El Limo Verde Tóxico del Lago Erie está Empeorando Con el Cambio Climático

CLEVELAND, Ohio, a medida que el verano termina, gran parte del oeste del Lago Erie apesta. Goo verde—millas y millas de ella—flota en la superficie, emanando un olor a pescado podrido a medida que se descompone.

La escoria no es solo desagradable. Es peligroso.

Las floraciones de algas nocivas son un peligro para la salud en los 50 estados. Pero el lago Erie, el más superficial y, por lo tanto, el más cálido, de los cinco Grandes Lagos, es especialmente vulnerable a las floraciones de algas. Como la mayoría de los cuerpos de agua que sufren de floraciones, el lago está sobrecargado de nutrientes, formando el caldo de cultivo perfecto para una bacteria conocida por envenenar a las mascotas, contaminar el agua potable y crear «zonas muertas» sin oxígeno que matan la vida acuática.

El futuro inmediato del lago se ve sombrío: las flores están empeorando con el cambio climático y representan una amenaza para el turismo y la recreación. Pero la investigación sobre la difícil situación del lago está floreciendo, y los hallazgos son relevantes en todo el mundo. Las «algas» azul verdosas que sofocan a Erie, Microcystis, que en realidad no son algas, sino una especie de bacteria fotosintética, abunda en los lagos de todos los continentes, excepto en la Antártida.

«¿Por qué es un competidor tan bueno? Eso es lo que esperamos aprender», dijo Tim Davis, profesor asociado de ciencias biológicas en la Universidad Estatal de Bowling Green, quien ha estudiado las floraciones de algas dañinas en todo el mundo.

Las cianobacterias tóxicas, llamadas coloquialmente «algas tóxicas», irrumpieron en el centro de atención de los Estados Unidos en 2014, después de que una planta de agua potable en Toledo, Ohio, encontrara niveles peligrosos de toxinas durante una prueba de rutina y la ciudad declarara que el agua del grifo no era potable. Cientos de miles de personas se quedaron luchando por encontrar agua potable hasta que Toledo levantó la prohibición más de dos días después.

Una vez que la emergencia pasó, la pregunta en la mente de todos fue: «¿Qué necesitamos hacer para asegurarnos de que estamos a salvo?», dijo Pete Bucher, quien comenzó a trabajar como asistente legislativo para el distrito de la asamblea estatal que representa al sur de Toledo un mes después de la crisis del agua en la ciudad. Bucher es ahora el director gerente de política de agua en el Consejo Ambiental de Ohio.

En ese momento, la Agencia de Protección Ambiental (EPA) no requería pruebas para detectar cianotoxinas, incluida la toxina producida por Microcystis. Eso cambió después de Toledo.

La EPA introdujo el monitoreo nacional obligatorio de cianotoxinas en 2016 con la Regla de Monitoreo de Contaminantes No Regulados. La regla entró en vigor en 2018 y está programada para finalizar este año. Las instalaciones de agua potable en las partes afectadas del lago Erie también han introducido tratamientos costosos pero eficaces, como la oxidación, la filtración con carbón activado y la eliminación física o filtración de células Microcystis cargadas de toxinas, que pueden aplicarse tan pronto como se detecten toxinas.

Si durante la floración de Toledo de 2014 hubieran existido las salvaguardias vigentes en la actualidad—monitoreo satelital más frecuente con imágenes de mayor resolución; instrumentos que detectan floraciones en las tomas de agua potable; y un mejor modelado de las mismas floraciones—, la presencia de la toxina no habría sido una sorpresa, y «habrían sido capaces de abordarla», dijo Rick Stumpf, oceanógrafo de la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica (NOAA). «No volvería a suceder.»

Stumpf es parte de un equipo de investigadores de la NOAA que comenzó a usar satélites para estimar el tamaño de la floración en el lago Erie en 2009. Después de la crisis del agua de Toledo, NOAA pasó de publicar boletines semanales sobre Erie’s bloom utilizando imágenes de satélite a publicar actualizaciones casi diarias.

Un desastre perfecto

El mayor afluente del lago Erie, el río Maumee, desemboca en la cuenca occidental de Erie, la parte más superficial del lago. Más del 70 por ciento de la cuenca hidrográfica del Maumee se utiliza para la agricultura, y la lluvia lava el nitrógeno y el fósforo, los dos nutrientes clave para el crecimiento de algas, del fertilizante utilizado en las tierras de cultivo al Maumee. Los nutrientes de esa escorrentía se transportan directamente al lago.

Las precipitaciones y los niveles de nutrientes son los dos factores principales que influyen en el tamaño de la floración. Se puede controlar la liberación de nitrógeno y fósforo de la agricultura, la mayor fuente de nutrientes que ingresa al lago Erie. Pero las lluvias más intensas conducen a una mayor carga de nutrientes de todas las fuentes, incluidas las naturales, lo que está causando floraciones más grandes. Las algas prosperan en aguas más cálidas, y se espera que el cambio climático traiga un clima más cálido y húmedo a la región, exacerbando los factores existentes.

» Es como el peor de los casos», dijo Laura Johnson, directora del Centro Nacional de Investigación sobre la Calidad del Agua de la Universidad de Heidelberg.

Los investigadores de Heidelberg han estado estudiando la carga de nutrientes en el río Maumee durante décadas. Al comparar esos registros con las estimaciones de floración de algas de la NOAA, vincularon los niveles de fósforo en el Maumee con el tamaño de la floración en el lago Erie, y desarrollaron un pronóstico de floración estacional para el lago.

El programa de monitoreo satelital de la NOAA evolucionó en un proyecto llamado Red de Evaluación de Cianobacterias, o CyAN, llamado así por el distintivo color azul verdoso de las cianobacterias y disponible como aplicación para Android. La NOAA y otras agencias federales ahora monitorean la proliferación de algas en 2,000 Estados Unidos. lagos que podrían contener floraciones lo suficientemente grandes como para ser vistos usando imágenes de satélite, y publicitan información de floraciones de los lagos a través de la aplicación CiAN. Las agencias esperan apoyar el desarrollo de sistemas locales de pronóstico para los lagos que están monitoreando actualmente, utilizando los métodos de pronóstico desarrollados en el lago Erie.

Pero NOAA no se hace con el lago Erie. Algunas floraciones de Microcystis son más tóxicas que otras, y Stumpf ve a Erie como la clave para desarrollar un pronóstico de toxicidad que aún no existe.

«No podemos hacer todo con satélites», dijo. «No podemos medir la toxicidad, porque las toxinas no son pigmentos. No tienen color.»

En la actualidad, el seguimiento de la toxicidad requiere un muestreo regular de agua, algo que los investigadores de Bowling Green hacen semanalmente. Sus datos ayudan a explicar cómo cambian las floraciones estacionalmente, pero se entiende menos acerca de cómo fluctúa la toxicidad cada día. Ahí es donde entran en juego los científicos ciudadanos.

«Sabemos que hay muchas dinámicas que nos estamos perdiendo en el día a día», dijo Davis, el profesor de Bowling Green. «Así que lo que estamos tratando de hacer es, al incorporar científicos ciudadanos, recopilar más datos que nos permitan ver algunas de estas tendencias a gran escala en las concentraciones de toxinas, lo que, con suerte, nos permitirá desarrollar el modelo de pronóstico de toxinas.»

Bowling Green se asoció con varias otras universidades y NOAA para reclutar a personas que ya trabajan en el lago todos los días, como gerentes de playa y capitanes de barcos chárter. Los investigadores han recibido millones de dólares en subvenciones estatales y federales para apoyar este y otros esfuerzos de investigación de algas. Las pruebas estándar de toxinas son complicadas y tardan horas en completarse, pero los científicos ciudadanos muestrearán el agua utilizando cartuchos de prueba de nuevo desarrollo que pueden medir la toxicidad en una fracción del tiempo.

Davis espera que los medios simplificados de recopilación de datos amplíen las capacidades de monitoreo sin abrumar a los científicos ciudadanos. Planea comparar los hallazgos del Lago Erie con Microcystis encontrados en el Lago Victoria de África y otros lagos de todo el mundo, a través de un proyecto financiado por la Fundación Nacional de Ciencias que tiene como objetivo descubrir el misterio del dominio global del organismo.

A pesar del tamaño del Lago Erie, que abarca casi 10,000 millas cuadradas, cuatro estados y dos países, el Acuerdo de Calidad del Agua de los Grandes Lagos, firmado por Estados Unidos y Canadá en 1972 y actualizado en 2012, facilita el monitoreo constante a través de las fronteras.

El acuerdo ha sido efectivo, dijo Davis. Aunque cada lago es diferente, dijo, » mucha gente mira lo que está pasando en el lago Erie y la investigación que sale del área del lago Erie para ayudar a guiarlos.»

Florecer a través del Tiempo

La exposición a cianotoxinas puede causar cualquier cosa, desde dolor de garganta, dolores de cabeza y agotamiento hasta síntomas graves como vómitos, neumonía y daño hepático, según el Centro para el Control y la Prevención de Enfermedades. Aunque anteriormente se pensaba que la exposición solo podía ocurrir a través del contacto a través del agua, los hallazgos recientes indican que las cianotoxinas en el aire pueden viajar más de una milla tierra adentro.

«Cuando vas a la playa y estás sentado o recreándote en un lago que tiene estas toxinas de algas, puedes volver a casa con ese tipo de síntomas que duran uno o dos días», dijo Anne Weir Schechinger, analista sénior en economía del Grupo de Trabajo Ambiental. «También ha habido más investigaciones últimamente que muestran estos impactos a largo plazo, como la insuficiencia hepática e incluso algunos cánceres que están empezando a asociarse con estas toxinas. Sin embargo, yo diría que la investigación en salud aún es temprana.»

Incluso si la escoria está presente en la superficie de un lago, podría no ser tóxica. Pero lo contrario también puede ser cierto. Si bien evitar por completo la escoria potencialmente tóxica es el movimiento más seguro, Schechinger advirtió contra el supuesto de que es seguro nadar en ríos, lagos o estanques que parecen libres de algas.

» No necesariamente ves una flor de escoria. Eso no significa que no haya (toxina) en el agua», dijo.

Un mapa de avisos de toxinas está disponible para las playas públicas de Ohio a través del Departamento de Salud del estado. Muchos otros estados proporcionan recursos similares. Schechinger recomienda una búsqueda en línea de avisos de toxinas de algas cercanas y, si no surge nada, una llamada a la agencia estatal que monitorea las floraciones.

La mayoría de las investigaciones sobre Microcystis y cianotoxinas han surgido durante la última década. La relación entre el nitrógeno y la toxicidad es relativamente bien conocida, aunque el campo continúa desarrollándose.

El Microcystis que domina el lago Erie solo puede crecer en tamaño y toxicidad hasta que la floración haya agotado todo el nitrógeno o fósforo disponible en el lago. Las primeras investigaciones identificaron al fósforo como el nutriente limitante primario, liderando las regulaciones ambientales destinadas a reducir las algas para que solo se dirigieran al fósforo.

Microcystis necesita fósforo y nitrógeno para crecer, pero necesita nitrógeno directamente para producir su toxina. Por lo tanto, reducir el fósforo, pero no el nitrógeno, promovería una floración físicamente más pequeña, pero probablemente no menos tóxica. Reducir el nitrógeno, pero no el fósforo, promovería una floración igual de grande pero compuesta de un tipo diferente de algas que capturan nitrógeno del aire, que podría ser igual de tóxico.

«Necesitamos centrarnos en ambos, porque realmente estamos buscando un enfoque holístico», dijo Davis. «Queremos reducir el fósforo y queremos reducir el nitrógeno para tener un lago saludable, porque un lago saludable tiene un equilibrio saludable de ambos nutrientes.»

Aunque la EPA ahora recomienda reducir el nitrógeno junto con el fósforo, los esfuerzos de mitigación de algas de los estados han sido lentos. En 2015, Michigan, Ohio y la provincia canadiense de Ontario firmaron el Acuerdo de Colaboración de la Cuenca Occidental del Lago Erie, que requiere una reducción del 40 por ciento en el fósforo, principalmente de la escorrentía agrícola, que ingresa al lago para 2025. H2Ohio, que recibió fondos como parte del presupuesto de Ohio en noviembre pasado, también se centra en limitar la escorrentía de fósforo de la agricultura para mitigar las floraciones de algas.

Ohio no ha logrado su objetivo preliminar de una reducción del fósforo del 20 por ciento para 2020. Cuando se trata de alcanzar el objetivo del 40 por ciento para 2025, dijo Bucher, del Consejo Ambiental de Ohio, » Creo que podemos lograrlo. Creo que va a requerir un doble esfuerzo.»Tener una financiación consistente también será primordial, dijo.

La mayoría de los expertos dicen que reducir la cantidad de nutrientes liberados por las granjas es la única manera de detener las floraciones en un lago tan grande como Erie. Huichun «Judy» Zhang, profesora de ingeniería civil y ambiental en la Universidad Case Western Reserve, quiere evitar que el fósforo que ya ha sido liberado por las granjas llegue al lago.

Está desarrollando un sistema de captura de fósforo para mitigar la escorrentía agrícola, utilizando filtros llenos de pequeñas estructuras, cada una del tamaño de una semilla de sésamo, que pueden absorber el fósforo del agua que pasa a través. Ha recibido grant 200,000 en subvenciones para apoyar este trabajo.

Zhang y su socio de investigación, Chad Penn, un científico del suelo que trabaja para el Departamento de Agricultura de los Estados Unidos, prevén instalar un proyecto piloto que demuestre su tecnología en un futuro cercano. Planean colocar los filtros en lugares donde la escorrentía se acumula de forma natural, como zanjas de drenaje.

» A corto plazo, para poder reducir la liberación de fósforo en el lago, esperamos que esto tenga un gran impacto», dijo Zhang. Ella espera que los filtros sirvan como una solución temporal hasta que el fósforo liberado por la agricultura pueda reducirse significativamente.

Una empresa israelí, BlueGreen Water Technologies, tiene un enfoque diferente. Hace dos años, lanzó una forma de algicida que se dirige a las cianobacterias, desencadenando una muerte masiva de las algas tóxicas, al tiempo que permite la supervivencia de formas no tóxicas de algas y otros organismos acuáticos. El tratamiento ha tenido éxito en Israel, Sudáfrica y China, así como en el lago Chippewa de Ohio, que había estado plagado de floraciones tóxicas durante años. Un año después de que BlueGreen aplicara su tratamiento «LakeGuard», que tomó un día y costó alrededor de 2 20,000, el lago Chippewa sigue libre de algas.

El Director de Tecnología Moshe Harel está gratamente sorprendido de que algae no haya regresado al lago Chippewa. «Escribimos el libro mientras hablamos», dijo.

Las floraciones de algas en estanques o lagos pequeños son relativamente fáciles de remediar. Pero tratar los lagos más grandes es un desafío. El lago Erie es miles de veces más grande que el lago BlueGreen más grande que ha tratado, pero a diferencia de casi todos los demás, la compañía no se desanima por la escala.

Harel, biólogo ambiental y creador del tratamiento LakeGuard, que está aprobado por el USDA y certificado por la EPA de Ohio, cree que la capacidad del tratamiento para flotar y seguir las corrientes de agua se traducirá de manera efectiva a cualquier lago, sin importar la escala. En algún momento, pero aún no, quiere enfrentarse al lago Erie.

» No pretendemos tratar todo el lago», dijo Harel. «Hacemos tratamientos quirúrgicos. Por lo tanto, para un lago como el lago Erie, nuestro objetivo será monitorear dónde comienza la floración al comienzo de la temporada.»

Mientras tanto, los lugares de interés de Harel se encuentran en otros grandes lagos, como el lago Okeechobee en Florida, el octavo lago más grande del país, que todavía es 13 veces más pequeño que el lago Erie.

«Todos estos lagos son intratables, se dejan florecer y las flores empeoran de año en año», dijo el Director Ejecutivo Eyal Harel, hermano de Moshe Harel, de los lagos que BlueGreen ya ha tratado. «Creo que trataremos el lago Erie. Es sólo cuestión de tiempo.»