Stiamo finendo l'acqua per coltivare il cibo. Cambiamento climatico, la crescita della popolazione e le crescenti richieste di sistemi di acqua dolce stanno mettendo a dura prova le riserve idriche agricole.

Il Centro di Eccellenza CONSERVE, con sede presso la School of Public Health dell'Università del Maryland, sta guidando lo sforzo di sviluppare e adottare soluzioni sicure, strategie di irrigazione alternative che sosterranno la produzione alimentare. Questi includono l'uso di fonti d'acqua non tradizionali come acque reflue trattate avanzate (acqua recuperata), acqua salmastra, e flussi di ritorno.

In un numero speciale della rivista Ricerca ambientale , membri del team del Centro, guidato dalla dott.ssa Amy R. Sapkota presso la School of Public Health dell'Università del Maryland, presenta 15 articoli di ricerca che affrontano come possiamo raggiungere la sicurezza idrica e alimentare e proteggere la salute pubblica in un clima che cambia.

Ecco alcuni punti salienti:

Stiamo finendo le acque sotterranee, quindi dobbiamo trovare fonti alternative.

Livelli delle acque sotterranee nella regione del Medio Atlantico, che è tipicamente visto come ricco d'acqua, sono diminuiti significativamente negli ultimi 15 anni secondo uno studio condotto da Rachel Rosenberg Goldstein e colleghi dell'Università del Maryland. Le loro scoperte richiedono l'esplorazione di fonti d'acqua per l'irrigazione non tradizionali ed evidenziano la necessità di comprendere l'impatto delle richieste di acqua agricola, andamenti climatici e prelievi non agricoli sui livelli delle acque sotterranee.

Le percezioni negative e la mancanza di conoscenza sono i maggiori ostacoli all'accettazione di fonti di acqua irrigua non tradizionali.

Sebbene le fonti di acqua irrigua non tradizionali siano state ampiamente utilizzate in agricoltura per secoli e molti studi ne abbiano dimostrato la sicurezza, Channah Rock dell'Università dell'Arizona e Rachel Rosenberg Goldstein dell'Università del Maryland e colleghi hanno scoperto che permangono preoccupazioni relative alla qualità e alla sicurezza di queste fonti d'acqua.

Uno studio condotto da Kent Messer dell'Università del Delaware e colleghi ha scoperto che i consumatori preferiscono l'acqua piovana raccolta rispetto ad altre fonti di acqua di irrigazione non tradizionali. Un altro studio di questo gruppo ha mostrato che i consumatori che non hanno mai sentito parlare di acqua recuperata sono meno disposti a pagare per i prodotti irrigati con essa, ma inquadrare e marchiare positivamente l'acqua recuperata può migliorare la volontà dei consumatori di acquistare prodotti coltivati ​​con questa fonte d'acqua.

Allo stesso modo, secondo uno studio sugli agricoltori statunitensi condotto dai membri del team CONSERVE presso l'Università del Maryland, la disponibilità degli agricoltori a utilizzare l'acqua per l'irrigazione non tradizionale è aumentata quando erano a conoscenza delle fonti d'acqua non tradizionali, e quando hanno appreso che la qualità dell'acqua di irrigazione non tradizionale era buona quanto o migliore delle attuali fonti d'acqua degli agricoltori.

L'acqua di irrigazione non tradizionale è promettente, ma prima dobbiamo pulirla.

Fonti d'acqua di irrigazione non tradizionali, come acqua bonificata e flussi di ritorno, promettono un uso esteso in agricoltura, ma potrebbero essere necessari ulteriori trattamenti per ridurre i contaminanti microbici e chimici.

Uno studio condotto da Shirley Micallef dell'Università del Maryland e colleghi ha scoperto che i batteri della Salmonella enterica, compresi i ceppi noti per causare malattie umane e ceppi multiresistenti, nelle acque fluviali non trattate della penisola di Delmarva. Un altro studio di Sadhana Ravishankar dell'Università dell'Arizona e colleghi ha scoperto che in Arizona, le acque depurate sono risultate positive per i batteri indicatori fecali e le acque di riflusso sono risultate positive per Salmonella enterica e E. coli shiga-tossigeno O145.

Fonti d'acqua di irrigazione non tradizionali come l'acqua del laghetto non trattata, acqua rigenerata, e produrre l'acqua degli impianti di lavorazione può anche contenere contaminanti chimici, compresi gli erbicidi, antibiotici e stimolanti, che variano stagionalmente secondo uno studio condotto da Amir Sapkota della University of Maryland School of Public Health e colleghi.

Stiamo migliorando nel campionamento e nel trattamento dell'acqua non tradizionale.

Uno studio condotto da Manan Sharma dell'USDA Agricultural Research Service e dai colleghi dell'Università del Maryland Eastern Shore, l'Università del Delaware e l'Università del Maryland descrivono un dispositivo di flottazione di nuova concezione che consente la raccolta di campioni di acque superficiali a una profondità costante proteggendo le cartucce dei campioni dai sedimenti. Un altro studio condotto da Amy Sapkota della School of Public Health dell'Università del Maryland spiega come l'aggiunta di un agente di spegnimento del cloro, tiosolfato di sodio, ai campioni di acqua recuperata durante la raccolta dei campioni consente un conteggio batterico accurato basato sulla coltura senza influire negativamente sui profili batterici generati dai metodi di sequenziamento di nuova generazione.

Kalmia Kniel dell'Università del Delaware e colleghi hanno valutato la filtrazione a sabbia di ferro zero-valente (ZVI) e hanno scoperto che ZVI è una tecnologia in azienda promettente ed economica in grado di trattare l'acqua recuperata in modo tale da soddisfare le linee guida federali raccomandate per l'irrigazione agricola. Manan Sharma dell'USDA Agricultural Research Service e Amy Sapkota della University of Maryland School of Public Health e colleghi hanno anche scoperto che la filtrazione con sabbia ZVI ha ridotto significativamente le miscele di diverse classi di antimicrobici presenti nell'acqua depurata trattata a concentrazioni vicine a quelle rilevate nell'acqua potabile acqua di rubinetto di qualità.

Anche uno studio condotto da Sadhana Ravishankar dell'Università dell'Arizona ha mostrato che l'ozono, in combinazione con antimicrobici di origine vegetale, può rimuovere efficacemente i batteri dall'acqua contaminata e potrebbe essere un'alternativa ai disinfettanti convenzionali attualmente utilizzati per il lavaggio e la lavorazione dei prodotti.

Dobbiamo implementare i criteri giusti per i test sulla qualità dell'acqua.

Le normative statali per l'acqua riciclata sono in genere più rigorose delle normative federali per l'acqua agricola secondo uno studio condotto da Channah Rock dell'Università dell'Arizona e colleghi. Le scoperte, dimostrando che il rischio di malattia da lattuga coltivata con acqua di irrigazione riciclata che soddisfa gli standard a livello statale è inferiore al rischio per la lattuga coltivata con acqua che soddisfa gli standard federali, evidenziare la necessità di rivalutare le attuali linee guida federali per riflettere le pratiche del mondo reale.

Al di là di questa raccolta di documenti di ricerca, il team CONSERVE è attivamente impegnato nella divulgazione e nell'istruzione, collaborando con agricoltori e comunità per facilitare il riutilizzo dell'acqua sicura e cercando modi per applicare i nuovi risultati della ricerca per sostenere le comunità vulnerabili nel Maryland e in tutto il mondo.

Tra le loro iniziative c'è una collaborazione guidata da Hood College e dalla Religious Coalition for Emergency Human Needs nel Maryland. La collaborazione sta aiutando a fornire alle famiglie vulnerabili cibo sano da un orto comunitario irrigato con acqua piovana raccolta sul tetto. I membri del team CONSERVE stanno anche lavorando con i colleghi dell'Arava Institute for Environmental Studies di Ketura, Israele, e gli agricoltori in Cisgiordania per facilitare il riutilizzo sicuro delle acque grigie domestiche per l'irrigazione agricola. Inoltre, il team sta collaborando con scienziati dell'Università Ebraica di Gerusalemme, costruire relazioni con le comunità in paesi con insicurezza alimentare come l'Etiopia e il Nepal per implementare metodi efficaci per coltivare più cibo con meno acqua.