Vi har slut på vatten för att odla mat. Klimatförändring, befolkningstillväxt och ökande krav på sötvattensystem anstränger jordbrukets vattenförsörjning.

CONSERVE Center of Excellence, baserad på University of Maryland School of Public Health, leder arbetet med att utveckla och anta säkra, alternativa bevattningsstrategier som kommer att upprätthålla livsmedelsproduktionen. Dessa inkluderar användningen av icke-traditionella vattenkällor som avancerat renat avloppsvatten (återvunnet vatten), bräckt vatten, och returflöden.

I ett specialnummer av tidskriften Miljöforskning , teammedlemmar från centret, ledd av Dr. Amy R. Sapkota vid University of Maryland School of Public Health, presentera 15 forskningsartiklar som tar upp hur vi kan uppnå vatten- och livsmedelssäkerhet och skydda folkhälsan i ett föränderligt klimat.

Här är några höjdpunkter:

Vi har slut på grundvatten så vi måste hitta alternativa källor.

Grundvattennivåer i mitten av Atlanten, som vanligtvis ses som vattenrik, har minskat markant under de senaste 15 åren enligt en studie ledd av Rachel Rosenberg Goldstein och kollegor vid University of Maryland. Deras resultat kräver utforskning av icke-traditionella bevattningsvattenkällor och belyser behovet av att förstå effekterna av jordbrukets vattenbehov, klimattrender och icke-jordbruksuttag på grundvattennivåer.

Negativa uppfattningar och bristande kunskap är de största hindren för att acceptera icke-traditionella bevattningsvattenkällor.

Även om icke-traditionella bevattningsvattenkällor har använts i stor utsträckning inom jordbruket i århundraden och många studier har visat deras säkerhet, Channah Rock från University of Arizona och Rachel Rosenberg Goldstein från University of Maryland och kollegor fann att det finns kvarstående oro relaterade till kvaliteten och säkerheten hos dessa vattenkällor.

En studie ledd av Kent Messer från University of Delaware och kollegor fann att konsumenter föredrar skördat regnvatten framför andra icke-traditionella bevattningsvattenkällor. En annan studie från denna grupp visade att konsumenter som aldrig har hört talas om återvunnet vatten är mindre villiga att betala för produkter som bevattnas med det, men positivt inramning och branding av återvunnet vatten kan förbättra konsumenternas vilja att köpa produkter som odlas med denna vattenkälla.

Liknande, enligt en studie av amerikanska bönder från CONSERVE-teammedlemmar vid University of Maryland, bönders vilja att använda icke-traditionellt bevattningsvatten ökade när de var kunniga om icke-traditionella vattenkällor, och när de fick veta att kvaliteten på icke-traditionellt bevattningsvatten var lika bra som eller bättre än böndernas nuvarande vattenkällor.

Icke-traditionellt bevattningsvatten är lovande men vi måste rengöra det först.

Icke-traditionella bevattningsvattenkällor, som återvunnet vatten och returflöden, lovar utökad användning inom jordbruket, men ytterligare behandlingar kan vara nödvändiga för att minska mikrobiella och kemiska föroreningar.

En studie ledd av Shirley Micallef från University of Maryland och kollegor fann Salmonella enterica-bakterier, inklusive stammar som är kända för att orsaka människors sjukdom och multiresistenta stammar, i obehandlat flodvatten på Delmarvahalvön. En annan studie från Sadhana Ravishankar vid University of Arizona och kollegor fann att i Arizona, återvunna vatten testade positivt för fecal indikatorbakterier och returflödesvatten testade positivt för Salmonella enterica och shiga-toxigen E. coli O145.

Icke-traditionella bevattningsvattenkällor som obehandlat dammvatten, återvunnet vatten, och producerar processvatten kan också innehålla kemiska föroreningar, inklusive herbicider, antibiotika och stimulantia, som varierar säsongsmässigt enligt en studie ledd av Amir Sapkota från University of Maryland School of Public Health och kollegor.

Vi blir bättre på att ta prover och behandla icke-traditionellt vatten.

En studie ledd av Manan Sharma från USDA Agricultural Research Service och kollegor från University of Maryland Eastern Shore, University of Delaware och University of Maryland beskriver en nyutvecklad flotationsanordning som tillåter insamling av ytvattenprover på ett konsekvent djup samtidigt som provpatronerna skyddas från sediment. En annan studie som leds av Amy Sapkota vid University of Maryland School of Public Health förklarar hur tillsatsen av ett klordämpningsmedel, natriumtiosulfat, till återvunna vattenprover under provtagning möjliggör en exakt kulturbaserad bakterieräkning utan att negativt påverka bakterieprofiler som genereras av nästa generations sekvenseringsmetoder.

Kalmia Kniel från University of Delaware och kollegor utvärderade nollvalent järn (ZVI) sandfiltrering och fann att ZVI är en lovande och billig teknologi på gården som kan behandla återvunnet vatten så att det uppfyller de rekommenderade federala riktlinjerna för jordbruksbevattning. Manan Sharma från USDA Agricultural Research Service och Amy Sapkota från University of Maryland School of Public Health och kollegor fann också att ZVI-sandfiltrering avsevärt minskade blandningar av flera klasser av antimikrobiella ämnen som fanns i behandlat återvunnet vatten till koncentrationer nära de som upptäcktes i dricksvatten. kranvatten av hög kvalitet.

En studie ledd av Sadhana Ravishankar vid University of Arizona visade också att ozon, i kombination med växtbaserade antimikrobiella medel, kan effektivt ta bort bakterier från förorenat vatten och kan vara ett alternativ till konventionella desinficeringsmedel som för närvarande används för tvättning och bearbetning av produkter.

Vi måste implementera rätt kriterier för testning av vattenkvalitet.

Statliga regler för återvunnet vatten är vanligtvis strängare än federala regler för jordbruksvatten enligt en studie ledd av Channah Rock vid University of Arizona och kollegor. Resultaten, som visar att risken för sjukdom från sallad som odlas med återvunnet bevattningsvatten som uppfyller standarder på statlig nivå är lägre än risken för sallad som odlas med vatten som uppfyller federala standarder, betona behovet av att omvärdera nuvarande federala riktlinjer för att återspegla verkliga praxis.

Utöver denna sammanställning av forskningsartiklar, CONSERVE-teamet är aktivt engagerat i uppsökande och utbildning, samarbeta med bönder och samhällen för att underlätta återanvändning av säkert vatten och söka sätt att tillämpa nya forskningsrön för att stödja utsatta samhällen i Maryland och över hela världen.

Bland deras initiativ finns ett samarbete som leds av Hood College och Religious Coalition for Emergency Human Needs i Maryland. Samarbetet hjälper till att förse utsatta familjer med hälsosam mat från en gemensam trädgård som bevattnas med regnvatten från tak. CONSERVE-teammedlemmar arbetar också med kollegor på Arava Institute for Environmental Studies i Ketura, Israel, och bönder på Västbanken för att underlätta säker återanvändning av hushållens gråvatten för jordbruksbevattning. Dessutom, teamet samarbetar med forskare vid hebreiska universitetet i Jerusalem, bygga relationer med samhällen i matosäkra länder som Etiopien och Nepal för att implementera framgångsrika metoder för att odla mer mat med mindre vatten.