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07-08-2017 : Análise

O problema do nitrogênio: por que o aquecimento global está piorando as coisas?

Novas pesquisas mostram que o aumento nas precipitações e no clima extremo devido à mudança climática aumentará a contaminação por nitrogênio dos rios e de outras massas de água. Estes achados apontam para a urgência de reformar a agricultura para reduzir drasticamente o uso de fertilizantes nitrogenados.

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Proliferação de algas no lago Saint Clair em julho de 2015. O lago é flanqueado a oeste pela cidade de Detroit, em Michigan, e a leste por terras agrícolas canadenses. NASA/NOAA

Uma lição dolorosa do nosso tempo é aprender que as coisas das quais dependemos para tornar nossas vidas mais confortáveis também podem nos matar. Nossa dependência dos combustíveis fósseis é um exemplo claro disso, agora que enfrentamos a catástrofe da mudança climática em câmera lenta. Mas também somos dependentes do nitrogênio que há nos fertilizantes que nos alimentam, e agora parece que a combinação da mudança climática com a contaminação por nitrogênio está multiplicando as possibilidades de destruição do mundo que nos rodeia.

Um novo estudo publicado na Science prevê que a mudança climática aumentará em média 19% a quantidade de nitrogênio que vai parar nos rios e em outros cursos d’água dos Estados Unidos durante o que resta deste século –e muito mais em áreas muito afetadas, especialmente na bacia do rio Mississippi-Atchafalaya (até 24%) e no nordeste (até 28%). Isso sem contar os prováveis aumentos nas entradas de nitrogênio provenientes de uma agricultura mais intensiva ou do crescimento da população humana.

Em vez destas previsões, a pesquisadora da Universidade de Stanford (Stanford University), Eva Sinha, e seus coautores usaram apenas os dados históricos dos escoamentos de nitrogênio resultantes das tormentas nas últimas décadas, registradas pela U.S. Geological Survey. A partir deles, e supondo que não haja nenhuma alteração na quantidade de nitrogênio despejada no meio ambiente, calcularam quanto nitrogênio adicional seria filtrado dos campos agrícolas e arrastado rio abaixo apenas pelos fenômenos meteorológicos extremos e pelo aumento nas precipitações totais previsto na maioria dos cenários da mudança climática. A conclusão final é a de que “as mudanças antecipadas nos futuros padrões de precipitação acarretarão por si só importantes e contínuos aumentos nos fluxos de nitrogênio em termos de bacia hidrográfica no final do século caso não haja alteração no cenário atual”.

Os lagos e outros corpos de água doce enfrentam agora a proliferação de algas azuis tóxicas que se alimentam da contaminação por nitrogênio.

Mas o cenário atual já apresenta problemas, mesmo sem a mudança climática. A tendência das manchetes tem sido focar na “zona morta” do Golfo do México produzida pelo nitrogênio que passa pelo Mississipi proveniente dos campos de milho da região setentrional do meio-oeste. (A National Oceanic and Atmospheric Administration anunciou na semana passada que a “zona morta” deste ano é a maior de todos os tempos.) Mas o problema já é muito mais grave, comenta a principal autora, Anna M. Michalak, também de Stanford, citando uma série de incidentes recentes causados pela contaminação por nitrogênio. No verão passado, por exemplo, uma proliferação de algas de 85 km2 levou a Flórida a declarar estado de emergência em quatro condados. Outra, no ano passado, obrigou a suspender a pesca de caranguejos ao longo de metade da costa do estado de Washington, e afetou outras pescarias mais ao sul, chegando ao México.

O efeito combinado da mudança climática e da contaminação por nitrogênio também é evidente nos cursos de água internos, segundo Hans Paerl, ecologista aquático do Institute of Marine Sciences da Universidade da Carolina do Norte (University of North Carolina). No passado, os esforços de limpeza de lagos e outras massas de água doce conseguiam obter melhorias significativas somente tentando combater a contaminação por fósforo, proveniente também dos fertilizantes. Mas agora eles enfrentam habitualmente a proliferação de algas azuis tóxicas (ou cianobactérias), alimentadas pela contaminação por nitrogênio. Este problema está piorando, como argumentaram Paerl e seus coautores em um estudo do ano passado, pelas temperaturas mais altas e o aumento das precipitações associados à mudança climática. Segundo eles, os esforços dos gestores da qualidade da água para proteger o fornecimento de água podem não funcionar no futuro porque a mudança climática acrescenta muitas incertezas novas quanto à hidrologia, à estratificação e à dinâmica dos nutrientes.

Estas algas tóxicas estenderam-se assustadoramente nas últimas décadas, segundo Paerl. Uma dessas proliferações na extremidade ocidental do lago Erie obrigou a cidade de Toledo, em Ohio, a cortar temporariamente o fornecimento de água a 500 mil moradores em 2014. A mesma coisa aconteceu no lago Taihu da China em 2007, deixando 2,3 milhões de pessoas sem água. A ameaça à saúde humana não era teórica. As toxinas de algas azuis na água potável de um centro de diálise no Brasil causaram 76 mortes por insuficiência hepática aguda em um incidente ocorrido em 1996. Essas toxinas também causaram danos hepáticos nas crianças que bebem água da barragem das Três Gargantas da China. Nos Estados Unidos, um estudo realizado em 2015 encontrou evidências do florescimento de algas azuis em 62% dos 3.100 condados dos EUA examinados e concluiu que estas florações estavam “significativamente relacionadas ao risco de morte por doença hepática não alcoólica”.

Em suma, o problema com o nitrogênio é evidente inclusive em solos. O nitrogênio atmosférico −proveniente de explorações agrícolas e pecuárias intensivas, centrais elétricas, tráfego rodoviário e outras fontes− é depositado agora em todos os lugares, tornando os solos mais férteis. O efeito paradoxal disto é a redução da diversidade vegetal pelo deslocamento de espécies nativas adaptadas a solos pobres em nutrientes. Um estudo realizado no ano passado em Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) examinou mais de 15 mil florestas, bosques, pradarias e matagais nos Estados Unidos e descobriu que um quarto deles já ultrapassou os níveis de nitrogênio associados à perda de espécies. Os pesquisadores ainda não sabem como o nitrogênio e a mudança climática irão afetar a diversidade de plantas, mas em um experimento em um hábitat seco do sul da Califórnia, o nitrogênio acrescentado, junto com as mudanças nos padrões de precipitações, provocou o deslocamento de uma comunidade de arbustos nativos para pastos não nativos.

Os agricultores estão perfeitamente conscientes de seu protagonismo no desastre que está em andamento. Na Europa, eles conseguiram reduzir significativamente o uso de nitrogênio sem diminuir a produtividade durante o último quarto de século devido aos limites impostos pela União Europeia. Até agora, os Estados Unidos vêm apostando em uma abordagem voluntária, com resultados irregulares. Mas quando a cidade de Des Moines, em Iowa, demandou os condados agrícolas da montante do rio há dois anos pelo custo do equipamento necessário para eliminar os restos de nitrogênio em seu sistema de fornecimento de água potável, muitos agricultores captaram os sinais de alarme. (Um tribunal federal encerrou finalmente o processo no começo deste ano).

“Eu nunca tinha visto tanta predisposição para participar em um programa de conservação como este”, diz Nick Goeser, edafólogo e diretor da Soil Health Partnership. O problema rebate nos agricultores em parte porque a aplicação de fertilizantes nitrogenados representa até a metade dos custos de uma fazenda e eles, logicamente, prefeririam que o investimento proporcionasse um rendimento maior, em vez de que fosse levado rio abaixo. Eles reconhecem que os resíduos de nitrogênio estão contaminando sua própria água potável, comenta Goeser, como também notaram os efeitos da mudança climática em seus cultivos.

A água flui de uma fazenda no Tennessee após uma tormenta. Cientistas apontam que as chuvas alimentadas pelo clima poderiam aumentar em 19% o escoamento de nitrogênio para os cursos d’água nos Estados Unidos. TIM MCCABE/USDA

A Soil Health Partnership, que combina o financiamento dos agronegócios com o assessoramento técnico do Environmental Defense Fund e da Nature Conservancy, trabalha para difundir três soluções para o problema do nitrogênio: o uso de cultivos de cobertura fora de época, para reduzir o escoamento que é inevitavelmente gerado quando os campos permanecem descobertos durante o inverno; cultivos de semeadura baixa ou direta; e a “gestão avançada de nutrientes”, ou o que Goeser descreve como nitrogênio de “alimentação com colher” na quantidade certa e na hora exata que a planta precisa.

Mas nada disso é tão simples quanto parece. O uso de cultivos de cobertura, por exemplo, “faz uma diferença incrível, com uma melhoria de 60-80% no escoamento,” aponta Goeser. No entanto, é caro e pode diminuir o rendimento do milho ou da soja no ano seguinte se não for bem feito pelo agricultor. A resiliência só começa a melhorar diante de fenômenos meteorológicos extremos como inundações ou secas e, portanto, só é produtivo depois de três a cinco anos. Mas no meio-oeste dos Estados Unidos, comenta Goeser, 60% da superfície em hectares são operados sobre uma base de um ano de arrendamento, o que significa que os agricultores não têm incentivos para investir na saúde da terra no longo prazo. Menos de 5% deles plantam cultivos de cobertura.

Gestão avançada de nutrientes implica passar a aplicação de fertilizantes do outono para a primavera, sem aplicá-los de uma só vez na primavera, mas em pequenas doses ao longo da estação, com sensores que indiquem exatamente de quanto nitrogênio uma seção específica do campo precisa. Mas o equipamento de 30 metros de altura, necessário para trabalhar com um cultivo em crescimento, é caro.

Entre as soluções de longo prazo que estão sendo propostas encontram-se os cereais modificados geneticamente, que fixam o nitrogênio da atmosfera, e a carne cultivada em laboratório.

A ameaça da mudança climática e a contaminação por nitrogênio poderiam em breve exigir a introdução de mudanças muito mais drásticas na agricultura. Entre as soluções de longo prazo propostas pelos pesquisadores da Universidade de Vitória (University of Victoria), em um complemento ao novo estudo na Science, encontram-se as seguintes: cereais geneticamente modificados para fixar o nitrogênio da atmosfera, e carne cultivada em laboratório para reduzir o rebanho mundial de 1,5 bilhão de cabeças de gado para uma população de apenas 30 mil, que seriam utilizados como doadores de células-tronco. Segundo os coautores, a mudança climática implica que a redução necessária no uso de nitrogênio agrícola no vale do rio Mississipi não será de 32%, como propõe agora a U.S. Environmental Protection Agency, mas quase do dobro.

O desafio será ainda maior nos países em vias de desenvolvimento, sobretudo na Ásia. A equipe de pesquisa, liderada pela Stanford, identificou três fatores de risco que tornam uma área mais vulnerável aos efeitos cumulativos da contaminação por nitrogênio e da mudança climática: grandes escoamentos de nitrogênio (principalmente por causa da agricultura), uma alta taxa de precipitação atual e um grande aumento previsto nas precipitações devido à mudança climática.

O leste, o sul e o sudeste asiáticos enfrentam o maior perigo, com a Índia sendo particularmente vulnerável “porque apresenta os três fatores de risco em mais de dois terços de sua área… e tem uma das populações de crescimento mais acelerado”. Os pesquisadores observam que a população desta região “depende em grande medida do fornecimento de águas de superfície”. Mas com a mudança climática multiplicando a taxa de escoamento de nitrogênio, talvez sua água torne-se cada vez menos potável.

Fé de erratas, 8 de agosto de 2017: Uma versão anterior deste artigo atribuía a Nick Goeser a afirmação de que os agricultores reconhecem que o escoamento de nitrogênio está envenenando sua água potável. Goeser não usou a palavra “envenenando”.

 

 

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Richard Conniff

SOBRE O AUTOR
Richard Conniff é um escritor premiado da National Magazine, cujos artigos apareceram nas revistas Time, Smithsonian, The Atlantic, National Geographic e outras publicações. É autor de vários livros, incluindo The Species Seekers: Heroes, Fools, and the Mad Pursuit of Life on Earth. Em artigos anteriores para a Yale Environment 360, escreveu sobre o preço dos serviços ecossistêmicos e sobre os novos avanços que podem ajudar a produzir culturas alimentares capazes de resistir às alterações climáticas.