Il cambiamento climatico sta intensificando gli effetti del deflusso dei fertilizzanti

Questo articolo è stato ripubblicato da The Midwest Center for Investigative Reporting ed è stato pubblicato in collaborazione con USA OGGI. Leggi l'articolo originale.

Situata nel cuore del granaio americano, la contea di Champaign, Illinois, aiuta a soddisfare la domanda nazionale di mais e semi di soia, alimentando al contempo uno degli impatti più insidiosi del cambiamento climatico:il deflusso di fertilizzanti.

Ogni anno, gli agricoltori applicano tonnellate di fertilizzante azotato alle vaste distese di colture che ricoprono il paesaggio pianeggiante di Champaign.

Poiché la pioggia trasporta il fertilizzante inutilizzato nel vicino fiume Spoon, stimola la crescita di alghe tossiche a valle.

I nutrienti in eccesso fluiscono con le acque dallo Spoon in una serie di fiumi più grandi fino a scaricarsi nel Golfo del Messico, alimentando un'enorme zona morta in cui nessuna vita può sopravvivere.

La devastazione ambientale, l'aumento delle fioriture e una zona morta in costante crescita, è stata ben documentata per decenni.

Ma i cambiamenti nel modo in cui cade la pioggia, come spiegato in un anno USA TODAY indagine, hanno posto le basi per un peggioramento delle cose, credono ora molti scienziati. Il riscaldamento globale sta portando più precipitazioni in generale, e più acquazzoni in particolare, nelle stesse regioni degli Stati Uniti che coltivano la maggior parte delle colture americane dipendenti da fertilizzanti.

La contea di Champaign, che ha una delle maggiori quantità di eccedenza di azoto della nazione, è ground zero per questo impatto.

USA OGGI e Indaga sul Midwest ha analizzato i dati sulle precipitazioni primaverili e i livelli di azoto tra il 2014 e il 2020 nel fiume Spoon. L'analisi ha rilevato che i tipi di eventi piovosi estremi resi più comuni da un pianeta in fase di riscaldamento causano un deflusso di fertilizzanti tre volte superiore rispetto ad altri eventi piovosi e contribuiscono a una quota smisurata di esso nei corsi d'acqua.

I media hanno scelto la contea di Champaign a causa dei suoi alti tassi di eccedenza di azoto per le colture di mais, la numero tre nella nazione, e perché è uno dei pochi luoghi relativamente pochi in cui l'US Geological Survey tiene traccia della concentrazione di azoto spartiacque per un periodo di più anni.

L'azoto nel cucchiaio è aumentato 42 volte durante quelle sette primavere che il governo federale lo ha monitorato. Trentasei dei picchi si sono verificati dopo una pioggia, quando il fertilizzante si attacca alle particelle di terreno e scivola via dai campi agricoli e nel fiume.

A volte, però, le piogge sono arrivate così veloci e abbondanti che decine di migliaia di libbre di fertilizzante azotato si sono riversate nel fiume e hanno fatto salire i livelli.

Le tre tempeste più pesanti hanno scaricato un terzo di tutto l'azoto durante questo periodo di tempo nel fiume Spoon.

I risultati rispecchiano uno studio più ampio condotto da diversi ricercatori che hanno scoperto che le forti piogge attraverso il bacino del fiume Mississippi hanno contribuito anche a un terzo dell'azoto irrigato nel Golfo del Messico. Questa forte pioggia si verifica in soli nove giorni all'anno.

Tra le conseguenze più sorprendenti del deflusso di fertilizzanti, la zona morta del Golfo abbraccia le coste della Louisiana e del Texas e ha reso inabitabili circa 6.330 miglia quadrate di acqua, secondo recenti misurazioni della National Oceanic and Atmospheric Administration.

La fioritura delle alghe galleggianti si è espansa e si è contratta negli ultimi 35 anni, ma supera costantemente l'obiettivo fissato dall'Hypoxia Task Force dell'Agenzia per la protezione ambientale degli Stati Uniti. L'attuale media quinquennale è quasi tre volte superiore all'obiettivo.

Ma non è solo il Golfo del Messico. Il deflusso di fertilizzanti devasta fiumi e laghi in tutto il paese. Contamina l'acqua potabile, danneggia la vita acquatica e fa ammalare sia le persone che gli animali domestici. Ha decimato la popolazione di lamantini in Florida e ha imbrattato la Chesapeake Bay nel nord-est.

Alcuni tipi di fioriture di alghe, come i cianobatteri, causano infezioni respiratorie, sanguinamento gastrointestinale e vomito e sono responsabili di almeno 321 visite al pronto soccorso negli Stati Uniti solo tra il 2017 e il 2019, secondo uno studio dei Centers for Disease Control and Prevention. In tutto il mondo, circa 60.000 persone ogni anno vengono avvelenate dalle fioriture di alghe.

Anche le fioriture  emettono metano, un gas serra che esacerba il riscaldamento globale. L'EPA ha recentemente scoperto che le emissioni delle fioriture potrebbero aumentare dal 30 al 90 percento nel prossimo secolo.

È un ciclo di feedback devastante. Le fioriture di alghe contribuiscono al riscaldamento globale, che aumenta le precipitazioni, che poi esacerba il deflusso dei fertilizzanti.

In Illinois, il numero di giorni con almeno due pollici di pioggia è aumentato di circa il 40% nell'ultimo secolo, secondo la valutazione climatica dello stato del 2021. E si prevede che la primavera, quando molti agricoltori applicano fertilizzanti, registrerà alcuni dei maggiori aumenti di precipitazioni entro la fine di questo secolo, secondo la valutazione.

Allo stesso tempo, gli agricoltori hanno utilizzato sempre più fertilizzanti. Solo tra il 1960 e il 1980, il suo utilizzo sui migliori raccolti della nazione è triplicato, da 7,5 tonnellate applicate annualmente a 23,7 milioni di tonnellate. Da allora quei livelli si sono aggirati intorno al punto più alto.

Moltiplica ciò che accade nella contea di Champaign per le centinaia di comunità agricole negli Stati Uniti e nel bacino del fiume Mississippi in particolare.

Uno dei "segnali più forti" del cambiamento climatico è l'aumento dell'intensità delle precipitazioni, ha affermato Trent Ford, climatologo statale dell'Illinois. E una delle sue maggiori sfide è l'aumento del deflusso di fertilizzanti, ha affermato.

Nonostante i problemi, c'è poca regolamentazione governativa sull'applicazione e la gestione dei fertilizzanti. A differenza dei pesticidi, gli agricoltori possono utilizzare tutto il fertilizzante che vogliono e non devono subire multe o sanzioni per il superamento delle quantità sicure.

Regolamentare l'applicazione di fertilizzanti chimici e letame sarebbe difficile, ha affermato Richard Cruse, professore di agronomia alla Iowa State University. "Dovresti controllare praticamente ogni acro coltivato", ha detto.

I tentativi del governo di fare proprio questo sono stati costantemente contrastati da gruppi agricoli come l'American Farm Bureau Federation.

Nel frattempo, le misure volontarie per ridurre il deflusso, come la semina di colture di copertura, hanno tardato a prendere piede.

In Illinois, gli agricoltori hanno piantato un totale di 1,4 milioni di acri di colture di copertura nel 2019, ma ci vorranno altri 20,7 milioni di acri in combinazione con altre pratiche di gestione per raggiungere gli obiettivi a lungo termine di riduzione dei nutrienti dell'EPA, secondo il rapporto biennale dello stato .

"Non sono nell'ordine di grandezza che dobbiamo vedere per avere effettivamente un cambiamento", ha affermato Catie Gregg, specialista in agricoltura presso la Prairie Rivers Network senza scopo di lucro dell'Illinois. "Allora questo è ulteriormente complicato dal cambiamento climatico".

Più fertilizzanti, più problemi

Alla fine di giugno, l'agricoltore della contea di Champaign Ann Swanson ha osservato le nuvole di pioggia che si accumulavano oscuravano il cielo.

Ha imprecato.

Swanson, che gestisce una fattoria biologica di 10 acri che coltiva pomodori, peperoni e zucca, sapeva che la pioggia in arrivo avrebbe segnato un disastro per i suoi raccolti.

La sorpresa che è caduta su gran parte dell'Illinois centrale quella settimana ha generato tornado e ha posto fine bruscamente agli eventi all'aperto. Ha anche inzuppato l'area metropolitana Champaign-Urbana con 5,1 pollici di pioggia.

Ann Swanson, manager di Hendrick House Farms in un campo che normalmente avrebbe piante dappertutto. Le inondazioni all'inizio della stagione hanno danneggiato il raccolto. Foto di Darrell Hoemann, Investigate Midwest.

Secondo l'Illinois State Water Survey presso l'Università dell'Illinois a Urbana-Champaign, si tratta di mezzo pollice sopra la quantità media di precipitazioni della zona per l'intero mese.

L'acquazzone ha causato lo sviluppo di macchie batteriche nella maggior parte dei 2.000 pomodori di Swanson, terminando la stagione in anticipo.

"Semplicemente non ti aspetti tanta pioggia oltre giugno", ha detto Swanson. "È stato davvero deludente."

Swanson non si trova nello spartiacque del fiume Spoon, quindi qualsiasi fertilizzante in eccesso dalla sua fattoria defluisce invece nel fiume Kaskaskia. Ma Swanson impiega una serie di pratiche agricole per garantire che i nutrienti rimangano nel suo terreno.

All'inizio di ogni stagione, ha detto Swanson, campiona il suo terreno per vedere quanti nutrienti ha già e regola di conseguenza il suo uso di fertilizzanti. Invece di scaricarlo tutto all'inizio della stagione di crescita, lo applica a poco a poco man mano che crescono i suoi raccolti.

Se le previsioni del tempo mostrano forti precipitazioni, attenderà condizioni più asciutte in modo che le colture possano assorbire la maggior parte dei nutrienti.

"Questo è esattamente il motivo per cui il 'condimento laterale' è generalmente più efficiente, perché stai alimentando il raccolto con il cucchiaio durante la stagione di crescita, invece di mettere questo enorme grumo all'inizio della stagione o prima ancora che inizi la stagione", ha affermato Kelsey Griesheim, una studentessa laureata ricercatrice presso il dipartimento di scienze naturali e risorse ambientali dell'Università dell'Illinois.

Swanson utilizza anche colture di copertura. Piantate in bassa stagione, quando i campi sono generalmente spogli, le colture di copertura possono migliorare la struttura del suolo, rendendolo più simile a una "spugna", ha detto Gregg. La spugna assorbe l'acqua in eccesso e le sostanze nutritive e migliora anche la salute generale del terreno.

"Con il cover cropping", ha detto Swanson, "voglio assicurarmi di rimettere quei nutrienti nel terreno in modo da non esaurirli costantemente di nutrienti anno dopo anno".

Peperoni salutari alle Hendrick House Farms. Le inondazioni all'inizio della stagione hanno danneggiato il raccolto. Foto di Darrell Hoemann, Investigate Midwest

Ma Swanson è un'eccezione.

Molti agricoltori applicano fertilizzanti come copertura contro forti piogge, ha affermato Cruse, professore alla Iowa State University. È un modo economico per garantire il massimo da ogni raccolto, ha affermato, ma può esacerbare il problema del deflusso.

"È come una polizza assicurativa", ha detto Cruse. "I fertilizzanti costano, ma non averne abbastanza per ottimizzare la resa, costa ancora di più."

Secondo i dati compilati dai ricercatori della Iowa State University, i raccolti di mais nella sola contea di Champaign avevano una media di 31 milioni di libbre di azoto in più rispetto al necessario ogni anno durante il decennio terminato nel 2019.

Questa è la terza quantità di eccedenza di azoto più alta della nazione per il mais, che è una delle colture più dipendenti dai fertilizzanti.

Tossico e costoso

Circa 350 miglia a nord della contea di Champaign, Erika Balza conosce in prima persona le conseguenze tossiche e costose del deflusso incontrollato di fertilizzanti.

Quando la madre di due figli si è trasferita nella casa del suo nuovo marito nella contea rurale di Kewaunee, nel Wisconsin, fuori Green Bay, quasi dieci anni fa, ricorda che lui li aveva avvertiti di non bere l'acqua.

"Ci puoi fare la doccia, ci puoi fare il bucato, fare funzionare la lavastoviglie, ma qui non puoi bere l'acqua", ricorda che le disse.

Il motivo:il letame usato come fertilizzante nei vicini campi agricoli si infiltra nel pozzo della sua famiglia dopo la pioggia, ha detto Balza. L'acqua è risultata più volte positiva ai batteri coliformi.

È una situazione particolarmente pericolosa per Balza a causa del suo sistema immunitario compromesso dal cancro al seno metastatico al quarto stadio.

Ma non è l'unico problema.

Un giorno nel 2016, ha detto Balza, ha acceso la lavastoviglie prima di andare a letto al piano di sopra. Quando apriva il rubinetto per lavarsi i denti, l'acqua sgorgava marrone e odorava di letame. I test hanno rivelato batteri di mucca ed E. Coli.

Il Dipartimento delle risorse naturali del Wisconsin e una donazione di un agricoltore hanno coperto il costo di oltre $ 13.000 per l'installazione di un nuovo pozzo per far scorrere l'acqua a casa sua. Ma Balza ha dovuto acquistare lei stessa una nuova lavastoviglie da $ 700 dopo che l'incidente ha rovinato quella vecchia.

Questi barattoli contengono acqua marrone prelevata da un rubinetto nella contea di Kewaunee che i ricercatori hanno legato allo spargimento di letame in un campo vicino nel 2016. Il terreno del campo e l'acqua della casa condividevano le stesse firme per i contaminanti fecali. Foto per gentile concessione del Dipartimento per la conservazione della terra e dell'acqua della contea di Kewaunee

Anche con il nuovo pozzo, ha detto, la sua acqua mostra ancora segni di batteri coliformi ed E. coli, oltre a livelli elevati di nitrati.

Balza ha affermato che manca la supervisione degli agricoltori che applicano il letame.

"Se ne è andato con uno schiaffo sul polso", ha detto dell'agricoltore che secondo lei era responsabile del ballottaggio.

Gli impianti di trattamento delle acque delle comunità sono a rischio tanto quanto i singoli pozzi.

A solo mezz'ora di auto a est di Champaign, nella vicina contea di Vermilion, l'impianto di trattamento delle acque superficiali Aqua Illinois pulisce l'acqua potabile del Lago Vermilion, servita a circa 38.000 persone.

I nitrati nella fornitura sono un problema stagionale, ha affermato il manager dell'impianto, David Cronk.

In primavera, quando alcuni agricoltori applicano fertilizzanti e un periodo dell'anno in cui si prevede uno dei maggiori aumenti delle precipitazioni a causa dei cambiamenti climatici, la concentrazione di nitrati può essere compresa tra 12 e 13 milligrammi per litro prima che l'acqua venga trattata, ha affermato. . Il limite federale è di 10 mg/L.

Negli anni '90, quando i livelli di nitrati hanno superato il limite federale, ai residenti è stata data acqua in bottiglia, ha detto Cronk. Così, nel 2000, è stata installata un'unità di scambio ionico da 4 milioni di dollari per filtrare l'acqua.

Cronk ha detto che la sua pianta lavora con gli agricoltori, quindi impiegano i metodi migliori per garantire che i nitrati non entrino nell'acqua.

“Questa è la tua difesa principale, onestamente. Siamo l'ultima difesa", ha detto Cronk. “Stiamo rendendo la tua acqua sicura da bere qui. Ma cosa sta facendo per il resto del bacino del fiume Mississippi? Sta ancora andando lì."

Un altro problema che le comunità di tutto il paese devono affrontare a causa del deflusso sono le fioriture di alghe tossiche nei laghi e negli stagni.

TJ McCloud e Chris Hoffman, preparano una soluzione di argilla bentonitica per il trattamento di uno stagno ad Arlington Heights, Illinois. Foto di Ignacio Calderon, indaga sul Midwest

Ava Boswell, responsabile dei servizi ambientali presso McCloud Aquatics, una società di gestione dei laghi con sede nell'Illinois settentrionale, ha affermato che i cianobatteri, un tipo di alga tossica, sono diventati più frequenti in alcune aree agricole o aree con un forte sviluppo urbano nell'Illinois.

Sebbene le alghe verdi regolari siano state trovate più comunemente dall'azienda rispetto ai cianobatteri, le alghe verdi possono anche privare i pesci di ossigeno se il lago o lo stagno non vengono trattati, ha affermato.

Sebbene la diminuzione della qualità dell'acqua che hanno visto potrebbe essere dovuta a un aumento generale delle fioriture di alghe, Boswell ha affermato che potrebbe anche essere attribuita a una maggiore frequenza dei test.

"Debole, sfocato e sottofinanziato"

I tentativi di regolare l'applicazione di fertilizzanti e il deflusso hanno incontrato una forte resistenza da parte del settore agricolo.

Questa sfida è resa ancora più difficile, ironia della sorte, dal Clean Water Act del 1972. Anche se l'agricoltura è stata a lungo identificata come una principale fonte di inquinamento delle acque, la legge fondamentale della nazione esclude esplicitamente i suoi scarichi dalla regolamentazione.

Di conseguenza, gli sforzi per affrontarlo sono stati "deboli, sfocati e sottofinanziati", ha scritto un ricercatore della Vanderbilt University di nome J.B. Ruhl nel 2000, e l'intensa attività di lobby da parte di gruppi di aziende agricole ha impedito che i regolamenti venissero emanati.

È quello che è successo nel 2014, quando l'amministrazione Obama ha cercato di definire in modo più ampio quali acque fossero protette dall'atto in una mossa che gli agricoltori hanno definito un superamento. Temevano che il governo avrebbe cercato di regolare i loro canali di irrigazione, stagni e persino pozzanghere.

L'American Farm Bureau Federation ha risposto lanciando una campagna #DitchtheRule che ha definito lo sforzo un "accaparramento di terre".

Secondo il Center for Responsive Politics, anche gli uffici statali delle fattorie e altri gruppi che rappresentano gli agricoltori si sono uniti all'azione. Nel 2015, l'American Farm Bureau Federation ha speso 2,8 milioni di dollari in attività di lobbying su questioni che includevano le norme sull'acqua pulita.

L'EPA ha risposto al fuoco con la sua campagna chiamata #DitchtheMyth per combattere quella che chiamava "disinformazione". Altre tattiche che ha impiegato, ha poi scoperto l'Ufficio per la responsabilità del governo, hanno violato una legge contro la propaganda segreta.

Alla fine, la regola è svanita.

Pochi anni prima di quella battaglia, nel 2011, l'EPA aveva avvertito che metà dei corsi d'acqua statunitensi aveva livelli di azoto medio-alti e che le violazioni dell'acqua potabile da nitrati erano raddoppiate negli otto anni precedenti.

L'agenzia ha emesso questo avviso in quella che è nota come la "promemoria Stoner" e ha proposto che gli stati riducano tali livelli concentrandosi su diverse aree, compreso l'uso di fertilizzanti agricoli.

Ma, un decennio dopo, l'Illinois e le sue parti interessate stanno ancora attuando un piano per ridurre il deflusso.

"Stai cercando di influenzare il cambiamento su circa 22 milioni di acri di terreno coltivato che è gestito da circa 72.000 agricoltori indipendenti, e questo è un grande miglioramento", ha affermato Trevor Sample, che coordina l'implementazione della strategia di riduzione della perdita di nutrienti dell'Illinois per l'EPA statale.

L'EPA statale è uno dei numerosi partner nello sforzo in corso per ridurre il deflusso. Altri includono il Dipartimento statale dell'agricoltura e l'Illinois Farm Bureau.

I gruppi hanno preso a cuore il memo Stoner, ha affermato Lauren Lurkins, direttore della politica ambientale dell'Illinois Farm Bureau. "Ora siamo fermamente nel mezzo dell'attuazione della nostra strategia di una sfida ambientale molto complessa."

Charles Meier, un legislatore repubblicano, ha affermato che la maggior parte degli agricoltori sta già facendo del proprio meglio per lasciare l'ambiente migliore per la prossima generazione.

"Un agricoltore non vuole nemmeno pagare per il fertilizzante che finirà per lavarsi e per lisciviare nell'acqua", ha detto. "Vogliamo mantenere il fertilizzante nel terreno."

Intervenire

Ci sono segnali che alcuni programmi governativi stanno prendendo piede.

In Illinois, il programma Fall Covers for Spring Savings offre uno sconto assicurativo di $ 5 per ogni acro di colture di copertura iscritto. Durante la stagione di crescita 2019-20, lo stato ha avuto finanziamenti per 50.000 acri.

L'assegnazione è stata riempita appena una settimana dopo l'apertura.

La scorsa stagione, l'assegnazione è stata raggiunta in 12 ore, con ulteriori 130.050 acri che erano stati richiesti, secondo il rapporto biennale dello stato. Ora, il programma raddoppierà il suo limite di acri, secondo l'EPA statale.

Oltre a trattenere il fertilizzante, le colture di copertura possono migliorare la quantità di cibo prodotta da un'azienda agricola. Le aziende agricole che hanno utilizzato colture di copertura per almeno cinque anni consecutivi potrebbero aspettarsi un aumento del tre percento della produzione di mais e di circa il cinque percento della produzione di soia, secondo il programma Sustainable Agriculture Research and Education, sostenuto dal Dipartimento dell'agricoltura degli Stati Uniti.

Ann Williams, rappresentante dello stato democratico in Illinois e presidente del comitato statale per l'energia e l'ambiente, ha affermato che molti nella comunità agricola si stanno adattando mentre vedono questi vantaggi.

"Nonostante gli impatti sul clima, ha benefici per i loro raccolti, per i loro profitti", ha affermato. "È allora che sei davvero in grado di argomentare con forza che l'adozione dell'implementazione non è solo nel migliore interesse della comunità e del mondo in generale, ma nel tuo migliore interesse economico".

Ma l'attuazione di tutte le pratiche di gestione necessarie in agricoltura può essere costosa:circa 789 milioni di dollari all'anno per ridurre l'azoto e il fosforo negli obiettivi a lungo termine, secondo il rapporto biennale dello stato.

"La realtà è che affrontare e mitigare i danni causati dalla crisi climatica richiederà un'azione aggressiva e sostenuta a lungo termine a tutti i livelli di governo", ha affermato Williams. "Penso che ci vorrà una combinazione di istruzione (e) più risorse allocate alla comunità agricola".

Il momento di agire è ora, ha affermato Gregg di Prairie Rivers Network, altrimenti sarà ancora più difficile adattarsi.

"Mentre vediamo il tempo cambiare, sta diventando più difficile arrivare dove vogliamo andare", ha detto. "Non c'è davvero il momento perfetto per provare qualcosa di nuovo, ma questo è qualcosa che sta peggiorando."