Lorsqu'il s'agit d'améliorer les eaux de la baie de Chesapeake, un chercheur de Penn State Harrisburg suggère d'adopter une vision à long terme. En tant que géologue, Jennifer Sliko, maître de conférences en sciences de la terre et géosciences à la Faculté des sciences, Ingénierie, et la technologie, est habitué à étudier la terre dans le contexte de milliers d'années. Mais pour la Baie, elle ne parle actuellement que de décennies.

Sliko et sa collègue Shirley Clark, professeur de génie de l'environnement, dirigent un groupe d'étudiants de premier cycle et des cycles supérieurs pour étudier l'impact de la restauration des cours d'eau sur la baie, le plus grand estuaire du monde et une ressource halieutique et écologique majeure. La baie a été en proie à une mauvaise qualité de l'eau qui a dévasté l'écosystème de la région.

La Pennsylvanie en compte 86, 000 miles de ruisseaux, dont beaucoup mènent à la baie. Sliko a dit que pour réparer la baie, l'idée générale a été de réparer les ruisseaux qui y déversent de l'eau. Une façon d'y parvenir est d'effectuer des activités de restauration des cours d'eau, comme la stabilisation des berges des cours d'eau ou la création de zones humides. Ces mesures aident les espèces vivant dans et autour d'un cours d'eau, réduire l'érosion des berges et améliorer la qualité de l'eau.

« La question principale qui sous-tend notre recherche est de savoir si les restaurations de cours d'eau, qui sont assez coûteux, nettoient en fait l'eau qui descend dans la baie, et utilisons-nous nos efforts de la meilleure manière possible pour restaurer le flux efficacement à long terme, " dit Sliko.

Elle a expliqué que bien que ces pratiques de restauration aient été testées sur une échelle à court terme, genre 10 ans, elle et ses élèves cherchent à savoir si la restauration sera effective ou non "dans 30, 40, ou 50 ans plus tard."

"Nous examinons différentes restaurations et comparons leur efficacité, et aussi l'âge de la restauration - quelque chose qui est souvent négligé, " dit Sliko.

Au cours de l'été 2018, Sliko, Clark, et leurs élèves—Elizabeth Bell, Larissa Ogora, Jeremy Ricketts, Sarah Ryan et Rachel Smolinski—ont étudié plusieurs cours d'eau principalement dans le bassin versant de la rivière Susquehanna, à proximité du campus universitaire et également dans le comté de Lancaster. Cet été à venir, Sliko prévoit d'étendre la recherche à plus de flux.

Dans un ruisseau qui a été restauré il y a environ 20 ans, le groupe a constaté une baisse de la qualité de l'eau et essaie de déterminer ce qui peut être fait pour s'assurer que la restauration est durable à long terme.

« Cette restauration est en place depuis les années 1990, et l'amélioration de la qualité de l'eau s'est un peu ralentie. Il est possible que l'utilisation des terres ait changé, alors peut-être que les habitants des environs n'adhèrent pas à certaines des normes environnementales les plus rigoureuses, » dit Sliko. « Cela amplifie le besoin de nos recherches; nous devons regarder ces choses longitudinalement, pas une seule fois."

Le projet a été largement financé par le programme d'expérience de recherche multi-campus pour étudiants de premier cycle (MCREU) du Penn State College of Engineering, permettant au groupe de collaborer avec le corps professoral et d'utiliser les laboratoires d'University Park.

Sur le terrain, ils font des analyses dans le flux, puis rapporter des échantillons d'eau aux laboratoires pour des tests supplémentaires.

« Nous examinons différents paramètres de la santé des flux, comme l'oxygène dissous, PH, turbidité (turbidité de l'eau), salinité, " Ryan, un étudiant diplômé en contrôle de la pollution de l'environnement, mentionné.

Au laboratoire de Penn State Harrisburg, ils testent l'azote et le phosphore dans l'eau. Les étudiants de premier cycle effectuent également des travaux de laboratoire à University Park, où ils testent différents types de métaux, l'azote et le phosphore dans le sol.

« Comme nous n'avons pas la possibilité d'examiner de nombreux métaux lourds ici au collège, nous avons profité de la collaboration REU, " Sliko a déclaré. " C'était une bonne occasion pour les étudiants d'être exposés aux ressources sur le campus et à University Park et il existe un potentiel pour de futures collaborations, également."

Le consensus du groupe est qu'il y a de la valeur dans de larges restaurations qui reconnectent le cours d'eau à sa plaine d'inondation - la zone de terre adjacente à un cours d'eau ou une rivière. Plus vous créez une connexion naturelle du ruisseau à la terre, meilleure est la performance du flux, selon Sliko.

« Ces restaurations larges sont les plus efficaces, " dit Sliko. " Cependant, il faut aussi regarder les politiques d'aménagement du territoire dans le bassin versant et les facteurs externes, comme si vous avez une station d'épuration qui se déverse dans un ruisseau ou un agriculteur qui rejette de l'eau riche en nutriments. Les politiques qui régulent ce qui est déversé dans les cours d'eau pourraient jouer un rôle plus important que les restaurations des cours d'eau elles-mêmes."

Sliko a ajouté que les restaurations larges sont également bénéfiques car elles fournissent un lieu de stockage pour les eaux de crue.

"Plus tu paves, abattre des immeubles ou des rues ou des parkings, l'eau ne peut pas pénétrer dans le sol. Il coule sur le sol, se déverse dans un ruisseau et crée plus d'inondations, " dit-elle. " De larges restaurations, bien que plus cher, sont plus efficaces pour réduire les inondations.

Un effort communautaire

L'un des flux testés par le groupe est situé dans la communauté de retraités de Masonic Village, à quelques kilomètres du campus d'Elizabethtown, Pennsylvanie. En 2008, en collaboration avec plusieurs organisations locales, le village a achevé une vaste restauration riveraine d'une partie du ruisseau Conoy situé le long de sa propriété. Le projet a enlevé des siècles de sédiments chargés de nutriments et restauré 3, 200 pieds de la plaine inondable du ruisseau, y compris la reconstruction du milieu humide qui existait entre 300 et 5, il y a 000 ans.

Clark, qui collabore avec Sliko sur le projet de recherche, expliqué, "Il y a longtemps, cette zone n'a pas beaucoup inondé parce que nous ne construisions pas si près du ruisseau. Les habitants sont ravis de la restauration car elle permet à la nature de ralentir l'eau, laissez-en une partie s'imprégner dans le sol, reconstituer la nappe phréatique, et même, avec ce large banc d'arbres et de buissons, il faut beaucoup plus d'énergie pour faire passer l'eau, donc cela ralentit l'eau et la vague de crue devient de plus en plus basse jusqu'à ce qu'elle soit finalement de retour dans les berges. »

At Conoy Creek, the group collected samples and conducted their tests upstream and downstream of the restoration. They are trying to determine if the water quality improves, or at least stays the same. They collected water samples for lab analysis, did bacterial analysis, and collected sediment; they also measured for dissolved oxygen, another indicator of water health.

Sliko said that future research involves looking at insects that live in the water as another indication of stream health.

"It's the start of a great project, " Smolinski, an environmental pollution control graduate student, ajoutée. "We looked at six streams and it makes us a little more curious about more streams and if there are other things we can learn."

Ogora, a civil engineering senior, said that she was fascinated by the results.

"You would think that the stream had been fixed by the restoration, and the water would be improved, " said Ogora. "This research answered the first question, but opened up so many others."