Quando si tratta di migliorare le acque della baia di Chesapeake, un ricercatore della Penn State Harrisburg suggerisce di adottare una prospettiva a lungo termine. Come geologo, Jennifer Sliko, professore a contratto di Scienze della Terra e delle Geoscienze presso la Scuola di Scienze, Ingegneria, e Tecnologia, è abituato a studiare la terra nel contesto di migliaia di anni. Ma per la Baia, al momento sta parlando solo di decenni.

Sliko e la collega Shirley Clark, professore di ingegneria ambientale, stanno guidando un gruppo di studenti universitari e laureati per studiare l'impatto dei ripristini dei corsi d'acqua sulla baia, il più grande estuario del mondo e una delle principali risorse ittiche ed ecologiche. La baia è stata afflitta dalla scarsa qualità dell'acqua che ha devastato l'ecosistema della zona.

La Pennsylvania ne ha circa 86, 000 miglia di ruscelli, molti dei quali portano alla Baia. Sliko ha detto che per riparare la Baia, l'idea generale è stata quella di riparare i corsi d'acqua che vi riversavano l'acqua. Un modo per farlo è attraverso attività di ripristino dei corsi d'acqua come la stabilizzazione degli argini dei corsi d'acqua o la creazione di zone umide. Queste misure aiutano le specie che vivono dentro e intorno a un ruscello, ridurre l'erosione degli argini e migliorare la qualità dell'acqua.

"Le domande guida alla base della nostra ricerca sono chiedersi se i ripristini dei flussi, che sono piuttosto costosi, stanno effettivamente pulendo l'acqua che scende alla Baia, e stiamo utilizzando i nostri sforzi nel miglior modo possibile per ripristinare il flusso in modo efficace a lungo termine, " ha detto Sliko.

Ha spiegato che mentre queste pratiche di restauro sono state testate su una scala a breve termine, tipo 10 anni, lei e i suoi studenti stanno valutando se il restauro sarà efficace o meno "in 30, 40, o 50 anni lungo la strada."

"Stiamo esaminando diversi restauri e confrontando la loro efficacia, e anche l'età della restaurazione, cosa spesso trascurata, " ha detto Sliko.

Durante l'estate 2018 Sliko, Clark, e i loro studenti—Elizabeth Bell, Larissa Ogora, Jeremy Rickett, Sarah Ryan e Rachel Smolinski—hanno studiato diversi corsi d'acqua principalmente nello spartiacque del fiume Susquehanna, vicino al campus universitario e anche nella contea di Lancaster. Questa prossima estate, Sliko prevede di espandere la ricerca a più flussi.

In un ruscello che è stato ripristinato circa 20 anni fa, il gruppo ha riscontrato un calo della qualità dell'acqua e sta cercando di determinare cosa si può fare per assicurarsi che il ripristino sia sostenibile a lungo termine.

"Questo restauro è in atto dagli anni '90, e il miglioramento della qualità dell'acqua è leggermente diminuito. È possibile che l'uso del suolo sia cambiato, quindi forse le persone nell'area circostante non aderiscono ad alcuni degli standard ambientali più rigorosi, " Ha detto Sliko. "Questo amplifica la necessità della nostra ricerca; dobbiamo guardare queste cose in senso longitudinale, non solo una volta».

Il progetto è stato in gran parte finanziato attraverso il programma Multi-Campus Research Experience for Undergraduates Students (MCREU) del Penn State College of Engineering, consentendo al gruppo di collaborare con docenti e utilizzare i laboratori presso University Park.

Nel campo, fanno alcune analisi nel flusso, e quindi riportare i campioni d'acqua ai laboratori per ulteriori test.

"Osserviamo diversi parametri di salute del flusso, come l'ossigeno disciolto, PH, torbidità (torbidità dell'acqua), salinità, " Ryan, uno studente laureato in controllo dell'inquinamento ambientale, disse.

Al laboratorio Penn State Harrisburg, testano l'azoto e il fosforo nell'acqua. Gli studenti universitari svolgono anche attività di laboratorio presso l'University Park, dove testano diversi tipi di metalli, azoto e fosforo nel suolo.

"Dal momento che non abbiamo la possibilità di esaminare numerosi metalli pesanti qui al college, abbiamo usufruito della collaborazione di REU, " Ha detto Sliko. "È stata una buona opportunità per gli studenti di essere esposti alle risorse nel campus e presso l'University Park e c'è potenziale per future collaborazioni, anche."

Il consenso del gruppo è che c'è valore in ampi restauri che ricollegano il torrente alla sua pianura alluvionale, l'area di terra adiacente a un ruscello o fiume. Più crei una connessione naturale del torrente con la terra, migliore è il rendimento del flusso, secondo Sliko.

"Questi ampi restauri sono i più efficaci, " ha detto Sliko. "Tuttavia, devi anche considerare le politiche di uso del suolo nello spartiacque e i fattori esterni, ad esempio se hai un impianto di scarico che scarica in un ruscello o un agricoltore che scarica acqua ricca di sostanze nutritive. Le politiche che regolano ciò che viene scaricato nei flussi potrebbero svolgere un ruolo più importante rispetto ai ripristini dei flussi stessi".

Sliko ha aggiunto che i restauri ampi sono anche utili perché forniscono un luogo di stoccaggio per l'acqua delle inondazioni.

"Più si spiana, abbattere edifici o strade o parcheggi, l'acqua non può penetrare nel terreno. Scorre sulla terra, scarica in un ruscello e crea più inondazioni, " ha detto. "Ampie restauri, mentre più costoso, sono più efficaci nel ridurre le inondazioni".

Uno sforzo comunitario

Uno dei flussi testati dal gruppo si trova presso la comunità di pensionati Masonic Village a poche miglia dal campus di Elizabethtown, Pennsylvania. Nel 2008, in collaborazione con diverse organizzazioni locali, il villaggio ha completato un ampio restauro ripariale di una porzione del Conoy Creek situato lungo la sua proprietà. Il progetto ha rimosso secoli di sedimenti carichi di sostanze nutritive e ripristinato 3, 200 piedi della pianura alluvionale del torrente, compresa la ricostruzione dell'ambiente umido esistente tra il 300 e il 5, 000 anni fa.

Clark, che sta collaborando con Sliko al progetto di ricerca, spiegato, "Tanto tempo fa, questa zona non si è allagata così tanto perché non stavamo costruendo così vicino al torrente. I residenti sono entusiasti del restauro perché permette alla natura di rallentare l'acqua, ne impregniamo un po' nel terreno, ricostituire le acque sotterranee, e persino, con questa vasta banca di alberi e cespugli, ci vuole molta più energia per far passare l'acqua, quindi rallenta l'acqua e l'onda di piena si abbassa sempre di più finché alla fine non torna negli argini."

At Conoy Creek, the group collected samples and conducted their tests upstream and downstream of the restoration. They are trying to determine if the water quality improves, or at least stays the same. They collected water samples for lab analysis, did bacterial analysis, and collected sediment; they also measured for dissolved oxygen, another indicator of water health.

Sliko said that future research involves looking at insects that live in the water as another indication of stream health.

"It's the start of a great project, " Smolinski, an environmental pollution control graduate student, aggiunto. "We looked at six streams and it makes us a little more curious about more streams and if there are other things we can learn."

Ogora, a civil engineering senior, said that she was fascinated by the results.

"You would think that the stream had been fixed by the restoration, and the water would be improved, " said Ogora. "This research answered the first question, but opened up so many others."