In tutta la parte orientale degli Stati Uniti, migliaia di piccole dighe bloccano il flusso d'acqua in torrenti e fiumi, rifacendosi all'epoca coloniale. Originariamente costruito per l'energia e le operazioni di macinazione da coloni o aziende, la maggior parte dei milldam non serve più a scopi umani. Ora, molte di queste dighe inattive vengono rimosse da agenzie governative e private, spinte dalla necessità o dalla speranza di aumentare la sicurezza pubblica, ridurre la responsabilità e migliorare gli habitat acquatici.

Però, viene prestata meno attenzione al fatto che la rimozione delle dighe danneggi la qualità dell'acqua, che è esattamente ciò che il professor Shreeram Inamdar dell'Università del Delaware sta indagando. Come spiega il ricercatore, bloccare l'acqua involontariamente fornisce un vantaggio prezioso. Il suolo a monte della diga si arricchisce di carbonio, che funge da importante filtro dell'azoto, un inquinante chiave nei corsi d'acqua della nostra nazione.

"Questo servizio di filtraggio naturale riduce le concentrazioni di azoto nell'acqua di ruscello, migliora la qualità dell'acqua e consente di risparmiare risorse di conservazione limitate, " disse Inamdar, che ricopre il ruolo di direttore del Water Science and Policy Graduate Program di UD.

Inamdar e colleghi di altre tre istituzioni hanno ottenuto due sovvenzioni dalla National Science Foundation per indagare. Il primo è una sovvenzione NSF-RAPID; il secondo è una sovvenzione regolare del programma NSF Hydrologic Sciences. Le sovvenzioni ammontano a $ 719, 959 con risultati in arrivo nei prossimi due anni.

Nel 1840, più di 65, 000 di queste dighe coprivano gli Stati Uniti orientali. Ora più di 14, 000 dighe documentate si estendono ancora in tutto l'Atlantico centrale e nel solo nord-est. Proprio nel cortile di UD, le dighe siedono pigramente su White Clay Creek dove un tempo operavano tre mulini.

La sovvenzione a risposta rapida si concentra sugli effetti della rimozione della diga sulla qualità delle acque sotterranee ripariali (lungo il fiume) e dei corsi d'acqua in Pennsylvania, che ha il più alto tasso di rimozione di dighe di qualsiasi stato. La rimozione delle dighe potrebbe potenzialmente compromettere questo servizio di filtraggio, che è prezioso per gli ecosistemi, e aumentare il costo della pulizia dei corsi d'acqua. D'altra parte, la rimozione delle dighe potrebbe introdurre un regime delle acque sotterranee più dinamico, come maggiori fluttuazioni dei livelli dell'acqua nei terreni lungo i corsi d'acqua che portano a un potenziale trattamento e rimozione dell'azoto maggiori. Determinare quale di questi due scenari si verifica è l'obiettivo dello studio.

Il team di ricerca trasmetterà i risultati dello studio ai proprietari terrieri e alle agenzie per le risorse naturali, posizionandoli per prendere decisioni più informate sulla rimozione delle dighe e gestire meglio i bacini idrografici. La ricerca di Inamdar si svolge nello spartiacque di Chiques Creek, un affluente del fiume Susquehanna, compreso il Krady Milldam fuori Lancaster, Pennsylvania, che è stato rimosso nel luglio 2018. Lo studente laureato in Scienze e politiche dell'acqua UD Evan Lewis sta eseguendo il campionamento e il monitoraggio.

La seconda borsa di studio di Inamdar integra il premio precedente, indagando su come le dighe esistenti modellano e influenzano il flusso e i regimi di elaborazione dei nutrienti nelle acque sotterranee lungo i corsi d'acqua e nell'acqua del corso d'acqua. Lo studio è il primo del suo genere a indagare in che modo le dighe esistenti influiscono sull'idrologia delle acque sotterranee e sulla qualità dell'acqua.

"Identificheremo i punti caldi della lavorazione dell'azoto immediatamente a monte di queste dighe nei suoli ripariali e nei letti dei corsi d'acqua per determinare l'influenza delle dighe, " disse Inamdar, che lavorerà con la studentessa di dottorato in scienze dell'acqua e politica Ginny Jeppi.

Milldams a testa bassa, una piccola struttura che raccoglie l'acqua e copre la larghezza del fiume o del torrente, alterare i regimi di deflusso sia delle acque superficiali che sotterranee nel torrente e nei terreni ripariali adiacenti. Sia nel Delaware che in Pennsylvania, i ricercatori condurranno esami e misurazioni del flusso per caratterizzare i processi e i cambiamenti in-stream.

"Questi dati saranno integrati per sviluppare un nuovo, accoppiato, modello concettuale per processi fluviali e rivieraschi e regimi di mescolamento a monte di dighe, "Inamdar ha detto. "Queste condizioni erano diffuse per i numerosi corsi d'acqua arginati durante l'era coloniale e post-coloniale. Ma, oggi, persistono ancora nei corsi d'acqua arginati così come nelle aree urbanizzate, reti di streaming disconnesse."

Questa ricerca fornirà anche importanti informazioni sulle condizioni idrologiche e biogeochimiche associate alle acque stagnanti.

Esperienza universitaria

A sostegno di questi progetti NSF, La studentessa universitaria del Wooster College Justine Berina ha mappato l'esistente, milldams violati e rimossi nella regione. È stato sostenuto dal College of Agriculture and Natural Resources Summer Institute, un programma di stage con l'obiettivo di aumentare le minoranze sottorappresentate in agricoltura e scienze. Berina ha mappato i milldams nella contea di New Castle nel Delaware e nella contea di Cecil nel Maryland; ha anche rivisto le mappe esistenti delle dighe delle contee del Kent e del Sussex nel Delaware.

Le posizioni delle dighe storiche sono state identificate dalle mappe storiche della Library of Congress e della UD Library. Ha anche utilizzato le attuali mappe di elevazione LIDAR (Light Detection and Ranging) per identificare le canalizzazioni, i canali che prelevano l'acqua da dietro la diga e la spostano al mulino, associati alle dighe storiche. Questa ricerca ha permesso a Berina di mappare le posizioni delle storiche milldams su Google Maps.

"Queste mappe saranno molto preziose per i progetti NSF per indagare su come queste dighe esistenti e violate influenzano gli ecosistemi dei corsi d'acqua e i paesaggi circostanti, " ha osservato Inamdar.

Al termine delle sue ricerche, Berina ha presentato il suo lavoro al Simposio celebrativo di Undergraduate Research and Service Scholar di UD.