Un cormorano sguazza nello stagno di bonifica Duke Stormwater mentre Megan Fork, seduto all'ombra sotto il riparo in fondo al molo con la collega Chelsea Clifford, si prende una pausa dallo scrivere il suo dottorato di ricerca. tesi, "Acqua piovana e materia organica nel continuum del flusso urbano". Fork racconta storie di indagine sulle acque piovane, che a volte può diventare un po' canaglia.

"Gran parte del mio lavoro consiste nell'inseguire le tempeste quando arrivano, "dice Forchetta, la cui tesi richiede imprese come capire cosa esce dalle grondaie delle persone subito dopo la pioggia. "Cercando quella prima vampata, come lo chiamiamo noi", il deflusso dei primi minuti di un temporale, acqua carica di tutto ciò che è stato immerso nell'umidità dall'ultima pioggia. Il che significa che ha una rete di persone preparate, se lei gli fa sapere che sta piovendo, per saltare dai loro divani e correre ad afferrare i recipienti che ha messo nei cortili dei proprietari di case disposti intorno a Durham per catturare il primo colore in modo da poterli assaggiare. Perso nella corsa improvvisa, occasionalmente, è chiarezza delle cose fondamentale quanto la destinazione. Gli assistenti si sono occasionalmente trovati nei cantieri sbagliati, alla ricerca di secchi che non ci sono. Persone sconosciute che di notte si aggirano per i cortili dei non notificati, indossare i fari durante i temporali, può causare allarme. È stata persino chiamata la polizia.

Non è esattamente il laboratorio di Tony Stark di Iron Man, ma la scienza va dove serve, e se stai inseguendo la scienza emergente dell'acqua piovana, è un secchio nel cortile di qualcuno in un temporale di mezzanotte. acqua piovana, Certo, include tutto, dalla più delicata nebbia autunnale ai molti centimetri che un uragano può far cadere in un giorno. La nebbia delicata di solito non è un problema, ma pensa all'uragano Matthew, che ha fatto cadere più di quattro pollici di pioggia su circa 300 miglia quadrate della contea di Durham. Ciò ha fornito a Durham abbastanza acqua piovana per far funzionare le cascate del Niagara per quasi otto ore. Il potere erosivo di quell'acqua da solo nei burroni di Durham merita di pensarci. Ma poi considera cosa porta con sé:olio motore e polvere dei freni e particelle di emissioni depositate dalle auto; fertilizzanti e pesticidi da prati; più i rifiuti di animali domestici, spazzatura, e tutto il resto. Tutto si fa strada per le nostre strade, burroni, e convogliano nei nostri fiumi in qualsiasi cosa, dal rivolo di quel mattino nebbioso al torrente dell'uragano. E fino a anni recenti, la maggior parte degli ingegneri lo considerava un problema di cui sbarazzarsi, e la maggior parte degli scienziati non ci ha pensato affatto.

Questo sta cambiando. La ricerca di Fork che indaga sulla materia organica nel continuum del flusso urbano, Per esempio, significa scoprire cosa sta succedendo a, dire, le foglie che finiscono nella tua grondaia. si siedono lì, "inzuppando come il tè, "come dice Fork, con i microrganismi che li masticano e trasformano l'acqua in marrone con materia organica disciolta, principalmente carbonio ma anche nutrienti come azoto e fosforo, inquinanti a tutti i tipi di corsi d'acqua urbani. "Tutti i tipi di processi biologici possono verificarsi con i batteri in questi luoghi, " dice. "Ognuno di quei luoghi è potenzialmente rimuovere qualcosa o aggiungere qualcosa, così ottieni il segnale combinato quando arrivi allo stream, " dove gli scienziati hanno tradizionalmente iniziato le loro misurazioni. "Molto del mio lavoro prende l'infrastruttura costruita e dice, "Cosa possiamo imparare se applichiamo metodi ecologici e modelli concettuali?" Lo guarda e dice, "Cosa succede in questo posto?" "

Fork sta prendendo le misure nelle grondaie delle persone, in piedi fino alla cintola in bacini di raccolta sulle strade suburbane. L'accumulo di foglie umide nei bacini di raccolta crea condizioni di scarsa ossigeno, "quindi penso che potremmo avere un sacco di biogeochimica davvero interessante in corso laggiù." Lei va dove va prima l'acqua piovana, non solo dove finisce, prendendo in giro cosa succede dove.

Professore assistente di ecologia degli ecosistemi ed ecoidrologia Jim Heffernan, Relatore di tesi di Fork, approva. "Questo è un esempio di, essenzialmente, [come] siamo al punto in cui dobbiamo fare ecologia di base nelle città, "dice. Il suo laboratorio, uno dei quattro che costituiscono il Duke River Center, indaga su tutti i tipi di problemi che interessano i fiumi, compresi "processi che generano acqua piovana nel paesaggio urbano e ne influenzano la composizione chimica, e studiamo anche le conseguenze di ciò a valle."

Sebbene gli scienziati abbiano tradizionalmente scartato l'ecologia di luoghi come prati e grondaie, negli ultimi anni si sono resi conto dell'ambiente costruito come oggetto di studio, e non solo per vedere come danneggia l'ambiente. "Non stiamo solo cercando di capire come progettiamo le città per causare meno inquinamento, " lui dice, "ma qual è l'ecologia delle città? Proprio l'anno scorso l'Ecological Society of America ha tenuto il suo centenario meeting, e l'ecologia urbana era dappertutto". dagli ecosistemi che li circondano (le persone del sud apprezzano gli effetti di raffreddamento e l'estetica dei loro prati più di quelle del nord, dove le persone preferiscono i prati che non richiedono molto lavoro.)

Sfocando la distinzione tra prati e campi, tra grondaie e fiumi ha senso solo, lui dice. "Non c'è davvero più così tanto paesaggio su cui non mostriamo alcun controllo". Quell'Antropocene di cui tutti abbiamo sentito parlare, l'epoca in cui l'attività umana ha esercitato l'influenza dominante sul clima e sull'ambiente? è ovunque, e quando cade la pioggia, le gocce di pioggia cadono su un ambiente colpito da persone. La pioggia è la fonte della vita:carica le falde acquifere e riempie fiumi e laghi, sebbene porti con sé anche tutto ciò che trova lungo la strada. L'acqua piovana è ciò che beviamo, infine, e dobbiamo capirlo. E Heffernan e i suoi dottorandi non sono le uniche persone alla Duke a occuparsi del caso.

"Non è proprio acqua piovana, " dice il professore di ecologia delle risorse Curt Richardson, fondatore e direttore del Duke University Wetland Center nella Nicholas School of the Environment. "È acqua piovana. Il motivo per cui la chiamiamo acqua piovana è perché gli ingegneri l'hanno presa e l'hanno messa nei tubi". L'acqua piovana lo fa sembrare acqua di scarico, che esce dagli scarichi di casa e necessita di un impianto di trattamento prima di poter entrare in sicurezza nell'ambiente. Tempesta... ehm, l'acqua piovana viene dal cielo ed è nell'ambiente quando la raggiungiamo. "Non devi trattare le acque piovane come tratti le acque reflue, "dice Richardson.

Ma ci devi pensare. Innanzitutto, l'acqua piovana porta ai fiumi tutto ciò che trova lungo il percorso:inquinanti chimici come i fertilizzanti, i diserbanti e gli antimicotici che le persone mettono su quei prati, Per esempio. E molto altro ancora:polvere dei freni e rifiuti di animali domestici e inquinanti atmosferici che si sono depositati sul terreno, nanoparticelle che entrano nell'ambiente dagli scarichi dei veicoli, e involucri di caramelle scartati e lattine di Bud Light che finiscono per essere lavate dalle piogge. Tutte quelle macchie di immondizia negli oceani? La maggior parte di quella plastica non è stata scaricata dai malfattori dalle navi e dalle piattaforme petrolifere; si sono semplicemente riversati negli oceani dai nostri cortili e strade.

Quindi, quando Richardson dice che non devi trattare l'acqua piovana (continueremo a chiamarla acqua piovana perché quasi tutti tranne Richardson lo fanno), ha ragione, ma lui sa meglio di chiunque altro che devi davvero, come ha. Ha creato lo SWAMP, il parco di gestione della valutazione di ruscelli e zone umide, un restauro di quattordici acri dello spartiacque Sandy Creek che drena il Duke's West Campus e 1, 200 ettari circostanti. Il progetto SWAMP in cinque fasi è iniziato nel 2004 ed è stato completato nel 2012 e ha seguito il lavoro di Richardson nelle zone umide in Cina e nelle Everglades della Florida.

La palude ora funziona come una sorta di laboratorio all'aperto, ospita decine di progetti di ricerca ogni anno. Ogni numero del "Wetland Wire, " una newsletter pubblicata un paio di volte all'anno dal Wetlands Center, include un elenco di documenti pubblicati da ricercatori del centro e affiliati, molti dei quali si concentrano sulla ricerca basata su SWAMP. Nel 2015, Per esempio, Richardson e soci hanno pubblicato un articolo su come le differenze di habitat tra i corsi d'acqua ripristinati e non ripristinati hanno influenzato le popolazioni di tartarughe (le tartarughe sembrano apprezzare quelle ripristinate) e la fonte di inquinamento da mercurio nella palude (probabilmente percolato di antimicotici una volta spruzzati sui campi sportivi a monte) .

Richardson stima tra 500 e 800 studenti Duke, laurea e laurea, fare una sorta di lavoro nella palude ogni anno, e non provengono solo dai laboratori di scienze; Le lezioni di inglese e arte utilizzano lo SWAMP così come le lezioni di ecologia e biologia. Autobus carichi di scolari di Durham visitano la palude ogni anno, pure.

Cosa c'è di più, Funziona. Secondo una ricerca pubblicata da Richardson, la palude riduce i carichi di azoto a Sandy Creek del 64 percento e il fosforo totale del 28 percento. Invece dell'acqua in rapido movimento che scava trincee sempre più profonde per il torrente e trasporta il limo nel tormentato Lago Giordano, la palude sostiene esattamente il contrario:consente a 488 tonnellate di sedimenti ogni anno di depositarsi, piuttosto che sfociare nel Lago Giordano. Circa 113 specie, triplicato da prima, ora frequenti la PALUDE, compreso il tarabuso americano, che Richardson non è sicuro abbia mai frequentato il torrente prima che venisse ripulito. Macroinvertebrati:larve di mosca, libellule, e simili, sono triplicati, pure, e ora puoi trovare dieci specie di pesci nel Sandy, il doppio di quanto sostenuto dal torrente nel 2004.

"Qualità dell'acqua, biodiversità, formazione scolastica, ricerca, " dice. "Ci stiamo sfruttando molto."

Mentre Megan Fork discute del suo lavoro come cacciatrice di acque piovane, siede su un molo sopra lo stagno della bonifica del Duca, uno stagno di acqua piovana di cinque acri su un sito di 12,5 acri che, come la PALUDE, ha finito per avvantaggiare gli studenti, ricercatori, il torrente, e la comunità. Lo stagno funziona in modo molto simile alla palude:rallenta l'acqua per consentire il tempo per l'insediamento e i processi naturali.

Ma lo stagno ha i suoi inizi come nient'altro che un problema costoso. Nel 2007-08, una siccità estrema ha abbassato i serbatoi e ha messo Duke nella situazione in cui ha dovuto guardare in fondo alla strada la possibilità di limitare la sua capacità di raffreddare i suoi edifici. Duke raffresca i suoi edifici con impianti frigoriferi, che sono molto simili a enormi condizionatori d'aria che raffreddano l'acqua e la fanno scorrere attraverso i tubi agli edifici in tutto il campus. L'uso di una riserva di acqua potabile per l'aria condizionata non avrebbe funzionato a lungo termine, dice James Caldwell, vicedirettore per le risorse idriche e le infrastrutture presso la John R. McAdams Company, la società di ingegneria che fa grandi studi sulle acque piovane per l'università. "Inizialmente è stato concepito per fornire acqua piovana raccolta come un problema di capacità diretta, " dice Caldwell. Cioè, arginare l'affluente del torrente che ha drenato il 22% del West Campus creerebbe uno stagno che potrebbe rifornire l'impianto di refrigerazione numero 2 di Duke, quale, utilizzando 200 milioni di galloni di acqua all'anno, è il più grande utilizzatore di acqua a Durham. Aveva solo senso.

"Poi ci siamo resi conto che potevamo usarlo per la ritenzione del flusso di picco e la rimozione dei nutrienti". Questo è, Duke ha l'obbligo di gestire le sue acque piovane per ogni nuovo progetto che crea. Nel caso dello stagno, rallentare il flusso e consentire la rimozione dei nutrienti consente a Duke di "incassare" la rimozione dei nutrienti per altri progetti, risparmiare i costi di sviluppo di strutture di gestione delle acque piovane per lo sviluppo futuro, oltre a fornire una fonte di acqua gratuita. Aggiungi nello stagno come una nuova opportunità di ricerca e ricreazione, con un sentiero intorno e posti a sedere come il molo, e inizi a vedere l'acqua piovana come un'opportunità, nessun problema.

Ancora, questa non è la tradizione per quanto riguarda l'acqua piovana, come mostrato da alcuni elementi più vecchi del campus di Duke. Quadrupla dell'Eden, un gruppo di dormitori del West Campus costruiti in una pianura alluvionale nel 1966, hanno ospitato il minuscolo affluente in cima al quale sono costruiti semplicemente allineando il corso del torrente con la pietra del Duca. acqua piovana, pieno di sostanze inquinanti, avrebbe corso attraverso il canale diretto al Lago Giordano, ma almeno non c'era più. A volte chiamato la versione di Duke del fiume L.A., il torrente indurito non può fare ciò che fa il torrente mentre passa attraverso la PALUDE:gonfiarsi di acqua piovana, spargendo acqua per depositarsi lungo la sua pianura alluvionale, rallentandolo, favorire l'assorbimento.

Dai un'occhiata al torrente indurito ora e vedrai che la natura si è spinta indietro; i cipressi calvi hanno messo radici vicino al torrente, ginocchia di cipresso che spingono verso l'alto attraverso la pietra e la terra nel canale. Le ginocchia s'impigliano nelle foglie che passano, aghi di pino, e spazzatura, a volte anche rami; che crea piccole dighe e infine piscine. Piccoli pesci guizzano nell'acqua vicino al canale che passa direttamente sotto gli edifici. Il fondo di pietra non permetterà all'acqua di penetrare nella terra, e la prossima grande pioggia laverà tutti gli inquinanti a valle:nessun assorbimento di nutrienti da parte delle piante, nessuna ritenzione di limo, non caricare le acque sotterranee. Ma è istruttivo vedere quanto la natura lavori duramente per rendere utile questo canale indurito, qualcosa che riconosce come un flusso.

Esplorare luoghi in cui la natura sta cercando di svolgere da sola un lavoro utile è il compito di Chelsea Clifford, un altro degli studenti laureati di Jim Heffernan. Se l'interesse di Fork per le grondaie sembrava allargare i confini della scienza, cosa pensare dell'attenzione di Clifford sul fossato quotidiano? "Sto cercando di capire in quali condizioni i fossi possono funzionare come ecosistemi naturali, come zone umide o ruscelli, " dice. Sta campionando quello che trova nei fossi lungo la strada in autostrada, agricolo, e aree boschive. "Non sono buone come le zone umide naturali, " lei dice, "ma sono un vero ecosistema."

Cammina lungo una strada di campagna e di solito vedi, dove l'acqua si deposita vicino ai tubi che corrono sotto i passi carrai, piccoli ecosistemi paludosi soleggiati che crescono intorno alle acque piovane. Perché i fossi lungo la strada sono falciati, Clifford dice, sono "mantenuti in questa prima successione, fase senza alberi." Vede erbe come carici di ginestra e aghi, che sono i primi gentrifier del fossato. Una volta che le erbe sono lì, i fossati sostengono le rane, macroinvertebrati, e persino rettili. E data la complessa interazione della specie, stanno facendo un lavoro sull'ecosistema, pure.

Uscendo dalle grondaie, Forchetta dice, l'acqua piovana ha concentrazioni di materia organica disciolta che descrive usando il termine scientifico "banane pazze" - cinque o sei volte i livelli trovati nei fiumi di acque nere della Florida, che sono come il gold standard di alti livelli di materia organica disciolta. Un collega di Clifford che studiava la denitrificazione nei fossati ha scoperto che i fossati rimuovevano notevoli quantità di azoto e fosforo. "Quindi nei fossi e in altri luoghi dove c'è un substrato organico, "Clifford dice, "c'è un'effettiva riduzione degli inquinanti".

La natura prende il nostro ambiente costruito e lo manipola per i suoi fini. Will Wilson, professore associato di biologia, la cui ricerca originale si è concentrata sull'ecologia evolutiva matematica, ha negli ultimi anni rivolto la sua attenzione alle acque piovane e all'ambiente costruito, sviluppando un corso intorno al suo Constructed Climates:A Primer on Urban Environments e proprio quest'anno pubblicando Stormwater:A Resource for Scientists, Ingegneri, e decisori politici. Come Richardson, condanna la prospettiva dell'acqua piovana come qualcosa che devi mettere in tubi o stagni. Preferisce affrontare le acque piovane alle sue numerose fonti, prima che diventi flussi con volume sufficientemente grande da richiedere tubi. Tecniche di bioedilizia:tetti verdi, botti di pioggia, cisterne - aiuterà. "Ogni acro di terra ha bisogno di dire, "Non ho intenzione di esportare acqua piovana in più." Ma le città sono esattamente l'opposto".

Nota che anche la zona umida meglio costruita sarà sopraffatta da più di un pollice o giù di lì di pioggia. L'uragano Matthew era appena passato, cadere più di quattro pollici di pioggia su Durham. Wilson scrollò le spalle. "È la precipitazione. Devi farlo alla fonte. Perché non appena raccogli l'acqua, hai un problema."

Wilson vede l'acqua piovana come una situazione di tutto rispetto. Tetti verdi per catturarlo, botti di pioggia per conservarlo, zone umide per rallentarlo, ma tubi e cisterne per l'acqua piovana e vasche di raccolta per quando ce n'è troppo. Poi, dietro quello, arriva un esercito di dottorandi e scienziati pronti ad analizzarlo. A volte lavorando con la natura, con imprese come la PALUDE o il nuovo laghetto. A volte quasi lavorando contro natura, in luoghi come grondaie e fossati lungo le strade e persino in quelli induriti, canale in pietra del torrente sotto Edens Quad.

"Pensiamo perché li abbiamo costruiti che siano lì solo per scopi utilitaristici, "Forchetta dice, parlando non solo delle sue grondaie e dei fossati di Clifford, ma della PALUDE e dello stagno e di tutti i tipi di ambienti costruiti.

"Ma ci sono un sacco di cose in corso."