Melkein tarkalleen kolme vuotta sitten, elokuussa 2014, Ohion Toledon asukkaille käskettiin lopettaa heti kaupunkiveden juominen. "Älä juo" -neuvonta kesti kolme päivää, ja se lähetti asukkaat valtion linjojen yli etsimään pullotettua vettä. Lähes puoli miljoonaa ihmistä kärsi.
Syyllinen? Sinivihreä levä, nimeltään sinilevä Erie-järvessä, kaupungin vesivarannossa. Kun olosuhteet ovat oikeat, sinilevät kukkivat suuriksi, lietemattoiksi. Nämä kukkivat voivat tuottaa toksiinia, jota kutsutaan mikrosystiiniksi, joka aiheuttaa ihmisille useita terveysvaikutuksia, aina ihottumista ja ripulista maksavaurioihin. Ilmastomuutoksen ja ihmisten aiheuttamien vaikutusten, kuten maatalouden valumien, takia nämä myrkylliset kukkivat ovat yleistymässä.
"Ongelma on todella maailmanlaajuinen", sanoo vesiekologi Tom Johengen, Michiganin yliopiston suurten järvien tutkimuksen osuuskunnan johtaja.
Johengen ja hänen kollegansa toivovat, että Erie-järvi, yksi Amerikan pahiten kärsineistä järvistä, voisi olla yksi ensimmäisistä, joka hyötyisi uudesta ratkaisusta. He kokeilevat uutta tekniikkaa - järven pohjan "robottilaboratoriota" - testatakseen vettä ja antamaan tietoa ja varhaisia varoituksia pilaantumisesta.
Teknologiaa kutsutaan ympäristönäyteprosessoriksi tai ESP: ksi, ja se sijoitetaan järven pohjalle neljän mailin päässä Toledon kunnan vesihuollon vedenottoaukosta. Näyttääkseen pikemminkin kuin teollisuuden jätepuristimelta, ESP: tä kuvataan joskus "laboratorio tölkkiin". Täysin automatisoitu ESP testaa vettä kerran tai kahdesti päivässä ja lähettää tulokset langattomasti tutkijoille.
Tämä on paljon nopeampaa kuin perinteinen prosessi, jossa tutkijat matkustavat veneellä eri paikkoihin, keräävät, suodattavat ja erottavat juotto näytteet ja analysoivat sitten niitä toksiinien varalta. Se voi kestää jopa kaksi päivää. Ja vaikka vedenkäsittelylaitokset seuraavat myös toksiinien saatavuutta, ne testaavat veden imupaikassa. Tämä tarkoittaa, että jos he löytävät jotain, se on jo olennaisesti vedenpuhdistamon sisällä. Tölkki voi antaa vuorokauden varoituksen levätoksiinien lähestymisestä.
Erie-järven ESP on ensimmäinen laatuaan käytetty makeanveden järjestelmässä. Mainen ja Washingtonin rannikolla sekä muissa paikoissa on samanlaisia laboratorioita, joita käytetään pääasiassa toksiinien, jotka voivat vaikuttaa äyriäisiin, seuraamiseksi. Stanfordin tutkimukset ovat osoittaneet, että ESP: t voivat auttaa varhaisessa vaiheessa varoittamaan kalastajia ja huviveneilyä suolavesialueella antamalla heille tietää veden ja sen kalojen saastumisesta. Mutta kun sinileväkukinnat pahenevat, tutkijoiden mukaan ESP: t yleistyvät makeassa vedessä.
Ilmastomuutos pahentaa ongelmaa kahdesta syystä, Johengen sanoo. Ensimmäinen on vesien lämpeneminen. Sinilevät pitävät lämmöstä ja kukoistavat yli 68 Fahrenheit-asteen lämpötilassa. Muut levät mieluummin viileämpiä lämpötiloja, joten kun vedet lämpenevät tarpeeksi, sinileväbakteerit alkavat kilpailla niistä enemmän ja ottaa haltuunsa suuret alueet. Toinen syy on valuminen. Ilmastomuutos muuttaa sääolosuhteita ja tuottaa voimakkaampia myrskyjä. Voimakkaat sateet aiheuttavat paljon maatalouden valumia, johtaen lannoitteet tiloilta vedenjakeluun. Sinilevät syövät ja ravitsevat näitä ravintoaineita.
"Yhdistelmä lämpimämpiä vesiä ja runsaasti valumisaattoja voi todella saada aikaan nämä kukinnat", Johengen sanoo.
Tutkijat toivovat käyttävänsä ESP-tietoja yhdessä tietokonemallien kanssa ymmärtääksesi tarkalleen, kuinka sinileväkukinnat käyttäytyvät. He aikovat seurata kukinnan liikkumista sekä vaaka- että pystysuunnassa vedessä käyttäen virtauksia ja tuulta koskevia tietoja. Tämä on tärkeää, koska kukkasijainti ja sijainti voivat ennustaa miten se voi vaikuttaa ihmisiin. Pintakukinta saattaa vaikuttaa vain veden virkistykseen, mikä tarkoittaa, että uimareita ja veneilijöitä tulee varoittaa. Mutta virtausten syvä kukinta voi vaikuttaa vedenhuoltoon, koska puhdistamot veivät vettä yleensä pohjasta. Viime kädessä tutkijat toivovat hyödyntävänsä tietoja kukinnan estämisessä niin paljon kuin mahdollista.
"Kukkien hävittämistä ei todennäköisesti koskaan tapahdu, mutta voimme ehdottomasti vähentää näiden kukintojen kokoa ja vaikutuksia", sanoo Tim Davis, entinen kansallisen valtameren ja ilmakehän hallinnon (NOAA) Suurten järvien ympäristötutkimuslaboratorion ekologinen tutkija.
Hanke on yhteistyö Suurten Järvien Tutkimuslaitoksen, NOAA: n Ann Arborissa toimivien Suurien järvien ympäristötutkimuslaboratorion, NOAA: n kansallisten rannikkotiedekeskusten ja Monterey Bayn akvaariointutkimusinstituutin välillä. Sen tarkoituksena on tuoda vielä kaksi ESP: tä Erie-järvelle. Kaksi otetaan käyttöön koko ajan, ja kolmas voidaan kääntää sisään tarpeen mukaan.
ESP: t eivät ole ”hopea luoti”, Davis sanoo. Tutkijat tekevät edelleen viikoittaista seurantaa saadakseen enemmän erilaisia tietoja vedestä useissa paikoissa, ei vain siinä, missä ESP on käytössä. Mutta hän ja hänen kollegansa uskovat, että samanlaiset tekniikat yleistyvät, kun niistä tulee pienempiä ja halvempia. Tällä hetkellä ESP painaa noin 1000 puntaa ja maksaa 375 000 dollaria.
Noin yksitoista miljoonaa ihmistä asuu Erie-järven rannalla, joka on suurten järvien matalain, siksi lämpimin ja levinnein alta. Lisääntyvä myrkyllinen kukinta vaikuttaa kaikkiin. Samoin asukkaat sijaitsevat monien muiden amerikkalaisten järvien lähellä, mukaan lukien valtavia vesistöjä, kuten Floridan Okeechobee-järvi ja Salt Lake Cityn lähellä sijaitseva Utah-järvi. Budjetin leikkaukset ja ympäristösääntöjen lieventäminen nykyisen hallinnon puitteissa saattavat hylätä veden puhdistussuunnitelmat, jättäen järvet entistä alttiimmille myrkkyille. ESP: n avulla asukkaat saattavat ainakin saada varoituksen ennen toksiinien saapumista juomaveteen.
