Szinte pontosan három évvel ezelőtt, 2014 augusztusában, az Ohio-i Toledo lakosainak azt mondták, hogy azonnal hagyják abba a városi vizet. A „ne igyál” tanácsadás három napig tartott, és az államvonalakon keresztül palackozott víz keresésére küldte a lakosokat. Közel félmillió ember érintett.
Az elkövető? Cianobaktériumoknak nevezett kék-zöld alga az Erie-tóban, a város vízellátásában. Ha a körülmények megfelelőek, a cianobaktériumok nagy, iszapos szőnyegekké virágznak. Ezek a virágok előállíthatnak egy mikrocisztin nevű toxint, amely számos egészségügyi hatást vált ki az emberekben, kezdve a kiütéseket és a hasmenést a májkárosodásig. Az éghajlatváltozás és az emberi hatások, például a mezőgazdasági lefolyás miatt ezek a mérgező virágok egyre gyakoribbak.
"A probléma valóban világszerte van" - mondja Tom Johengen, a vízi ökológus, a Michigan-i Egyetem Nagy tavak Kutatószövetkezetének társult igazgatója.
Johengen és kollégái azt remélik, hogy az Erie-tó, az egyik legsúlyosabban érintett tó Amerikában, az egyik lehet az első, aki új megoldást élvez. Kísérleteznek egy új technológiával - a tó fenekén található „robot laboratóriummal” -, hogy teszteljék a vizet, információt szolgáltassanak és korai figyelmeztetéseket kapjanak a szennyezésről.
A technológiát környezetminta-feldolgozónak (ESP) nevezzük, és a tó fenekén helyezkedik el, négy mérföldre a Toledo települési vízellátásától. Az ESP-t inkább ipari szemetes tömörítőként hasonlítják, és néha "laboratóriumban egy dobozban" írják le. A teljesen automata ESP naponta egyszer vagy kétszer teszteli a vizet, és vezeték nélkül továbbítja az eredményeket a kutatóknak.
Ez sokkal gyorsabb, mint a hagyományos eljárás, amelynek során a kutatók hajóval utaznak különböző helyekre, összegyűjtik, kiszűrik és kivonják az öntözési mintákat, majd elemzik azokat toxinok szempontjából. Ez akár két napot is igénybe vehet. És miközben a vízkezelő üzemek ellenőrzik a toxinellátásukat is, a vizet a bevitel helyén tesztelik. Ez azt jelenti, hogy ha találnak valamit, az már lényegében a vízkezelő üzemben található. A dobozban lévő labor akár egy napot is figyelmeztethet az algatoxinok közeledésére.
Az Erie-tó ESP az első ilyen jellegű, amelyet édesvízi rendszerekben használnak. Hasonló laboratóriumok vannak Maine és Washington partjainál, valamint más helyszíneken is, amelyeket elsősorban a kagylókat érintő toxinok megfigyelésére használnak. A Stanford kutatásai kimutatták, hogy az ESP-k elősegíthetik a halászok és a kedvtelési célú csónakázók korai figyelmeztetését sósvízi környezetben, tudatván velük, hogy a benne található víz és halak szennyeződhetnek. Mivel azonban a cianobaktériumok virágzása rosszabbodik, a kutatók szerint az ESP-k valószínűleg gyakoribbak lesznek az édesvízben.
Az éghajlatváltozás két okból tovább súlyosbítja a problémát - mondja Johengen. Az első a melegvíz. A cianobaktériumok kedvelik a meleget, és 68h-nál magasabb hőmérsékleten virágzik. Más algák inkább a hidegebb hőmérsékleteket részesítik előnyben, tehát amikor a vizek elég melegednek, a cianobaktériumok elkezdenek versenyezni, és nagy területeket vetnek át. A második ok a lefolyás. Az éghajlatváltozás megváltoztatja az időjárási viszonyokat és intenzívebb viharokat okoz. A heves esőzések sok mezőgazdasági lefolyást eredményeznek, és a műtrágyákat a gazdaságokból a vízellátásba engedik. A cianobaktériumok ezeket a tápanyagokat táplálják és táplálják.
"A melegebb vizek és a magas vízfolyások kombinációja valóban szikraként idézheti elő ezeket a virágokat" - mondja Johengen.
A kutatók remélik, hogy az ESP-adatokat számítógépes modellekkel együtt fogják használni, hogy pontosan megértsék, hogyan viselkednek a cianobaktériumok virágzása. Azt tervezik, hogy a vízben vízszintesen és függőlegesen egyaránt nyomon követi a virágmozgást, az áramlatokra és a szélre vonatkozó információk felhasználásával. Ez azért fontos, mert a virágzás helye és mozgása megjósolja, hogy ez hogyan befolyásolhatja az embereket. A felszíni virágzás csak a víz rekreációját befolyásolhatja, azaz az úszók és a hajósok figyelmeztetni kell. De az a virág, amelyet a mély áramlás vezet, befolyásolhatja a vízellátást, mivel a szennyvíztisztító telepek általában az alsó részükről veszik be a vizüket. Végül a kutatók remélik, hogy az adatokat felhasználják a lehető legnagyobb mértékben a virágzás megelőzésére.
„A virágvirág megszüntetése valószínűleg soha nem fog megtörténni, de abszolút mértékben csökkenthetjük ezen virágzás méretét és hatását” - mondja Tim Davis, a Nemzeti Óceáni és Légköri Hivatal (NOAA) Nagy-tavak Környezetkutató laboratóriumának korábbi ökológusa.
A projekt, amely a Nagy Tavak Kutatási Kooperációs Intézete, a NOAA Nagy-tavak Környezetvédelmi Kutatólaboratóriuma, Ann Arbor, az NOAA Tengerparti Tengeri Tudományos Nemzeti Központja és a Monterey Bay Akvárium Kutatóintézet között működik, további két ESP-t kíván hozni az Erie-tóhoz. Kettőt folyamatosan alkalmaznak, a harmadik pedig szükség szerint forgatható be.
Az ESP-k nem „ezüstgolyó” - mondja Davis. A kutatók továbbra is heti ellenőrzéseket végeznek, hogy többféle információt szerezzenek a vízről több helyen, nem csak az ESP telepítésének helyén. De ő és kollégái szerint a hasonló technológiák egyre gyakoribbak lesznek, mivel kisebbek és olcsóbbak. Jelenleg egy ESP körülbelül 1000 fontot vesz igénybe és 375 000 dollárba kerül.
Körülbelül tizenegy millió ember él az Erie-tó partján, amely a Nagy-tavak legalacsonyabb, ezért legmelegebb és leginkább algára hajlamos. A toxikus virágzás növekedése mindegyiket érintheti. Ugyanez történik a sok más amerikai tó közelében, beleértve a hatalmas víztesteket, például a floridai Okeechobee-tót és a Salt Lake City közelében fekvő Utah-tót. A költségvetés csökkentése és a környezetvédelmi előírások enyhítése a jelenlegi közigazgatás szerint átgondolhatja a víztisztítási terveket, így a tavak még inkább hajlamosak a méreganyagokra. Az ESP-k esetén a lakosok legalább figyelmeztetést kaphatnak, mielőtt a méreganyagok megérkeznek az ivóvízükbe.
