Risco de seca ameaça planícies americanas

A única fonte de água das planícies altas pode esgotar se não houver mudança nas práticas agrícolas

Steve Scott/Shutterstock

Se não houver mudança nas tendências atuais de irrigação nas planícies altas dos Estados Unidos, cerca de 70% da água disponível poderá estar esgotado nos próximos 50 anos.

Por Erin Brodwin

Os fazendeiros do centro-oeste têm dependido do sistema aquífero das planícies altas (High Plains Aquifer System) desde que descobriram a solução para seus severos problemas de seca há quase seis décadas.

O gigantesco reservatório de água subterrânea transformou uma vasta faixa das Grandes Planícies da Dakota do Norte ao Texas em terras cultiváveis.

Nos últimos anos, porém, a exploração do aquífero disparou, levando os cientistas a prever que, salvo se houver uma mudança nas tendências atuais de irrigação, cerca de 70% do recurso hídrico poderá estar esgotado nos próximos 50 anos.

Os cientistas que estudaram o declínio das águas subterrâneas publicaram suas conclusões em 26 de agosto na edição on-line da Proceedings of the National Academy of Sciences. Eles constataram que os agricultores haviam gastado perto de 3% da capacidade do aquífero até 1960 e mais 30% até 2010. No atual ritmo de utilização, estimam eles, outros 39% da água desaparecerão até 2060.

Uma vez esgotado, o aquífero pode levar de500 a 1.300 anos para se reabastecer.

O aprimoramento das tecnologias de irrigação nas próximas duas décadas poderá permitir que os agricultores produzam mais com menos, possivelmente levando a uma redução da exploração das águas subterrâneas. No entanto, o número de lavouras de milho e pastos, que atualmente são responsáveis pelo maior consumo de água nos Estados Unidos, também deverá se multiplicar além de 2040.

Se os fazendeiros concordassem em usar menos água agora eles poderiam garantir o abastecimento futuro, diz o principal autor do estudo David Steward, um professor de engenharia civil na Kansas State University. Isso exigiria um esforço conjunto.

Os pesquisadores calcularam que os agricultores teriam que reduzir o bombeamento do aquífero em cerca de 80% para extrair água a um ritmo que permita o reabastecimento naturalmente pela chuva.

Usando dados coletados pelo Serviço Geológico dos Estados Unidos, Steward e seus colegas mediram a variação do nível de água em todos os 3.025 poços do aquífero no início e no final dos quinquênios entre 1960 e 2010.

Em seguida, eles se basearam nesses padrões para prever o gasto futuro para os períodos de cinco anos entre 2060 e 2110 e compararam esses resultados com os dados da produção de milho e gado compilados anualmente pelo Departamento de Agricultura dos Estados Unidos.

Os pesquisadores descobriram que, embora os fazendeiros estejam utilizando a água de forma mais eficiente, eles também estão destinando cada vez mais terras para essas duas atividades.

Como o milho é uma cultura que envolve um consumo altíssimo de água e o gado se alimenta intensivamente de milho, aumentar as duas produções nessa região constitui um sério risco de esgotamento para o aquífero.

Os americanos e os europeus só começaram a praticar a agricultura nas Grandes Planícies nos anos de 1890, quando o encarecimento das terras associado aos temores de escassez de alimentos e incentivos atraentes do governo, os levou a se instalarem no árido “Grande Deserto Americano”, como era conhecido então. (Hoje a região é denominada High Plains, ou planícies altas.)

Embora soubessem que havia água subterrânea bem embaixo de seus pés, eles não tinham a tecnologia para bombear quantidades significativas para a superfície. Em vez disso, aqueles primeiros agricultores praticavam a aração profunda, que permitia que as raízes dos cereais acessassem a umidade no solo possibilitando o cultivo de plantas capazes de sobreviver às condições áridas.

Mas como a técnica removeu a cobertura de gramíneas nativas que dava sustentação ao solo, a terra ficou vulnerável aos ventos muito fortes da região. Na década de 1930 uma estiagem prolongada levou à formação de enormes tempestades de areia que deixaram as planícies estéreis.

No final dos anos 1950, com o advento do bombeamento de águas subterrâneas e da irrigação por aspersão, os fazendeiros retornaram àquelas terras para cultivar milho e trigo usando o suprimento aparentemente inesgotável do aquífero.

Hoje, sessenta anos depois, essa riqueza está em perigo, diz o professor de ciências agrárias e do solo Harold Mathijs van Es da Cornell University, que não esteve envolvido no estudo. “Precisamos refletir sobre o que está sendo cultivado ali e como está sendo cultivado. Estamo falando do dust bowl” (nome dado à região depois do longo período de tempestades de areia que viveu durante a década de 300, observa ele.

O problema do sobreuso de água não é exclusivo da região das High Plains.

No Vale Central da Califórnia, onde os fazendeiros usam a água que flui da Bacia do Rio Colorado para a irrigação, eles estão aprendendo a produzir mais com menos, porque a água salina da costa oeste começou a infiltrar nas águas subterrâneas em consequência da extração excessiva.

Se os agricultores que utilizam métodos de irrigação eficientes pudessem ser incentivados a plantar culturas menos exigentes em água, a situação poderia ser salva, afirma Samuel Sandoval Solis, professor assistente e especialista em recursos ambientais e hídricos, da University of California em Davis. “A comunidade agrícola está se adaptando”, observa Solis, que também não esteve ligado ao estudo. “De modo geral eles estão mais informados sobre o meio ambiente e isso é bom. As pessoas estão começando a pensar no futuro e a agir de modo proativo”.

Em vez de sugerir que os agricultores se abstenham completamente de acessar o aquífero das High Plains, Steward espera que o estudo incentive as pessoas a encontrar formas mais adequadas de utilizar esse recurso limitado. “Realizamos esse estudo para ajudar as pessoas a planejar o futuro”, declara. “Nós o escrevemos para o agricultor familiar que quer repassar a sua fazenda para as gerações futuras”.
Revista Scientific American Brasil

Aliadas contra o arsênio

Cianobactérias encontradas em lagos podem ser poderosas armas para remover elemento tóxico à saúde humana de ambientes aquáticos. Experimentos revelam potencial de atuação de duas espécies em amostras contaminadas.

Por: Célio Yano

Lago Dom Helvécio, localizado no Parque Estadual do Rio Doce (MG), onde foram coletadas cianobactérias da espécie ‘M. novacekii’ para estudo feito na UFMG. (foto: Fernando Marino/ Wikimedia Commons)

Capazes de absorver arsênio em ambiente aquático, duas espécies de cianobactérias podem se tornar aliadas do homem e ajudar a limpar rios e lagos contaminados com a substância tóxica. O potencial de Microcystis novacekii e Synechococcus nidulans foi descoberto em testes feitos por pesquisadores do Laboratório de Limnologia, Ecotoxicologia e Ecologia Aquática (Limnea), da Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG).

Nos experimentos, soluções com diferentes concentrações de arsênio foram adicionadas a culturas de cianobactérias. As misturas foram então expostas a luz e agitação constante para permitir o crescimento dos microrganismos.

Após nove dias, M. novacekii removeu da água 21% de arsenito (forma de apresentação mais tóxica da substância), em uma solução de 15mg/L do metaloide. Já S. nidulansabsorveu 21% de arseniato (forma da substância mais comum no ambiente, encontrada sobretudo em áreas de mineração), em uma concentração de 0,05 mg/L, quatro dias depois da exposição.

‘Microcystis novacekii’ em imagem de microscopia óptica com aumento de 1.000 vezes. (foto: Fernanda Aires Guedes/ Limnea)

O arsênio é considerado elemento não essencial, ou seja, não tem função fisiológica conhecida em organismos vivos. Devido à semelhança química com o fósforo, pode substituí-lo em determinadas moléculas, modificando sua estrutura e função. Com base em estudos epidemiológicos, a Agência Internacional de Pesquisa sobre Câncero classifica como agente carcinogênico para humanos.

Em ecossistemas aquáticos, o arsênio pode contaminar peixes e moluscos, provocando a morte das espécies mais sensíveis. Devido à bioacumulação, a substância torna-se disponível ainda nas diferentes rotas da cadeia alimentar, passando para níveis tróficos superiores.

A principal fonte de exposição humana ao arsênio, considerado agente carcinogênico, é a ingestão de água contaminada

Análises feitas no fim do ano passado pela Proteste Associação de Consumidoresrevelaram a presença de arsênio em níveis alarmantes em peixes frescos vendidos em São Paulo. De acordo com a instituição, 72,5% das amostras testadas apresentavam a substância em taxa superior à estabelecida por lei.

A principal fonte de exposição humana à substância, no entanto, ainda é a ingestão de água contaminada. Estudos toxicológicos mostram que há risco à saúde quando a concentração de arsênio é superior a 10 µg (microgramas) por litro de água.

Escolha

Cianobactérias são organismos encontrados em solos úmidos, águas marinhas e continentais e em associação com outros organismos, como líquens e plantas aquáticas. Para os testes, os pesquisadores da UFMG – que participam do programaInstituto Nacional de Ciência e Tecnologia em Recursos Minerais, Água e Biodiversidade – coletaram bactérias da espécie S. nidulans em área de mineração do município de Nova Lima (MG). M. novacekii foi retirada do lago Dom Helvécio, no Parque Estadual do Rio Doce (MG).

Cada espécie foi escolhida por um motivo, segundo o ecólogo Francisco Barbosa, coordenador do Limnea. Enquanto S. nidulans é mais fácil de estudar em laboratório, por crescer e se adaptar a diferentes condições de cultivo rapidamente, M. novacekiiraramente é citada na literatura em trabalhos de ficologia. “Isso nos instigou a escolhê-lo como organismo-modelo de novas pesquisas”, diz Barbosa.

Os resultados confirmaram a hipótese de que as cianobactérias podem ser cultivadas em laboratório com o propósito de descontaminar corpos d’água

Os resultados confirmaram a hipótese de que as cianobactérias podem ser cultivadas em laboratório com o propósito de descontaminar corpos d’água. Mas, além disso, os microrganismos podem, segundo o ecólogo da UFMG, servir como bioindicadores.

“Verificamos em nossos estudos que o estado de oxidação trivalente do arsênio é duas ordens de grandeza mais tóxico que o pentavalente”, afirma. “Portanto, avaliar a contaminação ambiental por arsênio total, como é previsto pela legislação sanitária brasileira, pode não ser suficiente para estimar as concentrações seguras do metaloide para a saúde humana e para o meio ambiente.”

“Por causa da capacidade de reconhecer essas formas químicas diferentes e de reagir a elas, pretendemos testar futuramente as cianobactérias como organismo modelo de bioindicação.” No momento são feitos estudos para desvendar o comportamento do arsênio assimilado pela cianobactéria. “Nossa hipótese é que durante o processo de bioacumulação do metaloide pelo microrganismo ocorrem mudanças na substância e possivelmente formas mais tóxicas se transformam em menos tóxicas”, diz Barbosa.

‘Synechococcus nidulans’ em imagem de microscopia óptica com aumento de 1.000 vezes. (foto: Maione W. Franco/ Limnea)

Há cinco anos o Limnea desenvolve testes com o uso de cianobactérias para remoção de poluentes. Grande parte das pesquisas foi feita com M. novacekii, que já se mostrou viável como agente para biorremoção de metais (chumbo e cádmio) e semimetais (arsênio), e como agente de biodegradação de pesticidas, herbicidas e até de hormônios. Estes últimos vão parar em corpos d’água por estarem presentes em produtos como anticoncepcionais.

Célio Yano
Revista Ciência Hoje

Produtos de higiene contaminam o ar de Chicago

Contaminação do ar por compostos químicos de desodorantes, cremes e loções beiram níveis alarmantes

Flickr/Steve G

COMPOSTOS AÉREOS DE CHICAGO: O ar em Chicago tem elevados níveis desiloxanos cíclicos, compostos que podem estar presentes também no ambiente natural da maior fonte de água doce do mundo – os Grandes Lagos.

Por Brian Bienkowski e Environmental Health News

À beira de uma revisão regulatória federal, compostos químicos encontrados em desodorantes, loções e condicionadores de cabelos estão aparecendo no ar de Chicago em níveis que cientistas consideram alarmantes.

Os compostos voláteis – siloxanos cíclicos – estão viajando para locais tão distantes quanto o Ártico, e podem ser tóxicos para a vida aquática.

“Essas substâncias estão simplesmente em todo lugar”, declara Keri Hornbuckle, professora de engenharia da University of Iowa e coordenadora de novo estudo.

As concentrações eram 10 vezes maiores no ar de Chicago que no ar de West Branch, Iowa, e quatro vezes maior que em Cedar Rapids, Iowa.

Hornbuckle explicou que as descobertas são preocupantes porque os compostos são onipresentes e foram detectados em níveis muito mais altos que outros contaminantes ambientes. “Essas são concentrações altas, que estão me preocupando de verdade”, admitiu ela.

Mas não se sabe se inalar esses compostos traz riscos. Não existem estudos medindo a exposição das pessoas ou investigando possíveis riscos de saúde.

No ar de Chicago o composto predominante, conhecido como D5, estava presente em níveis três vezes maiores que os normais de bifenil policlorado (PCB). PCBs são substâncias químicas persistentes, banidos na década de 70. O D5 é mais comumente usado em sabonetes, loções, xampus e condicionadores. 

É provável que os compostos também estejam presentes em altas concentrações no ar de muitas cidades, mas ninguém os pesquisou outros lugares ainda. Os Estados Unidos produzem ou importam entre 91 milhões e 454 milhões de quilos de siloxanos cíclicos todos os anos, de acordo com estimativas da Agência de Proteção Ambiental do país.

Muitas pessoas esfregam esses compostos todos os dias em seus corpos. Eles estão presentes em quase metade dos itens de cuidados pessoais, com até dois terços da massa do produto em alguns casos, de acordo com um estudo de 2008 realizado pelo Departamento de Saúde Pública de Nova York e um estudo de 2009 da Health Canada. Eles são usados nesses produtos porque são inodoros, incolores e suaves ao tato.

O novo estudo não rastreou a origem das substâncias químicas, mas sugere que produtos de cuidados pessoais são uma grande fonte já que o D5 era o composto dominante tanto em amostras de ar doméstico quanto em amostras externas.

Concentrações domésticas de ar nos laboratórios e escritórios da University of Iowa eram de 30 a 75 vezes maiores que as amostras externas de ar da Cedar Rapids e West Branch, e o D5 compunha 97% da massa de amostras internas. 

“É com base na população”, explica Rachel Yucuis, estudante de mestrado da University of Iowa e principal autora do novo estudo. “E em lugares fechados você tem tanto os produtos pessoais no meio quanto os que as pessoas estão usando, em um espaço concentrado”.

À noite, níveis de siloxanos cíclicos eram cerca de 2,7 vezes maiores que durante o dia, o que provavelmente se deve a mudanças na atmosfera ao anoitecer, pondera Yucuis.

De acordo com a EPA, o D4 – usado em polidores, detergentes, selantes, adesivos e plásticos – é tóxico para a vida selvagem. Estudos laboratoriais anteriores descobriram que o composto era tóxico para certas espécies – pequenas trutas arco-íris e pulgas d’água – em concentrações que são esperadas no ambiente.

Além disso, o D4 provoca tumores, problemas reprodutivos, alterações no tamanho de órgãos e age como um estrogênio fraco em estudos com animais de laboratório. O D5 provocou mudanças nos sistemas nervoso, hepático e imune de animais de laboratório.

O D4 e o D5 não são atualmente regulados em qualquer local do mundo. Mas a EPA anunciou no ano passado que avaliaria se o D4 deve ser regulado sob o Toxic Substances and Control Act. No entanto, a agência está menos preocupada com concentrações no ar externo do que com os riscos a criaturas aquáticas, explicou um porta-voz da EPA por email.

O potencial de acúmulo e toxicidade de siloxanos cíclicos são debatidos por cientistas e representantes da indústria.

Tanto o D4 quanto o D5 são “seguros para a saúde humana e o ambiente quando usados da maneira planejada”, respondeu por email Karluss Thomas, diretor sênior do Silicones Environmental, Health and Safety Center do Conselho Americano de Química.

Ele declarou que níveis mais altos dos compostos em locais como Chicago não são motivo de preocupação porque não há evidência de que afetem humanos.

Mas um painel científico da Comissão Europeia que revisou dados existentes sobre o D4 concluiu em 2006 que estava “incapaz de avaliar os riscos a consumidores quando o D4 é usado em cosméticos”.

“Apesar do tamanho do dossiê enviado pela indústria para avaliação, é lamentável que o documento em questão não tivesse informações/dados significativos sobre a real exposição de consumidores ao D4”, escreveu o painel.

Na última década, de acordo com estudos sobre siloxanos cíclicos, o D5 substituiu o D4 em cosméticos.

Oficiais de saúde da Califórnia expressaram preocupação com esse crescimento no uso de D5, declarando em 2007 que “[o D5] tem potenciais impactos na saúde pública” e “foi medido em várias espécies aquáticas em concentrações de partes por milhão, e parece ter uma longa meia-vida em humanos. Portanto, a persistência do D5 no ambiente e em tecidos humanos e animais é uma preocupação”.

Como os químicos se acumulam em criaturas aquáticas não é bem compreendido.

Thomas citou estudos de vida selvagem em Minnesota e na Europa mostrando que animais no topo das cadeias alimentares tinham menores concentrações que animais no final.

Outra pesquisa, porém, mostra que os compostos estavam se acumulando nas cadeias alimentares do Lago Mjosa da Noruega e no Estuário Humber da Inglaterra, de acordo com um trabalho de Michael McLachlan e colegas da Universidade de Estocolmo.

McLachlan explicou que os compostos têm uma estrutura estranha que torna difícil compreendê-los, mas declarou que a maioria dos cientistas afirma que estão se acumulando. “A maioria dos químicos padrão acaba em sedimento”, observou ele. “No entanto, com siloxanos cíclicos, uma porção muito menor acaba em sedimento e uma porção muito maior se acumula nos peixes”.

Com níveis elevados no ar de Chicago, é possível que a vida selvagem na maior fonte de água doce do mundo – os Grandes Lagos – fique contaminada com eles, o que ainda não foi analisado, lembrou Hornbuckle. Laboratórios ao longo da região dos Grandes Lagos estão avaliando maneiras de medir os compostos de acordo com um estudo realizado em 2010 pela Environment Canada sobre contaminantes emergentes nos Grandes Lagos

Siloxanos cíclicos viajam o mundo. Leva cerca de duas semanas para que o D4 e o D5 se degradem na atmosfera. “O ar pode circundar o globo inteiro em uma semana”, explicou McLachlan.

Em 2011, pesquisadores canadenses amostraram o ar de 20 locais do mundo todo – incluindo cinco no Ártico – e encontraram os compostos em todos os lugares. De acordo com McLachlan, no inverno, quando há menos luz do sol para destruir as substâncias químicas, o Ártico tem um pico. Pesquisadores também descobriram que usinas de tratamento de água e esgoto estão altamente contaminadas com eles.

“Eles [os siloxanos cíclicos] são muito diferentes se comparados a outros contaminantes químicos do ambiente”, explicou McLachlan. “Estamos apenas começando a entender como eles se comportam”.

Este artigo foi originalmente publicado em Environmental Health News, uma fonte de notícias publicada pela Environmental Health Sciences, uma empresa de mídia sem fins lucrativos.

Scientific American Brasil