Brasilien har mer sötvatten än något annat land, men denna resurs minskar på grund av klimatförändringarna, stigande konsumtion och otillräcklig behandling, bland andra faktorer. Värre, Brasiliens floder är alltmer förorenade på grund av bristen på korrekt markanvändningsplanering.

Jordbruk och urbanisering är de främsta bovarna, tätt följt av gruvdrift. Även om gruvdrift upptar en liten andel av Brasiliens territorium, det har en enorm inverkan på vattenkvaliteten, enligt en litteraturöversikt av en grupp forskare publicerad i Journal of Environmental Management .

Granskningen leddes av Kaline de Mello, en biolog vid University of São Paulos Institute of Biosciences (IB-USP). Mello stöds av São Paulo Research Foundation—FAPESP.

Forskare anslutna till Federal Universities of the ABC (UFABC), Minas Gerais (UFMG) och São Carlos (UFSCar) i Brasilien och University of Massachusetts (UMass Amherst) och Oregon State University (OSU) i USA deltog också.

Denna studie är den första som ger en rikstäckande översikt av markanvändningens inverkan på vattenkvaliteten. "Det mesta av forskningen ger prognoser om effekterna av förändringar i markanvändningen på mängden tillgängligt vatten och inte på vattenkvaliteten. Vi siktar på att se hur vattenkvaliteten kommer att se ut om 30 år från nu, " sa Ricardo Hideo Taniwaki, en professor vid UFABC och en medförfattare till den publicerade artikeln.

Författarna utvärderade effekterna av alla möjliga framtidsscenarier, allt från värsta till bästa tänkbara scenarier för effekterna av förändringar i markanvändningen på vattenkvaliteten samtidigt som klimatförändringar beaktas.

Omfattande undersökning

Analysen var uppdelad i etapper. Först, efter att ha samlat in markanvändnings- och markdata från plattformen Mapbiomas, forskarna observerade bevarandet av inhemsk vegetation och omfattningen av aktiviteter som potentiellt påverkar vattenkvaliteten, särskilt jordbruk, bete, skogsbruk (skogsbruk), gruvdrift och urbanisering.

"Nästa, vi separerade fältstudierna som bedömde effekterna av aktiviteten i fråga på närliggande floder i de olika brasilianska biomerna, ", sa Mello. De parametrar som användes för att mäta vattenkvaliteten inkluderade fekala bakterier, sediment, kväve, fosfor, tungmetaller, och andra föroreningar.

Det andra steget visade att nedbrytningen varierar beroende på den skala eller dimension som används för att utvärdera den och att detta bör beaktas när bevarandeåtgärder planeras. Markanvändningens effekter på vattenkvaliteten utvärderas i en eller alla av följande rumsliga dimensioner:vid vattenprovtagningsplatsen, i strandvegetationen och i hela avrinningsområdet. "Avrinningsanalys tycks bäst återspegla den övergripande vattenkvaliteten, sa Taniwaki.

Den tidsmässiga dimensionen involverar nederbörd och andra säsongsvariationer, såsom temperatur. "Detta är viktigt i samband med klimatförändringarna, ", sa Taniwaki. "Tyngre nederbörd och längre torka förväntas. I avsaknad av bästa jordbrukspraxis, flodföroreningarna kommer att öka."

Till sist, artikeln diskuterar matematiska modeller som förutsäger framtida vattenkvalitet. "Vi lyfter fram modeller som finns tillgängliga i Brasilien som kan användas för att simulera effekten av positiva och negativa åtgärder, samt de uppgifter som krävs för att göra det, sa Mello.

Påverkan efter jordart

Betesmark och odlingsmark står för 28,8 % av territoriet och finns huvudsakligen i biomen Cerrado (42 % av den totala) och atlantiska regnskogen (62 %). "I områden med betesmarker, jordpackning av djur påverkar vattenupptaget. Ytavrinningen ökar, och det gör också mängden förorenat vatten som kommer in i bäckar och floder när det regnar, sa Mello.

Jordbruksaktiviteter påverkar också avrinningsdynamiken och ökar mängden föroreningar som kväve, fosfor och andra kemikalier i vattendrag. "Det är värt att komma ihåg att Brasilien är en av världens största konsumenter av konstgödsel och jordbrukskemikalier, som har en betydande inverkan på ytvatten och grundvatten, sa Mello.

I stadsområden, det finns två huvudproblem. "Marken är nästan helt förseglad och ogenomtränglig av betong och asfalt, så att avrinning med föroreningar av alla slag inklusive tungmetaller kommer ut i vattendragen när det regnar, och Brasilien har få dagvattenbehandlingsprogram, ", sa Taniwaki.

Även om stadsområden bara upptar 0,6 % av Brasiliens landmassa, städer är stora orsaker till försämring av vattenkvaliteten på grund av orenat avloppsvatten, som fyller floder med fekala bakterier, organiskt material och andra föroreningar. Cirka 48 % av befolkningen är inte ansluten till ett hushållsavloppsnät, och endast 10 % av de största städerna behandlar mer än 80 % av det hushålls- och industriavfall de samlar in.

Gruvdrift upptar också en liten andel av territoriet men har en enorm lokal påverkan på vattenkvaliteten, släpper ut tungmetaller som är giftiga för växter och djur samt människor i vattendrag. Denna påverkan bevisades av katastrofala avfallsdammfel i Mariana och Brumadinho, i delstaten Minas Gerais.

Mariana-katastrofen förorenade mer än 650 km av Doce, en av Brasiliens största floder, påverkar över 1 miljon människor. Analys av vatten från Paraopeba, en av floderna som drabbades av Brumadinho-katastrofen, visade att efter olyckan, nivåerna av bly och kvicksilver var 21 gånger de acceptabla.

"Mer än 40 gruvavfallsdammar riskerar liknande olyckor upp och ner i landet, sa Taniwaki.

Mest hotade biomer

Förlust av inhemskt växttäcke är det största hotet mot vattenkällor i alla biomer, Mello noterade, med hänvisning till tillståndet för floder och bäckar i den atlantiska regnskogsbiomen, där 65 % av befolkningen bor. Endast 26 % av den ursprungliga växtligheten finns kvar i denna krympande biom, och vattenkvaliteten anses vara god i endast 6,5 % av dess floder.

Amazonas biome och Cerrado är också anledning till oro. Även om mycket av Amazonas inhemska vegetation fortfarande finns på plats, den är tydligt hotad. "År 2019, Amazonas drabbades av sin största skogsförlust på tio år, enligt National Institute for Space Research [INPE], sa Mello.

Avskogningen i regionen ökade med 108 % i januari 2020 jämfört med samma månad 2019. Endast 19 % av den ursprungliga vegetationen överlever i Cerrado. "Mer forskning behövs om vattenkvalitet i dessa två biomer, som lider mest av jordbruksgränsens framfart, sa Mello.

Framtiden för vatten i Brasilien

Offentliga administratörer och forskare kan använda de matematiska modeller som finns tillgängliga i litteraturen för att förutsäga framtida vattenkvalitet i deras regioner och hjälpa till att fatta beslut om vilken typ av intervention som är mest effektiv för att hantera den specifika situationen. Ett av verktygen som lyfts fram i artikeln är multikriteriebedömning, ett tillvägagångssätt som använder deltagande av civilsamhället och privata företag för att samarbeta med staten för att prioritera områden som ska återställas i en tid av ekonomiska åtstramningar.

Kvaliteten på tillgängliga data måste förbättras för att denna analys ska kunna utföras mer självsäker, men forskarna hävdar också att mängden är otillräcklig och att det behövs mycket mer data. "Det är svårt att göra förutsägelser med den vattenkvalitet och markanvändningsdata vi har nu, och förutsägelser är avgörande för utformningen av allmän policy, " sa Taniwaki.

"De nu tillgängliga uppskattningarna pekar på en allvarlig försämring av vattenkvaliteten om inte avskogningen stoppas och grundläggande sanitet förbättras under de kommande åren, " förklarade Mello. De långsiktiga negativa konsekvenserna inkluderar ökade offentliga utgifter för att behandla förorenat vatten innan det används eller för att transportera det från mer avlägsna områden. Denna extra kostnad kommer att behöva föras över på konsumenterna i deras vattenräkningar. Drastiska förändringar i de andra miljötjänster som tillhandahålls av floder kommer också att krävas.

"Å andra sidan, simuleringar av restaurering i permanenta naturvårdsområden [APPs på portugisiska, huvudsakligen strandnära skog] till följd av efterlevnaden av den brasilianska skogskoden pekar på ökad vattenkvalitet på grund av en minskning av sediment, kväve och fosfor, " enligt Mello.

Därav, det är viktigt att upprätthålla miljölagstiftning och planerad jordbruks- och stadsexpansion. "Literaturen vi granskade visar också de negativa effekterna av sänkta standarder, urvattnad lagstiftning, och mindre investeringar i forskning, " sa Taniwaki.