Un cormoran patauge dans l'étang de récupération des eaux pluviales de Duke tandis que Megan Fork, assis à l'ombre sous l'abri au bout de la jetée avec sa collègue Chelsea Clifford, fait une pause dans la rédaction de son doctorat. thèse, "Les eaux pluviales et la matière organique dans le continuum du flux urbain." Fork raconte des histoires d'enquête sur les eaux pluviales, qui peut parfois devenir un peu voyou.

"Une grande partie de mon travail consiste à chasser les tempêtes quand elles arrivent, " dit Fork, dont la thèse nécessite des entreprises comme déterminer ce qui sort des gouttières des gens juste après la pluie. "À la recherche de cette première chasse d'eau, comme nous l'appelons "-le ruissellement des premières minutes d'un orage, de l'eau chargée de tout ce qui a trempé dans l'humidité depuis la dernière pluie. Ce qui signifie qu'elle a un réseau de personnes préparées, si elle leur fait savoir qu'il pleut, sauter de leurs canapés et se précipiter pour attraper les récipients qu'elle a placés dans les cours des propriétaires disposés autour de Durham pour attraper cette première chasse afin qu'elle puisse les goûter. Perdu dans la course soudaine, parfois, est la clarté des choses aussi fondamentale que la destination. Les assistants se sont parfois retrouvés dans les mauvais chantiers, à la recherche de seaux qui ne sont pas là. Des inconnus se cognant dans les cours des non-notifiés la nuit, porter des lampes frontales en cas d'orage, peut provoquer une alarme. La police a même été appelée.

Ce n'est pas exactement le laboratoire de Tony Stark d'Iron Man, mais la science va où elle doit, et si vous recherchez la science émergente des eaux pluviales, c'est un seau dans le jardin de quelqu'un dans un orage de minuit. Eaux pluviales, bien sûr, comprend tout, de la brume de chute la plus douce aux nombreux centimètres qu'un ouragan peut tomber en une journée. La brume douce n'est généralement pas un problème, mais pensez à l'ouragan Matthew, qui a laissé tomber plus de quatre pouces de pluie sur environ 300 milles carrés du comté de Durham. Cela a donné à Durham suffisamment d'eau de pluie pour faire fonctionner les chutes du Niagara pendant près de huit heures. Le pouvoir érosif de cette seule eau dans les ravins de Durham mérite réflexion. Mais réfléchissez ensuite à ce que cela apporte :de l'huile à moteur et de la poussière de frein et des particules d'émission déposées par les voitures; engrais et pesticides des pelouses; plus les déchets d'animaux, déchets, et tout le reste. Tous se frayant un chemin dans nos rues, ravins, et des tuyaux dans nos rivières dans n'importe quoi, du filet de ce matin brumeux au torrent de l'ouragan. Et jusqu'à ces dernières années, la plupart des ingénieurs l'ont traité comme un problème à éliminer, et la plupart des scientifiques n'y ont pas pensé du tout.

C'est en train de changer. Les recherches de Fork sur la matière organique dans le continuum des cours d'eau urbains, par exemple, signifie découvrir ce qui se passe, dire, les feuilles qui finissent dans votre gouttière. Ils sont assis là, "trempant comme du thé, " comme dit Fork, avec des micro-organismes qui les mâchent et brunissent l'eau avec de la matière organique dissoute, principalement du carbone mais aussi des nutriments comme l'azote et le phosphore, polluants dans toutes sortes de cours d'eau urbains. "Toutes sortes de processus biologiques peuvent se produire avec des bactéries dans ces endroits, " dit-elle. " Chacun de ces endroits est potentiellement en train de supprimer quelque chose ou d'ajouter quelque chose, donc vous obtenez le signal combiné lorsque vous arrivez au flux, " où les scientifiques ont traditionnellement commencé leurs mesures. " Une grande partie de mon travail prend une infrastructure construite et dit, « Que pouvons-nous apprendre si nous appliquons des méthodes écologiques et des modèles conceptuels ? » C'est le regarder et dire, « Que se passe-t-il à cet endroit ? » "

Fork prend des mesures dans les gouttières des gens, debout jusqu'à la taille dans les bassins collecteurs des rues de banlieue. L'accumulation de feuilles humides dans les puisards crée des conditions de faible teneur en oxygène, "donc je pense que nous pourrions avoir beaucoup de biogéochimie vraiment cool là-bas." Elle va là où les eaux pluviales vont d'abord, pas seulement où ça finit, taquiner ce qui se passe où.

Professeur adjoint d'écologie des écosystèmes et d'écohydrologie Jim Heffernan, directeur de thèse de Fork, approuve. "C'est un exemple de, essentiellement, [comment] nous en sommes au point où nous devons faire de l'écologie de base dans les villes, " dit-il. Son laboratoire, l'un des quatre qui constituent le Duke River Center, enquête sur toutes sortes de problèmes affectant les rivières, incluant « les processus qui génèrent des eaux pluviales dans le paysage urbain et influencent sa composition chimique, et nous étudions également les conséquences de cela en aval."

Bien que les scientifiques aient traditionnellement ignoré l'écologie d'endroits comme les pelouses et les gouttières, ces dernières années, ils ont pris conscience de l'environnement bâti en tant que sujet d'étude, et pas seulement pour voir comment il nuit à l'environnement. "Nous n'essayons pas seulement de comprendre comment nous concevons les villes pour causer moins de pollution, " il dit, « Mais qu'est-ce que l'écologie des villes ? L'année dernière, l'Ecological Society of America a tenu sa réunion du centenaire, et l'écologie urbaine était omniprésente. » Ses récentes contributions à des publications incluent des travaux sur l'entretien des pelouses urbaines (le travail en faveur de la durabilité devra adopter différentes approches car tout le monde a des idées différentes sur la fertilisation et l'irrigation) et sur les valeurs que les résidents urbains perçoivent qu'ils obtiennent des écosystèmes qui les entourent (les gens du Sud accordent plus d'importance aux effets rafraîchissants et à l'esthétique de leur pelouse que ceux du Nord, où les gens préfèrent les pelouses qui n'ont pas besoin de beaucoup de travail.)

Brouiller la distinction entre les pelouses et les champs, entre caniveaux et rivières n'a de sens, il dit. "Il n'y a vraiment plus beaucoup de paysages sur lesquels nous n'exerçons aucun contrôle." Cet Anthropocène dont nous avons tous entendu parler, l'époque où l'activité humaine a été l'influence dominante sur le climat et l'environnement ? Il y en a partout, et quand la pluie tombe, les gouttes de pluie atterrissent sur un environnement affecté par les personnes. La pluie est source de vie :elle charge les aquifères et remplit les rivières et les lacs, bien qu'il emporte aussi avec lui tout ce qu'il trouve en chemin. Les eaux pluviales sont ce que nous buvons, finalement, et nous devons le comprendre. Et Heffernan et ses étudiants diplômés ne sont pas les seuls à être concernés par l'affaire.

"Ce ne sont pas vraiment des eaux pluviales, " dit le professeur d'écologie des ressources Curt Richardson, fondateur et directeur du Duke University Wetland Center de la Nicholas School of the Environment. "C'est de l'eau de pluie. La raison pour laquelle nous l'appelons eau de pluie, c'est parce que les ingénieurs l'ont récupérée et l'ont mise dans des tuyaux." Les eaux pluviales font sonner comme des eaux usées, qui sort des drains de votre maison et a besoin d'une usine de traitement avant de pouvoir entrer en toute sécurité dans l'environnement. Tempête... euh, l'eau de pluie vient du ciel et se trouve dans l'environnement au moment où nous la rattrapons. "Vous n'avez pas à traiter les eaux pluviales comme vous traitez les eaux usées, " dit Richardson.

Mais il faut y penser. En premier lieu, les eaux pluviales apportent aux rivières tout ce qu'elles trouvent en cours de route :des polluants chimiques comme les engrais, les désherbants et les antifongiques que les gens mettent sur ces pelouses, par exemple. Et bien plus encore :poussières de freins, déjections animales et polluants atmosphériques déposés au sol, nanoparticules entrant dans l'environnement par les gaz d'échappement des véhicules, et des emballages de bonbons et des canettes Bud Light jetés qui finissent par être emportés par les pluies. Toutes ces taches d'ordures dans les océans ? La plupart de ces plastiques n'ont pas été jetés par des malfaiteurs à partir de navires et de plates-formes pétrolières; ils viennent de se déverser dans les océans depuis nos cours et nos rues.

Ainsi, lorsque Richardson dit que vous n'avez pas à traiter les eaux pluviales (nous continuerons à l'appeler eaux pluviales car à peu près tout le monde sauf Richardson le fait), il a raison, mais il sait mieux que quiconque que vous devez vraiment en quelque sorte, comme il l'a fait. Il a créé le SWAMP - le Stream &Wetland Assessment Management Park, une restauration de quatorze acres du bassin hydrographique de Sandy Creek qui draine le campus ouest de Duke et 1, 200 hectares environnants. Le projet SWAMP en cinq phases a débuté en 2004 et s'est achevé en 2012 et a suivi les travaux de Richardson dans les zones humides en Chine et dans les Everglades de Floride.

Le SWAMP fonctionne désormais comme une sorte de laboratoire extérieur, accueille chaque année des dizaines de projets de recherche. Chaque numéro du « Wetland Wire, " un bulletin d'information publié deux fois par an par le Wetlands Center, comprend une liste des articles publiés par les chercheurs du centre et les affiliés, dont beaucoup se concentrent sur la recherche basée sur SWAMP. En 2015, par exemple, Richardson et ses collaborateurs ont publié un article sur la façon dont les différences d'habitat entre les cours d'eau restaurés et non restaurés ont affecté les populations de tortues (les tortues semblent aimer celles restaurées) et la source de pollution au mercure dans le marais (probablement le lixiviat d'antifongiques une fois pulvérisés sur les terrains de sport en amont) .

Richardson estime entre 500 et 800 étudiants de Duke, premier et deuxième cycle, faire une sorte de travail dans le SWAMP chaque année, et ils ne viennent pas seulement des laboratoires scientifiques; Les cours d'anglais et d'art utilisent le SWAMP ainsi que les cours d'écologie et de biologie. Des bus remplis d'écoliers de Durham visitent le SWAMP chaque année, trop.

Quoi de plus, Ça marche. Selon les recherches que Richardson a publiées, le SWAMP réduit les charges d'azote dans Sandy Creek de 64 pour cent et le phosphore total de 28 pour cent. Au lieu d'eau rapide creusant des tranchées de plus en plus profondes pour le ruisseau et transportant du limon dans le lac Jordan troublé, le SWAMP supporte tout le contraire :Il permet à 488 tonnes de sédiments chaque année de se déposer, plutôt que de se jeter dans le lac Jordan. Quelque 113 espèces, triplé par rapport à avant, fréquente désormais le SWAMP, dont le Butor d'Amérique, dont Richardson n'est pas sûr qu'il ait jamais fréquenté le ruisseau avant qu'il ne soit nettoyé. Macroinvertébrés — larves de mouches, libellules, et autres - ont triplé, trop, et vous pouvez trouver dix espèces de poissons dans le Sandy maintenant, le double de ce que le ruisseau supportait en 2004.

"La qualité d'eau, biodiversité, éducation, recherche, " dit-il. " Nous en tirons beaucoup d'utilité. "

Alors que Megan Fork parle de son travail de chasseuse d'eaux pluviales, elle est assise sur une jetée au-dessus de l'étang Duke Reclamation, un étang d'eaux pluviales de cinq acres sur un site de 12,5 acres qui, comme le MARAIS, a fini par profiter aux étudiants, des chercheurs, le ruisseau, et la communauté. L'étang fonctionne un peu comme le SWAMP :il ralentit l'eau pour laisser le temps à la sédimentation et aux processus naturels.

Mais l'étang a ses débuts comme rien de plus qu'un problème coûteux. En 2007-08, une sécheresse extrême a abaissé les réservoirs et mis Duke dans une situation où elle devait envisager la possibilité de limiter sa capacité de refroidissement de ses bâtiments. Duke refroidit ses bâtiments avec des installations de refroidissement, qui ressemblent beaucoup à d'énormes climatiseurs qui refroidissent l'eau et la font circuler dans des tuyaux vers les bâtiments partout sur le campus. Utiliser une réserve d'eau potable de plus en plus réduite pour la climatisation n'allait pas fonctionner à long terme, dit James Caldwell, directeur adjoint des ressources en eau et des infrastructures à la John R. McAdams Company, la firme d'ingénierie qui fait de grandes études sur les eaux pluviales pour l'université. « Il a été initialement conçu pour fournir les eaux pluviales collectées en tant que problème de capacité directe, " dit Caldwell. C'est-à-dire l'endiguement de l'affluent du ruisseau qui a drainé 22% du campus ouest créerait un étang qui pourrait alimenter l'usine de refroidissement numéro 2 de Duke, lequel, en utilisant 200 millions de gallons d'eau par an, est le plus grand utilisateur d'eau à Durham. Cela n'avait que du sens.

« Ensuite, nous avons réalisé que nous pouvions l'utiliser pour la rétention du débit de pointe et l'élimination des nutriments. » C'est-à-dire, Duke a l'obligation de gérer ses eaux pluviales pour chaque nouveau projet qu'elle crée. Dans le cas de l'étang, ralentir le débit et permettre l'élimination des éléments nutritifs permet à Duke de « mettre en réserve » l'élimination des éléments nutritifs pour d'autres projets, économiser les coûts de développement des installations de gestion des eaux pluviales pour le développement futur ainsi que fournir une source d'eau gratuite. Ajouter dans l'étang comme une nouvelle opportunité pour la recherche et les loisirs, avec un sentier autour et des endroits pour s'asseoir comme la jetée, et vous commencez à voir les eaux pluviales comme une opportunité, pas de problème.

De nouveau, ce n'est pas la tradition concernant les eaux pluviales, comme le montrent certains éléments plus anciens du campus de Duke. Quad Édens, un groupe de dortoirs du Campus Ouest construits dans une plaine inondable en 1966, logé le petit affluent au sommet duquel ils sont construits en tapissant simplement le cours du ruisseau avec de la pierre Duke. Eaux pluviales, plein de polluants, traverserait le chenal en route vers le lac Jordan, mais au moins c'était parti. Parfois appelée la version de Duke de la rivière L.A., le ruisseau durci ne peut pas faire ce que le ruisseau fait lorsqu'il traverse le MARAIS - se gonfler d'eau de pluie, répandre de l'eau pour s'installer le long de sa plaine inondable, le ralentir, favoriser l'absorption.

Jetez un coup d'œil au ruisseau durci maintenant et vous voyez que la nature a reculé; des cyprès chauves ont pris racine près du ruisseau, genoux de cyprès poussant à travers la pierre et la terre dans le canal. Les genoux s'accrochent aux feuilles qui passent, aiguilles de pin, et poubelle, parfois même des branches; cela crée de petits barrages et finalement des piscines. De petits poissons dardent dans l'eau près de l'endroit où le canal passe directement sous les bâtiments. Le fond de pierre ne permettra pas à l'eau de s'infiltrer dans la terre, et la prochaine grosse pluie va laver tous les polluants en aval :pas d'absorption de nutriments par les plantes, pas de rétention de limon, pas de recharger les eaux souterraines. Mais il est instructif de voir à quel point la nature travaille dur pour faire de ce canal durci quelque chose d'utile, quelque chose qu'il reconnaît comme un flux.

Explorer des endroits où la nature essaie de faire un travail utile par elle-même est du ressort de Chelsea Clifford, un autre des étudiants diplômés de Jim Heffernan. Si l'intérêt de Fork pour les gouttières semblait repousser les limites de la science, que penser de l'accent mis par Clifford sur le fossé quotidien en bordure de route ? "J'essaie de comprendre dans quelles conditions les fossés peuvent fonctionner comme des écosystèmes naturels, comme les zones humides ou les ruisseaux, " dit-elle. Elle échantillonne ce qu'elle trouve dans les fossés en bordure de route, agricole, et les zones boisées. "Ils ne sont pas aussi bons que les zones humides naturelles, " elle dit, "mais ils sont un véritable écosystème."

Marchez le long d'une route rurale et vous voyez généralement, où l'eau s'installe près des tuyaux qui passent sous les allées, petits écosystèmes marécageux ensoleillés qui poussent autour des eaux pluviales. Parce que les fossés en bordure de route sont tondus, Clifford dit, ils sont "gardés dans ce début de succession, phase sans arbres. » Elle voit des graminées comme le carex à balai et le jonc d'aiguille, qui sont les premiers gentrifiers de fossé. Une fois que les herbes sont là, les fossés soutiennent les grenouilles, macroinvertébrés, et même des reptiles. Et étant donné l'interaction complexe des espèces, ils font un travail d'écosystème, trop.

Sortant des gouttières, Fourchette dit, les eaux pluviales ont des concentrations de matière organique dissoute qu'elle décrit en utilisant le terme scientifique "bananes folles" - cinq ou six fois les niveaux trouvés dans les rivières d'eaux noires de Floride, qui sont comme l'étalon-or des niveaux élevés de matière organique dissoute. Un collègue de Clifford qui étudie la dénitrification dans les fossés a découvert que les fossés éliminaient des quantités substantielles d'azote et de phosphore. "Donc dans les fossés et autres endroits où il y a un substrat organique, " Clifford dit, "il y a une réduction réelle des polluants."

La nature prend notre environnement bâti et le manipule à ses propres fins. Will Wilson, professeur agrégé de biologie, dont les recherches originales portaient sur l'écologie évolutive mathématique, a ces dernières années tourné son attention vers les eaux pluviales et l'environnement bâti, en développant un cours autour de son Constructed Climates:A Primer on Urban Environments et en publiant cette année seulement Stormwater:A Resource for Scientists, Ingénieurs, et les décideurs politiques. Comme Richardson, il dénonce la perspective des eaux pluviales comme quelque chose que vous devez mettre dans des tuyaux ou des étangs. Il préfère traiter les eaux pluviales à ses nombreuses sources, avant qu'il ne devienne des cours d'eau d'un volume suffisamment important pour nécessiter des tuyaux. Techniques de construction verte—toits verts, barils de pluie, citernes—aidera. "Chaque acre de terre doit dire, « Je ne vais pas exporter d'eau de pluie supplémentaire. » Mais les villes sont tout le contraire de cela. »

Il note que même la zone humide la mieux construite sera submergée par plus d'un pouce de pluie. L'ouragan Matthew venait de passer, laissant tomber plus de quatre pouces de pluie sur Durham. Wilson haussa les épaules. "C'est la précipitation. Il faut le faire à la source. Car dès qu'on va chercher de l'eau, vous avez un problème."

Wilson considère les eaux pluviales comme une situation tout à fait exceptionnelle. Des toits verts pour l'attraper, des barils de pluie pour le stocker, les zones humides pour le ralentir, mais des conduites d'eaux pluviales, des citernes et des bassins de rétention pour quand il y en a trop. Puis, derrière ça, arrive une armée d'étudiants diplômés et de scientifiques prêts à l'analyser. Parfois travailler avec la nature, avec des entreprises comme le SWAMP ou le nouvel étang. Parfois presque contre nature, dans des endroits comme les gouttières et les fossés en bord de route et même les durcis, canal à parois rocheuses du ruisseau sous Edens Quad.

"Nous pensons parce que nous les avons construits qu'ils ne sont là qu'à des fins utilitaires, " Fourchette dit, parlant non seulement de ses gouttières et des fossés de Clifford, mais du MARAIS et de l'étang et de toutes sortes d'environnements bâtis.

"Mais il se passe beaucoup de choses."