“Nós pensamos, ‘Sabe de uma coisa? Devemos realmente investigar isso’”, lembrou Cherry, que obteve seu doutorado na Nebraska U em dezembro de 2021. “‘Isso é uma coisa? Onde há pivôs vermelhos, não há nitrato ‘”
Agora, depois de dezenas de horas examinando imagens de satélite, compilando planilhas de dados e dirigindo pelas estradas rurais do centro-sul de Nebraska, Cherry e seus colegas têm boas razões para suspeitar que Stange estava certo. De acordo com a pesquisa, os pivôs centrais vermelhos – especificamente aqueles totalmente revestidos com ferro marrom-avermelhado bombeado dos aquíferos abaixo – parecem significar uma ausência de nitrato em qualquer água subterrânea que flua por seus canos.
O que não quer dizer que a falta de uma pátina de ferro signifique que as águas subterrâneas vizinhas são necessariamente ricas em nitrato.
“Um pivô não enferrujado realmente não diz nada”, disse Cherry, agora cientista físico do Centro de Ciências da Água de Nebraska, do US Geological Survey. “Mas a presença desses pivôs enferrujados é uma indicação de que não há (muito) nitrato nas águas subterrâneas”.
‘Eles não são aleatórios’
Quando Gilmore compartilhou a anedota de Stange com Cherry, seu primeiro instinto foi sair e testá-la por meio de um bom e velho trabalho de campo. Infelizmente, os estágios iniciais da pandemia do COVID-19 interromperam temporariamente a maior parte dela. Mas Cherry teve um pensamento: talvez ela pudesse pelo menos identificar os pivôs centrais – e até mesmo discernir quanto de sua área de superfície estava coberta de ferrugem – examinando o Google Earth. Com um pouco de prática, ela percebeu que era viável, classificando 700 dos pivôs em uma das três categorias: totalmente enferrujado, parcialmente enferrujado ou sem ferrugem.
“Passei um grandes tempo olhando para os pivôs no Google Earth”, disse ela, rindo. “E então, quando pudemos começar a fazer um pouco mais de trabalho de campo novamente, saindo e verificando novamente se os pivôs que vi como enferrujados no Google Earth estavam realmente enferrujados vida.”
Cherry se hospedou em três condados do estado de Cornhusker, com uso intensivo de irrigação, situados no topo do enorme Aquífero Ogallala – Adams, Kearney e Phelps – onde ela já havia conduzido pesquisas desde que chegou a Nebraska em 2018. Antes de pegar a estrada, Cherry escolheu 277 pivôs para inspecionar.
Ela não estaria sozinha. A pandemia também interrompeu o turismo no Grand Canyon, onde a irmã de Mikaela, Bethany, trabalhava como guarda florestal. Com algum tempo recém-descoberto em suas mãos, Bethany decidiu montar uma espingarda para a viagem de pesquisa de três dias. Juntas, as irmãs rastrearam os pivôs, fotografando e classificando com sucesso cerca de 250 deles.
“Foi muito divertido”, disse Mikaela. “Você meio que entra no ritmo.”
Como se viu, seu reconhecimento do Google Earth valeu a pena: em 83% dos casos, as classificações baseadas no solo das irmãs dos pivôs coincidiram com as classificações baseadas em satélite de Mikaela. Ela então começou a comparar a ferrugem de cada pivô com a leitura mais recente de nitrato da água subterrânea que o alimentava, contando com um banco de dados de águas subterrâneas co-desenvolvido pelo Departamento de Agricultura de Nebraska e pela Universidade de Nebraska-Lincoln.
Cherry estava especialmente interessado em saber se as respectivas concentrações de nitrato estavam acima ou abaixo de 10 miligramas por litro, que a Agência de Proteção Ambiental estabeleceu em 1991 como a concentração máxima segura para consumo humano. Esse padrão surgiu a partir do surgimento da síndrome do bebê azul, na qual a pele de uma criança fica azul – muitas vezes uma consequência da ingestão de fórmula preparada com água de poço com alto teor de nitrato, que pode reduzir os níveis de oxigênio no sangue. Vários estudos também relacionaram o nitrato com maior incidência de defeitos congênitos e vários tipos de câncer.
Depois de cruzar as localizações dos pivôs com suas concentrações de nitrato na água subterrânea, Cherry descobriu que nenhum dos 76 poços de água subterrânea alimentando os pivôs totalmente enferrujados continha nitrato acima do limite de 10 mg/L. Na verdade, a concentração média de nitrato dessas fontes era de apenas 2,4 mg/L. A maior parte, embora não toda, da água subterrânea fornecida aos pivôs parcialmente enferrujados também ficou abaixo do limite de nitrato, com uma concentração média de 4,5 mg/L, mas um máximo de quase 23 mg/L.
Embora a maioria dos pivôs antiferrugem extraíssem de poços de água subterrânea abaixo do limite da EPA, com média de 7,8 mg/L, muitos outros não. Um dos poços que fornecem um pivô antiferrugem mediu quase 44 mg/L, mais de quatro vezes o limite da EPA. E as análises estatísticas confirmaram uma clara diferença – muito improvável que se deva ao acaso – entre as concentrações de nitrato associadas aos pivôs totalmente enferrujados e sem ferrugem.
“Portanto, parece haver uma correlação bastante forte entre a ferrugem e o nitrato”, disse Cherry, que observou que amostras maiores poderiam dar mais suporte à conclusão da equipe.
Durante a expedição de campo de três dias pelo centro-sul de Nebraska, Cherry também começou a perceber um padrão que foi confirmado quando ela mapeou os pivôs de acordo com suas classificações baseadas no solo.
“Os pivôs enferrujados tendem a ocorrer em manchas”, disse ela. “Eles não são aleatórios. Você vê grupos deles juntos em toda a área de estudo.”
Micróbios, Snickers e o Almanaque do Fazendeiro
Naturalmente, Cherry, Gilmore e os colegas pesquisadores Jeffrey Westtrop, Yusong Li e Tiffany Messer ficaram curiosos sobre o que, exatamente, era responsável pela ligação nitrato-ferrugem. Eles ainda não têm certeza, mas têm uma hipótese – uma que envolve os inúmeros microorganismos, especialmente bactérias, que vivem no solo e nas águas subterrâneas.
Os micróbios que habitam aquíferos geralmente devem sua sobrevivência ao carbono orgânico, que lhes empresta elétrons que alimentam seu metabolismo. Algumas das reações químicas essenciais para sua sobrevivência, porém, também dependem da doação de elétrons para elementos ou compostos em sua vizinhança. Múltiplos elementos e compostos estão dispostos a aceitar elétrons microbianos, mas os micróbios só doarão esses elétrons da maneira mais eficiente possível em termos de energia.
“O que eles ‘comem’ é baseado no que está lá e no que é energeticamente mais fácil”, disse Cherry. “É como um humano decidindo comer um Snickers em vez de um pouco de alface. O Snickers vai dar a eles a energia mais fácil.”
Assim, os micróbios priorizam os recipientes de seus elétrons: oxigênio dissolvido primeiro, seguido de nitrato, manganês e depois ferro. Ao emprestar um elétron ao ferro encontrado nas águas subterrâneas, os micróbios o convertem em uma forma que oxida, ou enferruja, se for bombeado para a superfície e exposto ao oxigênio – explicando por que alguns pivôs centrais ficam revestidos com a tonalidade marrom-avermelhada mesmo quando não estão corroendo.
Mas o fato de os micróbios recorrerem ao ferro somente depois de consumir o nitrato, disse Cherry, sugere que a maior parte ou todo o nitrato disponível naquela mesma água subterrânea já foi consumido. E isso poderia explicar por que um pivô vermelho parece indicar a ausência de nitrato no aquífero abaixo dele.
“Este é apenas o nosso mecanismo proposto”, disse Cherry. “Isto é, logicamente, o que achamos que poderia estar acontecendo.”
Claro, um aquífero tem que conter ferro para que os pivôs acima dele fiquem vermelhos em primeiro lugar. Como nem todos os aquíferos o fazem, Cherry disse que o sistema de código de cores proposto só é aplicável em áreas que apresentam sua parcela justa do elemento. Normalmente, essas são áreas adjacentes a córregos ou rios – incluindo o Platte, no caso do centro-sul de Nebraska.
Além de sua abundância de terras agrícolas irrigadas com aquíferos, o centro-sul de Nebraska foi um local privilegiado para o estudo de Cherry, em parte porque os Distritos de Recursos Naturais da área, ou NRDs, há muito monitoram as águas subterrâneas em busca de nitrato e outros contaminantes. Enquanto Omaha, Lincoln e outras áreas metropolitanas têm infraestrutura para monitorar continuamente toda a sua água potável, os NRDs em áreas rurais amostram subconjuntos de suas localizações de águas subterrâneas de forma rotativa. No centro-sul de Nebraska, os NRDs Tri-Basin e Little Blue dedicam cerca de um mês por ano para amostragem de poços, disse Cherry. E embora o processo possa estar bem estabelecido, não é barato.
Uma nova pesquisa de Nebraskans rurais, enquanto isso, descobriu que cerca de 25% obtêm água de poços privados. Desse subconjunto, apenas 55% disseram que tiveram sua água testada especificamente para nitrato. Cherry disse que pode imaginar um futuro em que residentes rurais e até mesmo NRDs consultem pivôs centrais como uma espécie de abreviação do Farmer’s Almanac para rastrear áreas em busca da potencial ausência de nitrato.
“Se você estiver em uma área onde sabe que este município tem exclusivamente pivôs enferrujados, talvez você só vá amostrar um ou dois poços. Considerando que este (outro) município não tem pivôs enferrujados. Talvez você faça uma amostra mais poços lá, então você tem uma ideia melhor de onde está o nitrato”, disse ela. “Assim, você pode amostrar estrategicamente com base em onde acha que o nitrato pode ser um problema.”
O método pode ser especialmente relevante em países como o Brasil, que estão expandindo amplamente seu uso de irrigação, disse Cherry. Os países em desenvolvimento que atualmente carecem de recursos para amostrar suas águas subterrâneas regularmente também podem encontrar algum valor em recorrer a seus pivôs para orientação.
“Em um mundo ideal”, disse ela, “este poderia ser um aplicativo que poderia ser usado para localizar áreas com maior ou menor risco de contaminação por nitrato – antes mesmo de acontecer.”
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