El agotamiento de los acuíferos de California por el bombeo excesivo de las aguas subterráneas ha generado un interés creciente en la "recarga gestionada de los acuíferos, "que repone los acuíferos agotados utilizando las aguas superficiales disponibles, como los altos caudales en los ríos, escorrentía de las tormentas invernales, o aguas residuales recicladas. Al mismo tiempo, Existe una creciente preocupación por la contaminación de los suministros de agua subterránea con nitratos de fertilizantes, Tanques septicos, y otras fuentes.

Los investigadores de UC Santa Cruz están abordando ambos problemas con un programa continuo en el Valle de Pajaro, donde han estado implementando y estudiando proyectos de recarga de aguas subterráneas y evaluando métodos para mejorar la calidad del agua a medida que se infiltra en el suelo.

"A medida que intensificamos los esfuerzos de recarga de aguas subterráneas, es importante evitar contribuir a problemas con la calidad del agua. Si ponemos agua de buena calidad en el suelo, diluirá cualquier contaminante que ya esté en el agua subterránea, "dijo Andrew Fisher, profesor de Ciencias de la Tierra y planetarias en UC Santa Cruz.

En un estudio aceptado para su publicación en Investigación del agua , El equipo de Fisher demostró que simplemente agregar una capa de astillas de madera donde el agua se infiltra en el suelo puede eliminar el nitrato del agua al estimular la actividad microbiana en el suelo subyacente. Sarah Beganskas, quien dirigió el estudio como parte de su Ph.D. investigación de tesis, dijo que las astillas de madera proporcionan una fuente de carbono necesaria para desnitrificar las bacterias del suelo.

"Pudimos ver un aumento en la eliminación de nitrato del agua y, al mismo tiempo, aumento de la abundancia de los microbios que llevan a cabo este proceso, ", dijo." Las astillas de madera aumentaron la eliminación de nitratos incluso a velocidades de infiltración rápidas, lo cual es importante porque a menudo se prefieren los sitios de recarga con altas tasas de infiltración ".

Igual de importante es que las astillas de madera son relativamente económicas. "Tiene que ser una tecnología rentable para ser práctica, "Dijo Fisher.

Gestión sostenible de las aguas subterráneas

El programa de investigación de aguas subterráneas de Fisher está produciendo resultados valiosos justo cuando California ha comenzado a impulsar seriamente la gestión sostenible de las aguas subterráneas en todo el estado. Según la Ley de Gestión Sostenible de Aguas Subterráneas (SGMA) aprobada en 2014, Se están estableciendo nuevas agencias en todo el estado para administrar los recursos de agua subterránea.

"Esta es una ventana de oportunidad para que divulguemos algunas de estas ideas y brindemos a las agencias algunas opciones y herramientas que pueden usar, ", Dijo Fisher." California tiene una abundancia de escorrentía. El problema es que no tenemos suficientes lugares para ponerlo en la superficie. Tenemos mucho espacio bajo tierra ".

Fisher y sus estudiantes han estado trabajando con el Distrito de Conservación de Recursos del Condado de Santa Cruz para identificar sitios potenciales para la recarga de aguas subterráneas mediante el mapeo de la escorrentía de aguas pluviales y las condiciones hidrológicas en todo el condado de Santa Cruz y el norte del condado de Monterey. Su análisis identifica sitios con suficiente escorrentía y buenas condiciones para la infiltración de agua en los acuíferos subyacentes. Su informe, junto con mapas y otros datos del proyecto, está disponible en línea.

Beganskas señaló que incluso en un año seco, una sola tormenta intensa puede generar mucha escorrentía. Es más, Muchos estudios climáticos predicen patrones de precipitación más extremos a medida que aumentan las temperaturas globales. Eso significa más años extremadamente húmedos y años extremadamente secos. También significa lluvias más intensas, con más lluvia escurriendo en lugar de empaparse en el suelo.

"Tanto el cambio climático como los cambios en el uso de la tierra, donde el desarrollo crea superficies más impermeables, están impulsando un aumento de la escorrentía. Eso realmente motiva estos esfuerzos para recolectar la escorrentía para recargar los acuíferos, ", Dijo Beganskas.

Recarga de medición neta

Fisher también está trabajando para abordar los desafíos económicos de los proyectos de recarga de aguas subterráneas. Propuso un programa de "medición neta de recarga" para ayudar a los propietarios a recuperar los costos de instalación y operación de cuencas de recarga de agua subterránea en su propiedad. Fue aprobado por la Junta Directiva de la Agencia de Gestión del Agua de Pajaro Valley en 2016 para una prueba de cinco años, y Fisher dijo que espera que el programa pueda servir como modelo para otras regiones que enfrentan desafíos similares.

"Hemos intentado solucionar el problema en varios niveles asociándonos con agencias regionales y colaborando con otros investigadores, ", dijo. Fisher se desempeña como líder del campus para la Iniciativa de Investigación de Sostenibilidad y Seguridad del Agua de la UC (UC Water), que está ayudando a construir colaboraciones y asociaciones para abordar los problemas de gestión del agua.

La investigación sobre la eliminación de nitratos es parte de una colaboración con el microbiólogo Chad Saltikov, profesor y catedrático de microbiología y toxicología ambiental en UC Santa Cruz, con fondos de la Fundación Gordon y Betty Moore. En estudios en curso, los investigadores están comparando la efectividad de diferentes fuentes de carbono como enmiendas del suelo para estimular la remoción de nitratos, y están investigando enfoques similares para abordar otros contaminantes.

"El nitrato es posiblemente el contaminante de las aguas subterráneas más generalizado, así que esa era nuestra principal preocupación, ", Dijo Beganskas." También estamos empezando a buscar otros contaminantes, como el arsénico, que es una preocupación creciente en algunas áreas ".

Fisher dijo que Pajaro Valley ha sido un buen sitio tanto para probar soluciones prácticas como para realizar investigaciones científicas interesantes. El área depende en gran medida de las aguas subterráneas y enfrenta serios problemas debido al bombeo excesivo, incluida la intrusión de agua salada de la costa. Como resultado, los propietarios de tierras y la agencia regional del agua están muy motivados para probar estrategias como la recarga gestionada de acuíferos.

"Y hay buena ciencia por hacer, ", Dijo Fisher." Estos estanques de recarga nos dan un foco sobre los procesos que ocurren cuando el agua se infiltra en el suelo, y nuestros hallazgos nos están ayudando a diseñar estrategias de recarga efectivas ".