O lodo verde tóxico do Lago Erie está a piorar com a Mudança Climática

CLEVELAND, Ohio-à medida que os ventos de Verão diminuem, grande parte do Lago Ocidental Erie tresanda. Milhas e milhas verdes flutuam na superfície, emanando um cheiro a peixe podre à medida que decai. A escumalha não é apenas desagradável. É perigoso.

a proliferação de algas nocivas constitui um perigo para a saúde em todos os 50 estados. Mas o Lago Erie, o mais raso, e portanto o mais quente, dos cinco Grandes Lagos, é singularmente vulnerável a florescências de algas. Como a maioria das outras massas de água que sofrem de flores, o lago é sobrecarregado com nutrientes, formando o terreno perfeito para a reprodução de uma bactéria conhecida por envenenar animais de estimação, contaminar a água potável e criar “zonas mortas” privadas de oxigénio que matam a vida aquática.

o futuro imediato do lago parece sombrio: as flores estão a piorar com as alterações climáticas, e representam uma ameaça para o turismo e recreação. Mas a pesquisa sobre a difícil situação do lago está florescendo, e as descobertas são relevantes em todo o mundo. A “alga” verde-azul sufocando Erie, Microcystis—que não é realmente uma alga, mas uma espécie de bactéria fotossintética—abunda em Lagos em todos os continentes, exceto na Antártida.

” Why is it such a good competitor? Isso é o que esperamos aprender”, disse Tim Davis, um professor associado de Ciências Biológicas da Universidade Estadual de Bowling Green, que estudou florescências de algas nocivas em todo o mundo.

cianobactérias Tóxicas, popularmente apelidado de “algas tóxicas”, explodiu em destaque nos Estados Unidos em 2014, depois de uma água potável de plantas em Toledo, Ohio, encontrado em níveis perigosos de toxinas durante um teste de rotina, e a cidade declarada a torneira de água potável. Centenas de milhares de pessoas ficaram lutando para encontrar água segura até Toledo levantar a proibição mais de dois dias depois.Uma vez que a emergência passou, a pergunta na mente de todos era: “o que precisamos fazer para garantir que estamos seguros?”disse Pete Bucher, que começou a trabalhar como Assessor Legislativo para o Distrito da Assembleia Estadual representando o sul de Toledo, um mês após a crise da água da cidade. Bucher é agora o Diretor Executivo da política da água no Conselho Ambiental de Ohio.

na altura, o Environmental Protection Agency (EPA) não exigia a realização de ensaios para detecção de cianotoxinas, incluindo a toxina produzida por Microcystis. Isso mudou depois de Toledo.

a EPA introduziu a monitorização nacional obrigatória das cianotoxinas em 2016, com a regra de monitorização não regulamentada dos contaminantes. A regra entrou em vigor em 2018 e está prevista para terminar este ano. As instalações de água potável em partes afetadas do Lago Erie também introduziram tratamentos dispendiosos mas eficazes, incluindo oxidação, filtração através de carvão ativado e remoção física ou filtração de células de Microcistis carregadas por toxinas, que podem ser implementadas assim que as toxinas são detectadas.

Se a salvaguardas em vigor hoje—mais freqüente monitoramento por satélite, com uma maior resolução de imagens; instrumentos que detectam as flores tomas de água potável; e melhor modelagem das flores-se—tinha existido durante Toledo 2014 bloom, a presença da toxina não teria sido uma surpresa, e “eles teriam sido capazes de resolver isso”, disse Rick Stumpf, um oceanógrafo a Administração Nacional Oceânica e Atmosférica (NOAA). “Não voltaria a acontecer.Stumpf é parte de uma equipe de pesquisadores da NOAA que começaram a usar satélites para estimar o tamanho da flor no Lago Erie em 2009. Após a crise da água de Toledo, NOAA mudou de publicar boletins semanais sobre a flor de Erie usando imagens de satélite para lançar atualizações quase diárias.

um desastre perfeito

o maior afluente do Lago Erie, o Rio Maumee, flui para a bacia ocidental de Erie, a parte mais rasa do lago. Mais de 70 por cento da bacia hidrográfica do Maumee é usada para a agricultura, e a chuva lava nitrogênio e fósforo—os dois principais nutrientes para o crescimento de algas—a partir de fertilizantes usados em terras agrícolas para o Maumee. Os nutrientes no escoamento são transportados directamente para o lago.

a precipitação e os níveis de nutrientes são os dois principais factores que influenciam o tamanho da floração. A libertação de azoto e fósforo da agricultura, a maior fonte de nutrientes que entra no Lago Erie, pode ser controlada. Mas chuvas mais intensas levam ao aumento do Carregamento de nutrientes de todas as fontes, incluindo as naturais, o que está causando maiores florescimento. As algas prosperam em água mais quente, e espera-se que as alterações climáticas tragam um clima mais quente e húmido para a região, exacerbando os factores existentes.

“é como o pior cenário”, disse Laura Johnson, diretora do Centro Nacional de pesquisa de qualidade da água da Universidade de Heidelberg.

pesquisadores em Heidelberg têm estudado o carregamento de nutrientes no Rio Maumee por décadas. Comparando esses registros com as estimativas de bloom de algas de NOAA, eles ligaram os níveis de fósforo no Maumee ao tamanho da flor no Lago Erie, e desenvolveram uma previsão de florescimento sazonal para o lago.

The NOAA satellite monitoring program evolved into a project called the Cyanobacteria Assessment Network, or CyAN, named for cyanobacteria’s distinctive blue-green color and available as an app for Android. NOAA e outras agências federais agora monitoram para florescer de algas em 2000 Estados Unidos. lagos que poderiam conter flores grandes o suficiente para serem vistos usando imagens de satélite, e eles publicitam informações de bloom dos Lagos através do aplicativo CyAN. As agências esperam apoiar o desenvolvimento de sistemas de previsão local para os lagos que estão monitorando atualmente, usando os métodos de previsão desenvolvidos no Lago Erie.

But NOAA isn’t done with Lake Erie. Alguns Microcystis florescem são mais tóxicos do que outros, e Stumpf vê Erie como a chave para o desenvolvimento de uma previsão de toxicidade que ainda não existe.

“não podemos fazer tudo com satélites”, disse ele. “Não podemos medir a toxicidade, porque as toxinas não são pigmentos. Não têm cor.”

atualmente, rastrear a toxicidade requer amostragem regular de água, algo que os pesquisadores do Bowling Green fazem semanalmente. Seus dados ajudam a explicar como as flores mudam sazonalmente, mas menos é entendido sobre como a toxicidade flutua a cada dia. É aí que os cientistas cidadãos entram.

“sabemos que há muita dinâmica que estamos perdendo no dia-a-dia”, disse Davis, o Professor de Bowling Green. “Então o que estamos tentando fazer é, incorporando cientistas cidadãos, coletar mais dados que nos permitirão ver algumas dessas tendências de escala fina em concentrações de toxinas, que esperamos nos permitam desenvolver o modelo de previsão de toxinas.”

Bowling Green fez parceria com várias outras universidades e NOAA para recrutar pessoas que já trabalham no Lago Todos os dias, como gestores de praia e capitães de barcos fretados. Os pesquisadores receberam milhões de dólares em doações estaduais e federais para apoiar este e outros esforços de pesquisa de algas. O teste padrão de toxina é complicado e leva horas para ser concluído, mas os cientistas cidadãos irão provar a água usando cartuchos de teste recentemente desenvolvidos que podem medir a toxicidade em uma fração do tempo.

Davis espera que os meios simplificados de coleta de dados irão expandir as capacidades de monitoramento sem sobrecarregar os cientistas cidadãos. Ele planeja comparar os achados do Lago Erie ao Microcystis encontrados no Lago Vitória da África e em outros lagos ao redor do mundo, através de um projeto financiado pela Fundação Nacional de ciência que visa desvendar o mistério do domínio global do organismo.

apesar do tamanho do Lago Erie—que abrange quase 10.000 milhas quadradas, quatro estados e dois países—o Acordo de qualidade da água dos Grandes Lagos, assinado pelos Estados Unidos e Canadá em 1972 e atualizado em 2012, facilita um monitoramento consistente além fronteiras.

o Acordo tem sido eficaz, disse Davis. Embora cada Lago seja diferente, ele disse: “muitas pessoas olham para o que está acontecendo no Lago Erie e a pesquisa que sai da área do Lago Erie, a fim de ajudar a guiá-los.”

floração através do tempo

exposição a cianotoxinas pode causar qualquer coisa desde dor de garganta, dores de cabeça e exaustão a sintomas graves, tais como vómitos, pneumonia e danos hepáticos, de acordo com o centro de controle e prevenção de doenças. Embora se tenha pensado anteriormente que a exposição só poderia ocorrer através de contato por água, descobertas recentes indicam que cianotoxinas aéreas podem ser capazes de viajar mais de uma milha para o interior.

“Quando você vai para a praia e você está sentado ou recriando em um lago que tem estas algas toxinas, você pode voltar para casa com esses tipos de sintomas, que duram apenas por um ou dois dias”, disse Anne Weir Schechinger, analista sênior de economia no Grupo de Trabalho Ambiental. “Também tem havido mais pesquisas recentemente mostrando esses impactos a longo prazo, como a insuficiência hepática, e até mesmo alguns cancros que estão começando a ser associados com essas toxinas. Mas eu diria ainda que a investigação no domínio da saúde ainda é cedo.Mesmo que a escumalha esteja presente na superfície de um lago, pode não ser tóxica. Mas o contrário também pode ser verdade. Enquanto evitar a escumalha potencialmente tóxica é o mais seguro, Schechinger advertiu contra assumir que é seguro nadar em rios, lagos ou lagoas que parecem livres de algas.

” você não vê necessariamente uma flor má. Isso não significa que não há (toxina) na água”, disse ela.

um mapa de alertas de toxinas está disponível para as praias públicas de Ohio através do Departamento de saúde do Estado. Muitos outros estados fornecem recursos semelhantes. Schechinger recomenda uma busca online por alga toxina alga nas proximidades e, se nada surgir, uma chamada para a agência estatal que monitora florescer.

A maior parte da investigação sobre Microcistis e cianotoxinas surgiu durante a última década. A relação entre nitrogênio e toxicidade é relativamente bem compreendida, embora o campo continue a se desenvolver.

The Microcystis dominating Lake Erie can only grow in size and toxicity until the bloom has used up all the available nitrogen or phosphorus in the lake. As primeiras pesquisas identificaram o fósforo como o principal nutriente limitante, levando a regulamentação ambiental destinada a reduzir as algas para atingir apenas o fósforo.

a Microcystis necessita tanto de fósforo como de azoto para crescer, mas necessita directamente de azoto para produzir a sua toxina. Então a redução do fósforo, mas não do nitrogênio, promoveria uma flor que é fisicamente menor, mas provavelmente não menos tóxica. Reduzir o nitrogênio, mas não o fósforo, promoveria uma flor que é tão grande, mas composta de um tipo diferente de algas que captura o nitrogênio do ar, que poderia ser tão tóxico.

“precisamos nos concentrar em ambos, porque realmente estamos olhando para uma abordagem holística”, disse Davis. “Queremos reduzir o fósforo e queremos reduzir o nitrogênio para termos um lago saudável, porque um lago saudável tem um equilíbrio saudável de ambos os nutrientes.”

embora a EPA agora recomende a redução do nitrogênio ao lado do fósforo, os esforços de mitigação de algas dos estados têm sido lentos a seguir. Em 2015, Michigan, Ohio e a província canadense de Ontário assinaram o Acordo de colaboração da bacia ocidental do Lago Erie, que requer uma redução de 40% no fósforo-principalmente de escoamento agrícola—entrando no lago em 2025. H2Ohio, que recebeu financiamento como parte do orçamento de Ohio em novembro passado, também se concentra em limitar o escoamento de fósforo da agricultura para mitigar as florescências de algas.

Ohio não alcançou seu objetivo preliminar de uma redução de 20 por cento de fósforo até 2020. Quando se trata de cumprir a meta de 40% até 2025, disse Bucher, do Conselho Ambiental de Ohio, “acho que podemos chegar lá. Acho que vai ser preciso um esforço duplo.”Ter um financiamento consistente também será fundamental, disse ele.

a maioria dos especialistas dizem que reduzir a quantidade de nutrientes libertados pelas fazendas é a única maneira de parar as flores em um lago tão grande como Erie. Huichun “Judy” Zhang, um professor de engenharia civil e ambiental na Case Western Reserve University, quer evitar que o fósforo que já foi libertado pelas fazendas de chegar ao lago.

ela está desenvolvendo um sistema de captação de fósforo para mitigar o escoamento agrícola, usando filtros cheios de estruturas minúsculas, cada um do tamanho de uma semente de sésamo, que pode absorver fósforo da água que passa. Ela recebeu US $ 200.000 em dinheiro para apoiar este trabalho.Zhang e seu parceiro de pesquisa, Chad Penn, um cientista do solo que trabalha para o Departamento de Agricultura dos EUA, antecipam a instalação de um projeto piloto demonstrando sua tecnologia em um futuro próximo. Planeiam colocar os filtros em locais onde as escoadas se reúnem naturalmente, tais como valas de drenagem.

“a curto prazo, para ser capaz de reduzir a libertação de fósforo no lago, isso, esperamos, vai causar um enorme impacto”, disse Zhang. Ela espera que os filtros sirvam como uma solução temporária até que o fósforo libertado pela agricultura possa ser significativamente reduzido.

uma empresa israelense, BlueGreen Water Technologies, tem uma abordagem diferente. Há dois anos, lançou uma forma de algicida de que metas de cianobactérias, provocando uma massa morte de algas tóxicas, permitindo não-tóxico formas de algas e outros organismos aquáticos—para sobreviver. O tratamento tem sido bem sucedido em Israel, África do Sul e China, bem como no Lago Chippewa de Ohio, que tinha sido atormentado por florescências tóxicas por anos. Um ano após a BlueGreen aplicar seu tratamento “LakeGuard”, que levou um dia e custou cerca de US $20.000, o Lago Chippewa permanece livre de algas.

o chefe de tecnologia Moshe Harel está agradavelmente surpreendido por as algas não terem regressado ao Lago Chippewa. “Escrevemos o livro enquanto falamos”, disse ele.

floresce de algas em lagoas ou pequenos lagos são relativamente fáceis de remediar. Mas tratar lagos maiores é um desafio. O Lago Erie é milhares de vezes maior do que o maior lago BlueGreen tem tratado, mas ao contrário de quase todos os outros, a empresa não é adiada pela escala.

Harel, um biólogo ambiental e o criador do tratamento LakeGuard, que é aprovado e certificado pela EPA de Ohio, acredita que a capacidade do tratamento para flutuar e seguir as correntes de água se traduzirá efetivamente para qualquer lago, não importa a escala. Em algum momento, mas ainda não, ele quer enfrentar o Lago Erie.

“não pretendemos tratar todo o lago”, disse Harel. “Fazemos tratamentos cirúrgicos. Assim, para um lago como o Lago Erie, nosso objetivo será monitorar onde o florescimento começa no início da temporada.”

entretanto, os pontos turísticos de Harel são definidos em outros grandes lagos, como o Lago Okeechobee na Flórida, o oitavo maior lago do país, que ainda é 13 vezes menor que o Lago Erie.

“todos estes lagos são incuráveis, deixados à flor e para que as flores piorem de ano para ano”, disse o Diretor Executivo Eyal Harel, irmão de Moshe Harel, dos Lagos BlueGreen já tratou. “Acho que vamos tratar o Lago Erie. É só uma questão de tempo.”