A prima vista, le scintillanti acque della costa meridionale della California sembrano sane. Ma un'immersione più profonda nella composizione chimica dell'acqua rivela alti livelli di alghe e bassi livelli di ossigeno.

I circa 23 milioni di persone che vivono lungo la costa da Tijuana, Messico, a Santa Barbara, California, produrre tonnellate di liquami ogni giorno. Quelle acque reflue vengono trattate da impianti di trattamento delle acque per rimuovere alcune delle sostanze chimiche potenzialmente dannose e quindi scaricate in profondità sotto la superficie dell'oceano.

Ma anche dopo che è stato trattato, il liquame contiene ancora azoto. E gli esperti avevano supposto che, perché il liquame viene iniettato così in profondità sotto la superficie, circa 50 metri, o 164 piedi, quando raggiunse la superficie dell'acqua, l'azoto rimanente sarebbe sufficientemente diluito da non causare gravi conseguenze negative.

Ma in un nuovo studio, I ricercatori dell'UCLA hanno scoperto che l'azoto nelle acque reflue trattate sta guidando una massiccia crescita di alghe oceaniche e la perdita di ossigeno, che probabilmente avrà effetti duraturi sull'ecosistema della regione. Dal 1997 al 2000, Per esempio, la crescita di microscopiche alghe marine chiamate fitoplancton è stata del 79% superiore a quella che sarebbe stata senza l'azoto proveniente dai liquami umani nelle acque lungo la costa dalla penisola della Baja California a Santa Barbara.

Il problema si verifica in gran parte perché l'acqua dolce proveniente dalle acque reflue è meno densa dell'acqua di mare in cui viene iniettata, che fa risalire le acque reflue in superficie, dove vive il fitoplancton. Il fenomeno è accentuato da una forte risalita lungo la costa, un processo in cui freddo, l'acqua ricca di sostanze nutritive sale in superficie per sostituire l'acqua spinta via dal vento. Il fitoplancton utilizza l'azoto per crescere, e l'eccesso di azoto dalle acque reflue fa sì che il fitoplancton cresca a un tasso molto più alto del naturale, un processo chiamato eutrofizzazione.

Quando il fitoplancton si decompone, consumano ossigeno dall'acqua, lasciando zone dell'oceano con scarso ossigeno dove è difficile per gli animali marini sopravvivere. Il fenomeno è stato osservato principalmente a causa del deflusso da ambienti agricoli, ma lo studio dell'UCLA è uno dei primi a dimostrare che il problema potrebbe verificarsi a causa dei rifiuti prodotti dalle persone che vivono nelle città.

"L'idea che una grande città su una costa esposta a forti correnti possa subire l'eutrofizzazione è molto nuova, " ha detto James McWilliams, l'autore principale dello studio, Louis B. Slichter Professore di Geofisica e Fisica Planetaria dell'UCLA e membro dell'Istituto UCLA per l'Ambiente e la Sostenibilità.

Diverse agenzie raccolgono campioni chimici delle acque costiere della California meridionale su base stagionale, rendendolo tra gli ecosistemi costieri meglio monitorati al mondo. Quindi i ricercatori sapevano che la chimica dell'oceano stava cambiando, e il cambiamento era causato da una combinazione di acque reflue umane, emissioni di diossido di carbonio, e il risveglio che si verifica ogni primavera ed estate, alimentando le fioriture di fitoplancton.

Ma gli scienziati non erano stati in grado di dire quali proporzioni dei cambiamenti fossero state causate da ciascuno di questi fattori.

Nel nuovo studio, McWilliams e il suo team districano l'impatto di ciascuno dei vari effetti, scoprendo che il 97% dell'azoto aggiunto all'oceano da fonti umane proviene dalle acque reflue. I ricercatori hanno creato un modello al computer per ricostruire le quantità di nutrienti locali dai fiumi, acque reflue e precipitazioni che finiscono nell'oceano, e spiegare come i complessi processi oceanici e atmosferici influenzano il modo in cui quei nutrienti influenzano la chimica dell'acqua.

Per confermare l'accuratezza del modello, i ricercatori hanno confrontato i loro risultati con osservazioni sul campo e misurazioni satellitari dello stesso periodo di tempo.

I ricercatori hanno eseguito il modello in due scenari:uno che assumeva condizioni naturali senza aggiunta di azoto e uno che includeva azoto dalle acque reflue, fiumi e l'atmosfera. Confrontando le due simulazioni, i ricercatori hanno scoperto che ci sarebbe metà della quantità di fitoplancton se l'inquinamento umano fosse rimosso.

Fayçal Kessouri, un ricercatore post-dottorato UCLA, ha condotto lo studio; altri autori sono dell'Università di Washington, la National Oceanic and Atmospheric Administration e il Southern California Coastal Water Research Project.

Lo studio potrebbe ispirare raccomandazioni per migliorare il trattamento dell'azoto nella gestione dei rifiuti umani. Però, secondo Daniele Bianchi, un assistente professore UCLA di scienze atmosferiche e oceaniche e coautore dello studio, un ostacolo al miglioramento delle pratiche attuali è che gli attuali trattamenti delle acque reflue per rimuovere l'azoto dalle acque reflue sono molto costosi. Ha detto che il miglioramento dei sistemi di riutilizzo delle acque reflue o l'utilizzo di alghe per rimuovere i prodotti chimici potrebbero essere opzioni meno costose.

Sono attualmente in corso ulteriori ricerche per capire come l'eutrofizzazione stia influenzando la vita marina della California meridionale.

Lo studio è pubblicato sulla rivista Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze .