Prije gotovo točno tri godine, u kolovozu 2014., stanovnicima Toleda, Ohio, rečeno je da odmah prestanu piti svoju gradsku vodu. Savjet „ne pijte“ trajao je tri dana i stanovnike je slao preko državnih linija u potrazi za flaširanom vodom. Pogođeno je gotovo pola milijuna ljudi.
Krivac? Plavo-zelena alga zvana cijanobakterije u jezeru Erie, gradskom vodoopskrbom. Kad su uvjeti pravi, cijanobakterije cvjetaju u velike prostirke. Ovi cvjetovi mogu proizvesti toksin zvan mikrocistin, koji kod ljudi izaziva brojne zdravstvene učinke, u rasponu od osipa i proljeva do oštećenja jetre. Zbog klimatskih promjena i utjecaja ljudi poput otjecanja poljoprivrede, ovi otrovni cvjetovi postaju sve češći.
"Problem je zaista u cijelom svijetu", kaže vodeni ekolog Tom Johengen, suradnik direktora Kooperativnog instituta za istraživanje velikih jezera na Sveučilištu u Michiganu.
Johengen i njegovi kolege nadaju se da je jezero Erie, jedno od najteže pogođenih jezera u Americi, možda jedno od prvih koje je dobilo novo rješenje. Eksperimentiraju s novom tehnologijom - „robotskim laboratorijom“ na dnu jezera - kako bi testirali vodu i dali informacije i rana upozorenja o zagađivanju.
Ta se tehnologija naziva procesor uzoraka okoliša, ili ESP, i smješten je na dnu jezera četiri milje od dovoda vode za komunalni vodoopskrbu Toledo. Izgleda da je više sličan industrijskom kompaktoru smeća, ESP se ponekad opisuje kao "laboratorij u limenci". Potpuno automatizirani ESP testira vodu jednom ili dva puta dnevno i bežično šalje rezultate istraživačima.
To je mnogo brže od tradicionalnog postupka, koji uključuje istraživače koji putuju brodom na različita mjesta, prikupljaju, filtriraju i vade uzorke za zalijevanje, a zatim ih analiziraju na toksine. To može potrajati i do dva dana. I dok uređaji za obradu vode prate i opskrbu toksinima, testiraju vodu na mjestu unosa. To znači da ako nešto pronađu, to se već nalazi unutar uređaja za pročišćavanje vode. Laboratorij može dobiti dan upozorenja o približavanju toksina algama.
ESP jezera Erie prvi je takve vrste koji se koristio u slatkovodnom sustavu. Postoje slični laboratoriji na obalama Mainea i Washingtona, kao i na drugim lokacijama, koji se uglavnom koriste za praćenje toksina koji mogu utjecati na školjke. Istraživanje iz Stanforda pokazalo je da ESP-ovi mogu pružiti rano upozorenje ribarima i rekreativnim nautičarima u okruženju slane vode, dajući im do znanja da su voda i ribe unutar nje kontaminirani. No, kako cvjetanje cijanobakterija pogoršava, istraživači kažu kako će se ESP vjerojatno pojavljivati u slatkoj vodi.
Klimatske promjene će iz dva razloga pogoršati problem, kaže Johengen. Prvo su tople vode. Cijanobakterije vole toplinu, a uspijevaju pri temperaturama iznad 68 stupnjeva Farenhajta. Ostale alge preferiraju hladnije temperature, pa kad se vode dovoljno zagrijavaju, cijanobakterije ih počnu nadmašiti i preuzimaju velike površine. Drugi razlog je otjecanje. Klimatske promjene mijenjaju vremenske obrasce i proizvode intenzivnije oluje. Obilne kiše stvaraju mnogo odljeva poljoprivrede, ispuštajući gnojiva s farmi u vodovod. Cijanobakterije proždiru i razvijaju ove hranjive tvari.
"Kombinacija toplijih voda i visokih ulaza iz otjecanja zaista može potaknuti ove cvatove", kaže Johengen.
Istraživači se nadaju da će koristiti podatke ESP-a u kombinaciji s računalnim modelima kako bi točno razumjeli kako se ponašaju cvjetovi cianobakterije. Planiraju pratiti kretanje cvatnje i vodoravno i okomito unutar vode koristeći podatke o struji i vjetru. Ovo je važno jer mjesto i kretanje cvatnje mogu predvidjeti kako bi moglo utjecati na ljude. Površinsko cvjetanje može utjecati samo na rekreaciju na vodi, što znači da plivači i nautičari moraju biti oprezni. Ali cvjetanje koje pokreću duboke struje može utjecati na opskrbu vodom, jer postrojenja za pročišćavanje uglavnom uzimaju vodu od blizu dna. U konačnici, istraživači se nadaju da će koristiti podatke kako bi spriječili cvjetanje u što većem broju.
"Iskorjenjivanje cvjetanja se vjerojatno nikad neće dogoditi, ali mi apsolutno možemo smanjiti veličinu i utjecaj tih cvjetova", kaže Tim Davis, ekolog prije Nacionalne laboratorije za zaštitu okoliša u Nacionalnoj upravi za okean i atmosferu (NOAA).
Projekt, suradnja između Kooperativnog instituta za istraživanje velikih jezera, NOAA-inog laboratorija za istraživanje okoliša u Ann Arboru, Nacionalnog centra NOAA za znanost o obalnim oceanima i istraživačkog instituta Monterey Bay Aquarium, planira dovesti još dva ESP-a na jezero Erie. Dvije će osobe biti raspoređene cijelo vrijeme, a treća se po potrebi može izmjenjivati.
ESP-i nisu "srebrni metak", kaže Davis. Istraživači će i dalje vršiti nadzor tjedno kako bi dobili više različitih informacija o vodi na više lokacija, a ne samo na mjestu gdje je raspoređen ESP. Ali on i njegovi kolege vjeruju da će slične tehnologije postajati sve češće kako postaju manje i jeftinije. Trenutno ESP teži oko 1.000 funti i košta 375.000 dolara.
Oko jedanaest milijuna ljudi živi na obali jezera Erie, najplićeg i stoga najtoplijeg i najobimnijih algi velikih jezera. Svi stoje pod utjecajem povećanja otrovnih cvjetova. Kao i stanovnici mnogih drugih američkih jezera, uključujući ogromna vodna tijela poput jezera Okeechobee na Floridi i jezera Utah, u blizini Salt Lake Cityja. Smanjenje proračuna i ublažavanje okolišnih propisa prema trenutnoj upravi mogu ugroziti planove čišćenja vode, a jezera će biti još sklonija toksinima. Uz pomoć ESP-a možda stanovnici barem mogu dobiti upozorenje prije nego što toksini stignu u njihovoj pitkoj vodi.
