Pred skoraj tremi leti, avgusta 2014, so prebivalci Toleda v Ohiu rekli, naj takoj nehajo piti svojo mestno vodo. Svetovalni nasvet "ne pijem" je trajal tri dni in prebivalce po državnih linijah poslal v iskanje ustekleničene vode. Prizadeto je bilo skoraj pol milijona ljudi.
Krivec? Modro-zelena alga, imenovana cianobakterije v jezeru Erie, mestna oskrba z vodo. Ko so razmere prave, cianobakterije razcvetijo v velike, blazne preproge. Ti cvetovi lahko proizvajajo toksin, imenovan mikrocistin, ki pri ljudeh povzroča številne zdravstvene učinke, od izpuščajev in driske do poškodb jeter. Zaradi podnebnih sprememb in človeških vplivov, kot je odtok v kmetijstvu, ti strupeni cvetovi postajajo vse pogostejši.
"Problem je resnično po vsem svetu, " pravi vodni ekolog Tom Johengen, izredni direktor Zadružnega inštituta za raziskave velikih jezer na Univerzi v Michiganu.
Johengen in njegovi sodelavci upajo, da bo jezero Erie, eno najhuje prizadetih jezer v Ameriki, morda eno izmed prvih, ki so izkoristili novo rešitev. Eksperimentirajo z novo tehnologijo - "robotskim laboratorijem" na dnu jezera - za testiranje vode in podajanje informacij ter zgodnja opozorila o onesnaževanju.
Tehnologija se imenuje okoljski vzorčni procesor ali ESP in je nameščena na dnu jezera štiri milje od dovoda vode za komunalno oskrbo z vodo Toledo. V primerjavi z industrijskim kompaktorjem smeti je ESP včasih opisan kot "laboratorij v pločevinki". Popolnoma avtomatiziran ESP testira vodo enkrat do dvakrat na dan in rezultate brezžično pošlje raziskovalcem.
To je veliko hitreje od tradicionalnega postopka, pri katerem raziskovalci potujejo z ladjo na različne lokacije, zbirajo, filtrirajo in odvzemajo vzorce za zalivanje, nato pa jih analizirajo na toksine. To lahko traja do dva dni. Medtem ko čistilne naprave spremljajo tudi oskrbo s toksini, vodo preskušajo na mestu vnosa. To pomeni, da če najdejo nekaj, je to v bistvu že znotraj čistilne naprave. Laboratorij lahko odda do dneva opozorila o približevanju algenih toksinov.
ESP jezera Erie je prvi te vrste, ki se uporablja v sladkovodnem sistemu. Podobni laboratoriji ob obalah Maineja in Washingtona so tudi podobni laboratoriji, ki se uporabljajo predvsem za spremljanje toksinov, ki bi lahko vplivali na školjke. Raziskave iz Stanforda so pokazale, da lahko ESP-ji ribičem in rekreativnim čolnarjem v zgodnji slani vodi pomagajo zgodaj opozoriti, s čimer jim sporočijo, da so voda in ribe v njej lahko onesnažene. Ker pa se cianobakterije poslabšajo, raziskovalci trdijo, da se bodo ESP pogosteje pojavljali v sladki vodi.
Johengen pravi, da bodo podnebne spremembe težavo še poslabšale. Prva so tople vode. Cianobakterije imajo radi toploto in uspevajo pri temperaturah nad 68 stopinj Fahrenheita. Druge alge imajo raje hladnejše temperature, zato ko se vode dovolj segrejejo, jih cianobakterije začnejo prehitevati in prevzemajo velike površine. Drugi razlog je odtok. Podnebne spremembe spreminjajo vremenske vzorce in povzročajo intenzivnejše nevihte. Močne padavine ustvarijo veliko kmetijskih odtokov, ki odvajajo gnojila s kmetij v vodovod. Cianobakterije te hranljive snovi požrejo in uspevajo.
"Kombinacija toplejših voda in visokega vnosa iz odtoka lahko resnično sproži to cvetenje, " pravi Johengen.
Raziskovalci upajo, da bodo uporabili podatke ESP skupaj z računalniškimi modeli, da bi natančno razumeli, kako se obnašajo cvetovi bakterij. Načrtujejo sledenje gibanju cvetenja vodoravno in navpično znotraj vode z uporabo informacij o tokovih in vetru. To je pomembno, saj lahko lokacija in gibanje cvetja predvidevata, kako lahko vpliva na ljudi. Površinsko cvetenje lahko vpliva le na vodno rekreacijo, kar pomeni, da bi morali biti previdni plavalci in čolnarji. Toda cvetenje, ki ga poganjajo globoki tokovi, lahko vpliva na oskrbo z vodo, saj čistilne naprave na splošno dovajajo vodo od blizu dna. Navsezadnje raziskovalci upajo, da bodo uporabili podatke, da bi čim bolj preprečili cvetenje.
"Izkoreninjenje razcveta verjetno ne bo nikoli, vendar lahko absolutno zmanjšamo velikost in vpliv teh cvetov, " pravi Tim Davis, ekolog, nekdanji laboratorij za okoljske raziskave Nacionalne uprave za oceano in atmosfero (NOAA) Great Lakes.
Projekt, sodelovanje med Inštitutom za raziskave velikih jezer, NOAA-inim okoljskim raziskovalnim laboratorijem Velikih jezer v Ann Arboru, nacionalnimi centri NOAA za znanost obalnih oceanov in raziskovalnim inštitutom Akvarij Monterey Bay, namerava prinesti še dva ESP na jezero Erie. Dve bosta ves čas nameščena, tretjega pa lahko po potrebi vrtete.
ESP-ji niso "srebrna krogla", pravi Davis. Raziskovalci bodo še vedno izvajali tedenski nadzor, da bi dobili več različnih informacij o vodi na več lokacijah, ne le tam, kjer je nameščen ESP. Toda on in njegovi sodelavci verjamejo, da bodo podobne tehnologije postale pogostejše, ko bodo postale manjše in cenejše. Trenutno ESP tehta približno 1.000 funtov in stane 375.000 USD.
Približno enajst milijonov ljudi živi na obrežju jezera Erie, najtankejše in zato najtoplejše in najbolj nagnjene k algam Velikih jezer. Vsi vplivajo na povečanje strupenega cvetenja. Tako tudi prebivalci v bližini številnih drugih ameriških jezer, vključno z ogromnimi vodnimi telesi, kot sta jezero Okeechobee na Floridi in jezero Utah, v bližini Salt Lake Cityja. Zmanjšanje proračuna in sprostitev okoljskih predpisov v sedanji administraciji lahko krčijo načrte za čiščenje vode, zato bodo jezera še bolj nagnjena k strupom. Z ESP-ji bodo morda prebivalci vsaj dobili opozorilo, preden strupi prispejo v njihovo pitno vodo.
