Toxický zelený sliz jezera Erie se zhoršuje změnou klimatu

CLEVELAND, Ohio – jak se léto vine dolů, hodně ze Západního jezera Erie smrdí. Zelená goo-míle a míle-plave na hladině, vyzařující vůni jako hnijící ryby, jak se rozpadá.

spodina není jen nepříjemná. Je to nebezpečné.

škodlivé květy řas představují zdravotní riziko ve všech 50 státech. Ale jezero Erie, nejmělčí, a proto nejteplejší, z pěti Velkých jezer, je jedinečně citlivé na květy řas. Stejně jako většina ostatních vodních útvarů, kteří trpí květy, jezero je přetížené s živinami, které tvoří ideální živnou půdu pro bakterie známá otrávit zvířata, kontaminovat pitnou vodu a vytvořit kyslíku „mrtvých zón“, které zabíjejí vodní život.

bezprostřední budoucnost jezera vypadá ponurě: květy se zhoršují změnou klimatu a představují hrozbu pro cestovní ruch a rekreaci. Ale výzkum gunky situace jezera vzkvétá, a zjištění jsou relevantní po celém světě. Modrozelené „řasy“ dusící Erie, Mikrocystis-což není ve skutečnosti řasy, ale druh fotosyntetických bakterií-oplývá jezery na všech kontinentech kromě Antarktidy.

“ proč je to tak dobrý konkurent? To je to, co chceme učit,“ řekl Tim Davis, profesor biologických věd na Bowling Green State University, který studoval škodlivých řas po celém světě.

Toxických sinic, hovorově přezdívaný „toxické řasy,“ vpadl do reflektorů ve Spojených Státech v roce 2014, po pitné vody rostlina v Toledo, Ohio, zjištěno nebezpečné množství toxinů během rutinního testu, a město prohlášeno voda z kohoutku nedá pít. Statisíce lidí se snažily najít bezpečnou vodu, dokud Toledo nezrušilo zákaz o více než dva dny později.

jakmile nouzová situace prošla, otázka na mysl každého z nás byla: „co musíme udělat ,abychom se ujistili, že jsme v bezpečí?“řekl Pete Bucher, který začal pracovat jako legislativní asistent pro okres státní shromáždění zastupující Jižní Toledo měsíc po městské vodní krizi. Bucher je nyní generálním ředitelem vodní politiky v Ohio Environmental Council.

V době, testování pro cyanotoxins, včetně toxin produkován Microcystis, nebylo nutné Agenturou pro Ochranu Životního prostředí (EPA). To se změnilo po Toledu.

EPA zavedla v roce 2016 povinné národní monitorování kyanotoxinů s pravidlem neregulovaného monitorování kontaminantů. Pravidlo vstoupilo v platnost v roce 2018 a má skončit letos. Pitné vody, zařízení na postižených částech Jezera Erie také představil nákladné, ale účinné ošetření, včetně oxidace, filtrace pomocí aktivního uhlí a fyzické odstranění nebo filtrace toxin-ládina Microcystis buněk, které mohou být provedeny, jakmile jsou toxiny detekovány.

Pokud bezpečnostní opatření v místě dnes—častější satelitní sledování s vyšším rozlišením; nástroje, které detekují kvete na přívody pitné vody; a lepší modelování kvete sebe—existoval během Toledo 2014 bloom, přítomnost toxinu by nebylo překvapení, a „oni by byli schopni řešit,“ řekl Rick Stumpf, oceánograf na Národní Oceánské a Atmosférické Správy (NOAA). „Už by se to nestalo.“

Stumpf je součástí týmu výzkumníků NOAA, kteří začali používat satelity k odhadu velikosti květu v Lake Erie v roce 2009. Po Toledské vodní krizi, NOAA přešla z publikování týdenních bulletinů o Erie ‚ s bloom pomocí satelitních snímků na vydávání téměř denních aktualizací.

dokonalá katastrofa

největší přítok jezera Erie, řeka Maumee, se vlévá do západní pánve Erie, nejmělčí části jezera. Více než 70 procent Maumee je předělem je používané pro zemědělství, a hlavovou myje dusíku a fosforu—dvě klíčové živiny pro růst řas—od hnojiv použitých na zemědělské půdě do Maumee. Živiny v tomto odtoku jsou transportovány přímo do jezera.

srážky a hladiny živin jsou dva hlavní faktory, které ovlivňují velikost květu. Uvolňování dusíku a fosforu ze zemědělství, největšího zdroje živin vstupujících do jezera Erie, lze kontrolovat. Těžší srážky však vedou ke zvýšené zátěži živin ze všech zdrojů, včetně přírodních, což způsobuje větší květy. Řasám se daří v teplejší vodě, a očekává se, že změna klimatu přinese teplejší, vlhčí počasí do regionu, zhoršuje stávající faktory.

„je to jako nejhorší scénář,“ řekla Laura Johnsonová, ředitelka Národního centra pro výzkum kvality vody na univerzitě v Heidelbergu.

vědci v Heidelbergu studují zatížení živin v řece Maumee po celá desetiletí. Porovnáním těchto záznamů s odhady květu řas NOAA, spojili hladiny fosforu v Maumee s velikostí květu v jezeře Erie, a vyvinul sezónní předpověď květu pro jezero.

NOAA satelitní sledování programu se vyvinul do projektu s názvem Sinice Posouzení Sítě, nebo Azurová, pojmenovaný pro sinice je výrazný modro-zelené barvy a je k dispozici jako aplikace pro Android. NOAA a další federální agentury nyní monitorují květy řas v 2000 USA. jezera, která by mohla mít květy dostatečně velké, aby je bylo možné vidět pomocí satelitních snímků, a propagují informace o květu z jezer prostřednictvím azurové aplikace. Agentury doufám, že na podporu rozvoje místní předpovědních systémů pro jezera jsou v současné době sledování, pomocí prognostických metod vyvinutých v Lake Erie.

ale NOAA není u jezera Erie hotová. Některé Mikrocystické květy jsou toxičtější než jiné a Stumpf vidí Erie jako klíč k vývoji prognózy toxicity, která dosud neexistuje.

„nemůžeme dělat všechno se satelity,“ řekl. „Nemůžeme měřit toxicitu, protože toxiny nejsou pigmenty. Nemají žádnou barvu.“

v současné době vyžaduje sledování toxicity pravidelný odběr vzorků vody, což vědci z Bowling Green dělají každý týden. Jejich údaje pomáhají vysvětlit, jak se květy mění sezónně, ale méně se rozumí, jak toxicita kolísá každý den. Tam přicházejí občanští vědci.

„víme, že je tu spousta dynamiky, která nám každodenně chybí,“ řekl Davis, Profesor Bowling Green. „Takže, co se snažíme udělat, je, začleněním občanů vědců, shromáždit více údajů, které nám umožní vidět některé z těchto jemných měřítku trendy v toxin koncentrace, která bude doufejme, že nám umožňují rozvíjet toxin předpověď modelu.“

Bowling Green spolupracuje s několika dalšími univerzitami a NOAA zaměstnat lidi, kteří již pracují na jezero každý den, jako je pláž manažeři a listina lodní kapitány. Vědci obdrželi miliony dolarů ve státních a federálních grantových penězích na podporu tohoto a dalších výzkumných snah o řasy. Standardní testování toxinu je komplikované a trvá hodiny, ale občanští vědci odeberou vodu pomocí nově vyvinutých zkušebních kazet, které mohou měřit toxicitu za zlomek času.

Davis doufá, že zjednodušené prostředky sběru dat rozšíří monitorovací schopnosti, aniž by ohromily občanské vědce. Plánuje porovnat poznatky z Jezera Erie do Microcystis našel v Africe, Jezero Victoria a dalších jezer po celém světě, a to prostřednictvím Národní Nadace pro Vědu financovaný projekt, který si klade za cíl, aby se odemknout tajemství organismu globální dominanci.

Přes Jezero Erie velikosti—pokrývá téměř 10.000 kilometrů čtverečních, čtyři státy a dvě země—Velká Jezera Vody, Kvalitní Dohoda, která byla podepsána Spojenými Státy a Kanadou v roce 1972 a v roce 2012 aktualizovány, usnadňuje důsledné sledování přes hranice.

dohoda byla účinná, řekl Davis. I když každé jezero je jiné, řekl: „mnoho lidí se podívat na to, co se děje v Lake Erie a výzkum, vycházející z Jezera Erie oblasti, s cílem pomoci jim.“

Kvetoucí v Čase

Expozice cyanotoxins může způsobit cokoliv od bolesti v krku, bolesti hlavy a vyčerpání závažné příznaky, jako je zvracení, zápal plic a poškození jater, podle Centra pro Kontrolu a Prevenci Nemocí. Ačkoli se dříve předpokládalo, že k expozici může dojít pouze při kontaktu s vodou, nedávná zjištění naznačují, že vzdušné kyanotoxiny mohou být schopny cestovat více než míli do vnitrozemí.

„, Když jste jít na pláž, a vy sedíte nebo obnovovat v jezeře, které má tyto řasy toxinů, můžete přijít domů s takovými příznaky, které jen za poslední den nebo dva,“ řekla Anne Weir Schechinger, senior analytik v oboru ekonomie v Prostředí Pracovní Skupiny. „Tam je také další výzkum v poslední době ukazuje, že tyto dlouhodobé dopady, jako je selhání jater, a dokonce i některých druhů rakoviny, které začínají být spojena s těmito toxiny. Ale stále bych řekl, že zdravotní výzkum je ještě brzy.“

i když je na povrchu jezera přítomna spodina, mohla by být netoxická. Ale opak může být také pravdou. Zároveň se vyhýbat potenciálně toxické spodina celkem je nejbezpečnější pohyb, Schechinger varoval před za předpokladu, že je bezpečné plavat v řekách, jezerech a rybnících, které se objevují řasy-zdarma.

“ nemusíte nutně vidět špinavý květ. To neznamená, že ve vodě není (toxin), “ řekla.

mapa toxinových rad je k dispozici pro veřejné pláže v Ohiu prostřednictvím Ministerstva zdravotnictví. Mnoho dalších států poskytuje podobné zdroje. Schechinger doporučuje online vyhledávání doporučení pro toxiny z řas v okolí a, pokud se nic neobjeví, volání na státní agenturu, která monitoruje květy.

většina výzkumů Mikrocystis a kyanotoxinů se objevila během posledního desetiletí. Vztah mezi dusíkem a toxicitou je relativně dobře pochopen, i když se pole stále vyvíjí.

Mikrocystis dominující jezero Erie může růst pouze ve velikosti a toxicitě, dokud květ nevyčerpá veškerý dostupný dusík nebo fosfor v jezeře. Včasný výzkum identifikoval fosfor jako primární omezující živinu, vedoucí environmentální předpisy zaměřené na snížení řas zaměřených pouze na fosfor.

Microcystis potřebuje jak fosfor, tak dusík k růstu, ale potřebuje dusík přímo k produkci svého toxinu. Takže snížení fosforu, ale ne dusíku, by podpořilo květ, který je fyzicky menší, ale pravděpodobně neméně toxický. Snížení dusíku, ale ne fosfor, by podporu květu, který je stejně velký, ale skládá z jiný druh řasy, která zachycuje dusík ze vzduchu, který může být stejně toxický.

„musíme se zaměřit na obojí, protože ve skutečnosti se díváme na holistický přístup,“ řekl Davis. „Chceme snížit fosfor a chceme snížit dusík, abychom měli zdravé jezero, protože zdravé jezero má zdravou rovnováhu obou živin.“

ačkoli EPA nyní doporučuje snížit dusík vedle fosforu, úsilí států o zmírnění řas bylo pomalé. V roce 2015, Michigan, Ohio a Kanadské provincii Ontario podepsal Západní Povodí Jezera Erie Společné Dohody, která vyžaduje o 40-procentní snížení fosforu—většinou od zemědělského odtoku—vstup jezera do roku 2025. H2Ohio, který obdržel finanční prostředky jako součást Ohio rozpočtu loni v listopadu, se také zaměřuje na omezení odtoku fosforu ze zemědělství do zmírní růst řas.

Ohio nedosáhlo svého předběžného cíle snížení fosforu o 20 procent do roku 2020. Pokud jde o splnění 40 procentního cíle do roku 2025, řekl Bucher z Ohio Environmental Council: „myslím ,že se tam můžeme dostat. Myslím, že to bude jen dvojnásobné úsilí.“Důsledné financování bude také prvořadé, řekl.

většina odborníků říká, že snížení množství živin uvolňovaných farmami je jediný způsob, jak zastavit květy v jezeře tak velkém jako Erie. Huichun „Judy“ Zhang, profesor občanského a ekologického inženýrství na Case Western Reserve University, chce, aby se zabránilo fosforu, který již byl propuštěn do farem, aby do jezera.

Ona se vyvíjí fosfor-zachycení systém pro zmírnění zemědělského odtoku, pomocí filtrů, které jsou baleny s malými struktury, každá o velikosti sezamová semena, které mohou absorbovat fosfor z vody, která prochází. Na podporu této práce získala dotační peníze ve výši 200 000 dolarů.

Zhang a její výzkum partner, Čad Penn, půdy vědec, který pracuje pro AMERICKÉ Ministerstvo Zemědělství, předvídat instalace pilotní projekt prokazující jejich technologie v blízké budoucnosti. Filtry plánují umístit na místa, kde se přirozeně shromažďuje odtok, jako jsou drenážní příkopy.

„v krátkodobém horizontu, abychom mohli snížit uvolňování fosforu do jezera, doufáme, že to bude mít obrovský dopad,“ řekl Zhang. Očekává, že filtry budou sloužit jako dočasné řešení, dokud nebude možné výrazně snížit fosfor uvolněný zemědělstvím.

izraelská společnost BlueGreen Water Technologies má jiný přístup. Před dvěma lety zahájila formě algicid, že cíle sinic, což vyvolalo masové vymírání toxických řas a zároveň umožňuje non-toxické formy řas a jiných vodních organismů—přežít. Léčba zaznamenala úspěch v Izraeli, Jižní Africe a Číně, stejně jako v ohijském jezeře Chippewa, které bylo roky sužováno toxickými květy. Rok poté, co BlueGreen aplikoval ošetření“ LakeGuard“, které trvalo jeden den a stálo asi 20 000 dolarů, zůstává Chippewa Lake bez řas.

hlavní technologický ředitel Moshe Harel je příjemně překvapen, že řasy se nevrátily do jezera Chippewa. „Píšeme knihu, když mluvíme,“ řekl.

květy řas v rybnících nebo malých jezerech lze relativně snadno napravit. Léčba větších jezer je ale náročná. Jezero Erie je tisíckrát větší než největší jezero, které BlueGreen léčil, ale na rozdíl od téměř všech ostatních, společnost není odradena stupnicí.

Harel, environmentální biolog a tvůrce LakeGuard léčbu, která je USDA-schválené a certifikované Ohio EPA, věří, že léčba je schopnost plavat a sledovat vodní proudy bude překládat efektivně na jakékoliv jezera, bez ohledu na měřítko. V určitém okamžiku, ale ještě ne tak docela, chce vzít na Lake Erie.

„naším cílem není ošetřit celé jezero,“ řekl Harel. „Děláme chirurgické ošetření. Takže u jezera, jako je Lake Erie, bude naším cílem sledovat, kde začíná květ na začátku sezóny.“

mezitím, Harel památky jsou nastaveny na jiné velká jezera, jako Lake Okeechobee na Floridě, osmá největší jezero v zemi, která je stále ještě 13 krát menší než Jezero Erie.

„Všechny tyto jezera jsou neléčitelné, nechal kvést a kvete horší rok od roku,“ řekl generální ředitel Eyal Harel, Moše Harel bratr, jezer Modrozelené již léčených. „Myslím, že budeme léčit Lake Erie. Je to jen otázka času.“