Hace más de 500 años, Leonardo da Vinci dibujó 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 formaciónde la mancha roja de Júpiter al susurro de las hojas de los árboles.
Nuevos hallazgos que se publicarán el viernes en la revista ciencia agregue otro a la lista: la erradicación de un contaminante fertilizante generalizado de las corrientes.
"Ahora podemos calcular un 'límite de velocidad' de turbulencia para la eliminación de nitrato 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 proporcionar orientación específicasobre cómo adaptar los esfuerzos de restauración para maximizar su eliminación y proteger los ecosistemas aguas abajo "
Los científicos saben desde hace mucho tiempo que los fertilizantes cargados de nitrato se escurren de las granjas y las calles de la ciudad hacia cuerpos de agua, creando a veces "zonas muertas" gigantes a cientos de millas río abajo. La visión predominante ha sido que las algas y bacterias hambrientas en el control de sedimentos del fondoqué tan rápido se puede eliminar el nitrato.
Pero un equipo internacional de investigadores pensó que la física también podría desempeñar un papel. Agitar el agua sirve como una escalera mecánica, girando las moléculas del contaminante hacia las corrientes en un patrón que es una versión vertical de los bocetos de hace mucho tiempo de Leonardo.
Los científicos querían saber cómo esa acción afecta 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 previamente de eliminación de nitrato en 72 corrientes a través delos Estados Unidos.
"La respuesta depende de qué tan contaminada esté la corriente", dijo el coautor Perran Cook, profesor asociado de química en la Universidad de Monash en Australia. "En las corrientes prístinas, la velocidad a la que la turbulencia transporta el nitrato controla qué tan rápido se eliminaEn las corrientes contaminadas, la visión 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 en el sedimento lo absorben o, mejor aún, lo convierten en uncompuesto de gas inofensivo
"Es un regalo gigantesco. Las corrientes 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 hacia las aguas costeras. Una vez allí, puede estimular el crecimiento de algas, agotar el oxígeno y conducir a la formación de áreas áridas gigantes aguas 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 el manejo de la contaminación por nitratos cerca de la fuente, antes de que fluya hacia ecosistemas sensibles.
"Los mismos cálculos se pueden incluir en los modelos de redes de flujo, lo que permitiría a los investigadores cuantificar mejor los impactos de la contaminación por nitratos a escala local, continental e incluso global", dijo el coautor Morvarid Azizian, un investigador postdoctoral en materia civil y ambientalingeniería en UCI.
"Esa es una imagen que haría sentir orgulloso incluso a Leonardo", agregó Grant.
Los fondos para el trabajo fueron provistos por la National Science Foundation y la Oficina del Presidente de la UC Programas e iniciativas de investigación del Multicampus.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Universidad de California - Irvine . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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