エリー湖の有毒な緑のスライムは気候変動で悪化している

オハイオ州クリーブランド—夏の風が吹くと、西のエリー湖の多くが臭い。 緑のグー-それのマイルとマイル-は、それが減衰するように魚を腐敗のような臭いを発する、表面に浮かぶ。

クズは不愉快なだけではありません。 それは危険です。

有害な藻類の花は、すべての50州で健康上の危険です。 しかし、5つの五大湖の中で最も浅く、したがって最も暖かいエリー湖は、藻類の花に独特に脆弱です。 花に苦しんでいる他のほとんどの水域と同様に、湖は栄養素で過負荷になっており、ペットを毒殺し、飲料水を汚染し、水生生物を殺す酸素を奪われた”デッドゾーン”を作り出すことが知られている細菌のための完璧な繁殖地を形成しています。

湖の近未来は厳しいように見える：花は気候変動によって悪化しており、観光やレクリエーションに脅威を与えている。 しかし、湖の厄介な窮状に関する研究は盛んであり、調査結果は世界的に関連しています。 エリーを窒息させる青緑色の”藻類”、Microcystis-本当に藻類ではなく、光合成細菌の一種である—南極大陸を除くすべての大陸の湖にたくさんあります。

“なんでそんなにいい競争相手なんだ？ それが私たちが学ぶことを望んでいることです」と、世界中の有害な藻類の花を研究してきたボーリンググリーン州立大学の生物科学の准教授、Tim Davisは言

口語的に「有毒藻類」と呼ばれる有毒なシアノバクテリアは、2014年、オハイオ州トレドの飲料水工場が定期的な試験中に危険なレベルの毒素を発見し、市が水道水を飲むことができないと宣言した後、米国で脚光を浴びた。 トレドが2日以上後に禁止を解除するまで、何十万人もの人々が安全な水を見つけるためにスクランブルして残っていました。

緊急事態が通過した後、みんなの心の質問は、”私たちが安全であることを確認するために何をする必要がありますか？”ピート-ブチャーは、市の水危機の一ヶ月後にトレド南部を代表する州議会地区の立法補佐官として働き始めたと述べた。 Bucherは現在、オハイオ州環境評議会の水政策のマネージングディレクターです。

当時、Microcystisによって作り出される毒素を含むシアノトキシンのためのテストは環境保護庁(EPA)によって要求されませんでした。 それはトレドの後に変わった。

EPAは、2016年に、規制されていない汚染物質監視規則とともに、シアノトキシンのための必須の国家監視を導入しました。 このルールは2018年に施行され、今年は終了する予定です。 エリー湖の影響を受けた地域の飲料水施設では、酸化、活性炭を用いたろ過、毒素を含んだ微小嚢胞細胞の物理的除去またはろ過など、高価ではあるが効果的な治療法も導入されており、毒素が検出されるとすぐに実施することができる。

トレドの2014年のブルームの間に、今日のセーフガード（より高解像度の画像を用いたより頻繁な衛星監視、飲料水摂取時のブルームを検出する機器、およびブルーム自体のより良いモデリング）が存在していた場合、毒素の存在は驚きではなく、”彼らはそれに対処することができただろう”と米国海洋大気庁（NOAA）の海洋学者であるリック—スタンプフは述べている。 “それは再び起こらないだろう。”

Stumpfは、2009年にエリー湖のブルームの大きさを推定するために衛星を使用し始めたNOAA研究者のチームの一員です。 トレド水危機の後、NOAAは衛星画像を使用してエリーのブルームに関する毎週の速報を公開することから、毎日の更新をリリースすることに切り替えました。

完璧な災害

エリー湖の最大の支流であるモーミー川が、湖の最も浅いエリー西部の盆地に流れ込む。 モーミーの流域の70％以上が農業に使用されており、降雨は農地で使用される肥料からモーミーに藻類の成長のための二つの重要な栄養素である窒素とリン その流出の栄養素は湖に直接運ばれます。

降雨量と栄養レベルは、ブルームの大きさに影響を与える2つの主な要因です。 エリー湖に入る最大の栄養素源である農業からの窒素とリンの放出を制御することができます。 しかし、降雨量が多いと、自然のものを含むすべての供給源からの栄養負荷が増加し、より大きな花を引き起こしています。 藻類はより暖かい水の中で繁栄し、気候変動は地域に暖かく湿った天候をもたらし、既存の要因を悪化させると予想されています。

「最悪のシナリオのようなものだ」とハイデルベルク大学の国立水質研究センターのディレクター、Laura Johnson氏は述べている。

ハイデルベルクの研究者は、何十年もの間、モーミー川での栄養負荷を研究してきました。 これらの記録をNOAAの藻類の開花推定値と比較することによって、彼らはMaumeeのリンレベルをErie湖の開花サイズにリンクし、湖の季節的な開花予測を開発した。

NOAA衛星監視プログラムは、シアノバクテリアの特徴的な青緑色にちなんで命名されたCyanobacteria Assessment Network、またはCyANと呼ばれるプロジェクトに進化し、Android用アプリとし NOAAと他の連邦政府機関は現在、2,000米国で藻類の花を監視しています 衛星画像を使用して見るのに十分な大きさの花を保持することができる湖、そして彼らはシアンのアプリを通じて湖からの花の情報を公表します。 政府機関は、エリー湖で開発された予測方法を使用して、現在監視している湖の地域予測システムの開発を支援したいと考えています。

しかし、NOAAはエリー湖では行われていません。 いくつかのMicrocystisの花は他のものよりも毒性があり、Stumpfはまだ存在しない毒性予測を開発するための鍵としてErieを見ています。

“衛星ではすべてを行うことはできません”と彼は言いました。 「毒素は色素ではないので、毒性を測定することはできません。 彼らは色を持っていません。”

現在、毒性を追跡するには定期的な水のサンプリングが必要であり、ボウリンググリーンの研究者は毎週行う。 彼らのデータは、花が季節的にどのように変化するかを説明するのに役立ちますが、毒性が毎日どのように変動するかについては理解されていません。 それが市民科学者の出番です。

「私たちは日々欠けている多くのダイナミクスがあることを知っています」と、ボウリング・グリーンの教授であるデイビスは言いました。 「だから私たちがやろうとしているのは、市民の科学者を組み込むことによって、毒素濃度のこれらの細かい傾向のいくつかを見ることができるよ”

ボーリンググリーンは、ビーチマネージャーやチャーターボートの船長のように、すでに毎日湖で働く人々を募集するために、他のいくつかの大学やNOAAと提携しました。 研究者は、これおよび他の藻類研究努力を支援するために、州および連邦政府の助成金で数百万ドルを受け取っています。 標準的な毒素のテストは複雑で、完了するために時間を取るが市民の科学者はわずか時間の毒性を測定できる新開発のテストカートリッジを使用して水を見本抽出する。

Davisは、単純化されたデータ収集手段が、市民の科学者を圧倒することなく監視機能を拡大することを期待しています。 彼は、生物の世界的支配の謎を解くことを目的とした国立科学財団が資金を提供したプロジェクトを通じて、アフリカのビクトリア湖や世界中の他の湖で見つかったエリー湖からの発見をMicrocystisと比較することを計画しています。

エリー湖の大きさにもかかわらず—それはほぼ10,000平方マイル、四つの州と二つの国にまたがる—五大湖水質協定は、1972年に米国とカナダによって署名され、2012年に更新され、国境を越えた一貫した監視を容易にします。

合意は有効だった、とDavis氏は述べた。 すべての湖は異なっていますが、彼は言った、”多くの人がエリー湖で何が起こっているのか、エリー湖エリアから出てくる研究を見て、それらを導くのを助”

シアノトキシンへの暴露は、喉の痛み、頭痛、疲労から嘔吐、肺炎、肝臓の損傷などの重度の症状に至るまで、何かを引き起こす可能性があります。 以前は、曝露は水上接触によってのみ発生すると考えられていましたが、最近の発見は、空中のシアノトキシンが内陸に1マイル以上移動できる可能性があることを示しています。

「あなたがビーチに行って、これらの藻類毒素を含む湖に座ったり再現したりすると、1〜2日続くような種類の症状で家に帰ることができます」と、Environmental Working Groupの経済学のシニアアナリストであるAnne Weir Schechingerは述べています。 「最近、肝不全、さらにはこれらの毒素に関連し始めているいくつかの癌のような、これらの長期的な影響を示すいくつかの研究もありました。 しかし、私はまだ健康研究はまだ早いと言うでしょう。”

湖の表面にスカムが存在していても、それは無毒である可能性があります。 しかし、その逆も当てはまります。 潜在的に有毒なスカムを完全に避けることが最も安全な動きですが、Schechingerは、藻類がないように見える川、湖、池で泳ぐことは安全だと仮定することに

“あなたは必ずしもスカミーブルームを見ることはありません。 それは水に（毒素）がないことを意味するものではありません”と彼女は言いました。

オハイオ州の公共ビーチの地図は、国務省の保健省を通じて入手可能である。 他の多くの州も同様のリソースを提供しています。 Schechingerは、近くの藻類毒素勧告のオンライン検索を推奨し、何も出てこない場合は、花を監視する国家機関への呼び出しをお勧めします。

マイクロシスチスとシアノトキシンに関するほとんどの研究は、最後の十年の間に浮上しています。 窒素と毒性の関係は比較的よく理解されていますが、分野は発展し続けています。

エリー湖を支配するMicrocystisは、開花が湖内の利用可能なすべての窒素またはリンを使い果たすまで、サイズと毒性が成長することができます。 初期の研究では、リンを主要な制限栄養素として特定し、藻類をリンのみを対象とするように減らすことを目的とした環境規制をリードしています。

Microcystisは成長するためにリンと窒素の両方を必要としますが、毒素を産生するためには窒素を直接必要とします。 したがって、窒素ではなくリンを減らすことは、物理的には小さいが毒性が低いブルームを促進するでしょう。 リンではなく窒素を減らすことは、同じように大きいが、空気から窒素を捕捉する異なる種類の藻類で構成されるブルームを促進するであろう。

“私たちは両方に焦点を当てる必要があります。 “私たちはリンを減らしたいと思っていますし、窒素を減らしたいので、健康な湖には両方の栄養素が健康的にバランスしているので、健康な湖があ”

EPAは現在、リンと一緒に窒素を減らすことを推奨していますが、州の藻類緩和の努力は遅れています。 2015年、ミシガン州、オハイオ州、カナダのオンタリオ州はエリー湖西部流域共同協定に署名し、主に農業流出によるリンの40パーセントの削減を2025年までに湖に入ることを要求している。 昨年11月にオハイオ州予算の一部として資金を調達したH2OHIOは、藻類の花を軽減するために農業からのリン流出を制限することにも焦点を当てています。

オハイオ州は、2020年までに20％のリン削減という予備的な目標を達成していない。 それは40によって2025パーセントの目標を達成することになると、オハイオ州環境評議会から、ブチャーは、”私たちはそこに着くことができると思います。 私はそれがちょうど努力のダブルダウンを取るつもりだと思います。”一貫した資金を持つことも最優先になります、と彼は言いました。

ほとんどの専門家は、農場から放出される栄養素の量を減らすことが、エリーと同じ大きさの湖で花を止める唯一の方法だと言います。 ケース-ウェスタン-リザーブ大学の土木環境工学教授であるHuichun”Judy”Zhangは、すでに農場から放出されているリンが湖に到達するのを防ぎたいと考えています。

彼女は、通過する水からリンを吸収することができるゴマの大きさの小さな構造を詰めたフィルターを使用して、農業流出を軽減するためのリン捕 彼女はこの仕事を支えるために補助金の$200,000を受け取った。

Zhangと彼女の研究パートナーである米国農務省の土壌科学者であるChad Pennは、近い将来、彼らの技術を実証するパイロットプロジェクトの設置を期待している。 彼らは排水溝のような流出が自然に集まる場所のフィルターを、設置することを計画する。

「短期的には、湖へのリンの放出を削減できるようにするために、これは大きな影響を与えることを願っています」とZhangは言いました。 彼女は農業によって解放されるリンがかなり減らすことができるまでフィルターが一時的な解決として役立つと期待する。

イスラエルの企業、ブルーグリーン-ウォーター-テクノロジーズは、異なるアプローチを持っています。 2年前、藍藻を標的とするalgaecideの一種であるalgaecideを発売し、毒性のある藻類の大量死を引き起こし、非毒性の藻類や他の水生生物を生き残ることができま 治療は、イスラエル、南アフリカ、中国だけでなく、何年も有毒な花に悩まされていたオハイオ州のチペワ湖で成功を見てきました。 BlueGreenが一日かかり、約2 20,000の費用がかかる”LakeGuard”治療を適用した一年後、Chippewa Lakeは藻類を含まないままです。

最高技術責任者Moshe Harelは、藻類がチペワ湖に戻っていないことにうれしく驚いています。 “私たちが話すように私たちは本を書く”と彼は言った。

池や小さな湖の藻類の花は、比較的治療が容易です。 しかし、より大きな湖を扱うことは困難です。 エリー湖は、ブルーグリーン湖が処理した最大のものよりも何千倍も大きいですが、他のすべての人とは異なり、会社は規模によって延期されていません。

環境生物学者であり、オハイオ州EPAによってUSDA承認され、認定されているLakeGuard治療の作成者であるHarelは、水の流れを浮かべて追従する治療の能力は、規模に関係なく、どの湖にも効果的に変換されると考えている。 ある時点で、しかし、まだ、彼はエリー湖を取ることを望んでいます。

「我々は湖全体を扱うことを目指しているわけではない」とハレルは語った。 “私たちは外科的治療を行います。 だから、エリー湖のような湖のために、私たちの目的は、季節の初めに花がどこから始まるかを監視することです。”

一方、ハレルの観光スポットは、フロリダ州のオキーチョビー湖のような他の大きな湖に設定されています。

「これらの湖はすべて処理不可能であり、開花するために残され、開花が年々悪化する」と、BlueGreenがすでに処理している湖のMoshe Harelの弟、最高経営責任者Eyal Harelは言 “私たちはエリー湖を扱うと思います。 それは時間の問題です。”