Hace más de 500 años, Leonardo da Vinci esbozó lo que llamó "la turbolenza, "comparando remolinos caóticos sobre el agua que fluye con el cabello humano rizado. Resulta que esos patrones influyen en innumerables fenómenos, desde el arrastre de las alas de un avión y la formación de la mancha roja de Júpiter hasta el susurro de las hojas de los árboles.

Nuevos hallazgos se publicarán el viernes en la revista. Ciencias agregue otro a la lista:la erradicación de un fertilizante contaminante generalizado de los arroyos.

"Ahora podemos calcular un 'límite de velocidad' de turbulencia para la eliminación de nitratos en cualquier corriente, "dijo el autor principal Stanley Grant, profesor de ingeniería civil y ambiental en la Universidad de California, Irvine. "Eso significa que podemos brindar una guía específica sobre cómo adaptar los esfuerzos de restauración para maximizar su remoción y proteger los ecosistemas aguas abajo".

Los científicos saben desde hace mucho tiempo que los fertilizantes cargados con nitratos se escurren de las granjas y las calles de la ciudad hacia los cuerpos de agua, a veces creando "zonas muertas" gigantes a cientos de millas río abajo. La opinión predominante ha sido que las algas hambrientas y las bacterias en el sedimento del fondo controlan la rapidez con la que se pueden eliminar los nitratos.

Pero un equipo internacional de investigadores pensó que la física también podría desempeñar un papel. El agua batida sirve como una especie de escalera mecánica, remolinos de moléculas del contaminante hasta los lechos de los arroyos en un patrón que es una versión vertical de los bocetos de hace mucho tiempo de Leonardo.

Los científicos querían saber cómo afecta esa acción a la eliminación del contaminante. Calcularon la velocidad máxima, o límite de velocidad, a la que la turbulencia mueve el nitrato al sedimento y lo compararon con las mediciones publicadas anteriormente de la remoción de nitrato en 72 arroyos en los Estados Unidos.

"La respuesta depende de cuán contaminada esté la corriente, "dijo el coautor Perran Cook, profesor asociado de química en la Universidad de Monash en Australia. "En arroyos prístinos, la velocidad a la que la turbulencia transporta el nitrato controla la rapidez con la que se elimina. En arroyos contaminados, la opinión predominante es correcta:los procesos dentro del sedimento ganan el día ". En una corriente limpia, el nitrato se elimina cuando las algas y las bacterias del sedimento lo absorben, o, aun mejor, conviértalo en un compuesto de gas inofensivo.

"Es un regalo gigantesco. Los arroyos eliminan gran parte del nitrato que les arrojamos, por lo que ha habido mucho interés en comprender cómo funciona este proceso y cómo puede hacerse más eficiente, "dijo el coautor Fulvio Boano, profesor asociado de hidráulica en el Politecnico di Torino de Italia.

Pero el proceso puede verse abrumado cuando se bombea demasiado contaminante a una vía fluvial, permitiendo que el nitrato fluya a las aguas costeras. Una vez ahí, puede estimular el crecimiento de algas, agotar el oxígeno, y conducir a la formación de áreas gigantes y áridas río abajo, como el área del tamaño de Connecticut frente al delta del río Mississippi en el Golfo de México.

Los resultados del estudio tienen implicaciones importantes para la gestión de la contaminación por nitratos cerca de la fuente, antes de que fluya a ecosistemas sensibles.

"Los mismos cálculos se pueden incluir en los modelos de red de transmisión, lo que permitiría a los investigadores cuantificar mejor los impactos de la contaminación por nitratos a nivel local, escalas continentales e incluso globales, "dijo el coautor Morvarid Azizian, becario postdoctoral en ingeniería civil y ambiental en la UCI.

"Esa es una imagen que enorgullecería incluso a Leonardo, "Añadió Grant.