Uma nova ferramenta de pesquisa para proteger a água potável está agora de olho no Lago Erie. Esta semana, um laboratório robótico no fundo do lago começou a rastrear os níveis de toxinas perigosas produzidas por cianobactérias que florescem a cada verão na bacia oeste do lago.

O objetivo é alertar com antecedência os gestores municipais de água potável e, assim, evitar a recorrência da crise hídrica que deixou mais de 400 pessoas, 000 residentes da área de Toledo sem água potável por cerca de dois dias no início de agosto de 2014 devido aos altos níveis de toxinas de microcistina.

A compra de $ 375, 000 dispositivo, que é conhecido como processador de amostra ambiental ou ESP, foi uma resposta direta ao evento de Toledo. Ele está posicionado em um local no fundo do lago de onde pode avisar com um dia de antecedência caso a água altamente tóxica pareça estar indo em direção à fonte de água da cidade.

Os testes serão feitos em dias alternados inicialmente, em seguida, aumentou para uma vez por dia a partir de 1º de agosto para coincidir com o pico esperado de toxicidade de floração. Os resultados dos testes são automaticamente enviados por e-mail para as caixas de entrada dos pesquisadores em Ann Arbor.

"Nosso objetivo número um é proteger a ingestão de água e evitar a exposição pública a essas toxinas, "disse o ecologista aquático Tom Johengen, diretor associado do Instituto Cooperativo para Pesquisa dos Grandes Lagos (CIGLR) da Universidade de Michigan. "Se este dispositivo estivesse instalado no verão de 2014, teria feito diferença. "

O projeto é uma colaboração entre CIGLR, o Laboratório de Pesquisa Ambiental dos Grandes Lagos (GLERL) da Administração Oceânica e Atmosférica Nacional em Ann Arbor, Centros Nacionais de Ciência do Oceano Costeiro da NOAA e Instituto de Pesquisa do Aquário da Baía de Monterey. O laboratório robótico, que atende pelo nome de ESPniagara, foi comprado com fundos da Iniciativa de Restauração dos Grandes Lagos federal, o que também ajuda a pagar os custos operacionais.

Mais dois ESPs serão implantados para teste no oeste do Lago Erie no próximo verão e devem estar em serviço regular em 2019, disse Timothy Davis, um ecologista molecular no laboratório Ann Arbor da NOAA e líder da equipe de monitoramento da proliferação de algas prejudiciais GLERL-CIGLR. Em última análise, os dados de toxicidade dos três laboratórios autônomos serão incorporados às previsões de proliferação de algas de curto prazo para a bacia do Lago Erie ocidental.

"Esperançosamente, nunca mais teremos um evento como o Toledo, porque seremos capazes de prever a localização da floração, movimento e toxicidade com precisão para que os gerentes de tratamento de água saibam quando está chegando e podem ser preparados, "Davis disse.

Mais de uma dúzia de ESPs estão em uso globalmente, mas ESPniagara é o primeiro nos Grandes Lagos e o primeiro a testar microcistinas, uma classe de toxinas produzidas por certas cianobactérias de água doce.

As cianobactérias são organismos fotossintéticos, às vezes chamados de algas verde-azuladas. Os Grandes Lagos são o lar de dezenas de espécies de cianobactérias comuns, mas apenas alguns são criadores de problemas tóxicos. A crise hídrica de Toledo foi atribuída a toxinas produzidas pela espécie comum Microcystis aeruginosa.

O ESPniagara "laboratório em uma lata" foi testado em campo no oeste do Lago Erie no outono passado. Foi implantado para serviço regular em 11 de julho e começou os testes de toxina de rotina em 18 de julho. Ele está localizado a cerca de 6,4 km a oeste da entrada de água municipal de Toledo, a uma profundidade de 18 pés. Permanecerá lá até meados de agosto, quando será recuperado para manutenção de rotina, depois voltou ao lago em setembro e outubro.

A técnica de pesquisa do CIGLR Emily Davenport passou os últimos meses preparando o laboratório para sua implantação no verão. Ela cresceu nas margens do Lago Erie, na Ilha de Catawba, Ohio, e frequentou a Bowling Green State University.

"As economias locais à beira do lago dependem da vitalidade do lago, então todos nós queremos que o Lago Erie prospere, "Davenport disse." Estou muito orgulhoso de trabalhar na pesquisa de qualidade da água dos Grandes Lagos, porque beneficia a vida das pessoas de uma forma tangível.

"Às vezes, pode ser muito difícil comunicar a importância da ciência ao público em geral, Mas não neste caso. Todos nós precisamos de água limpa. "

Além de seu trabalho com a ESPniagara, Davenport faz parte da equipe de monitoramento da proliferação de algas nocivas do CIGLR-NOAA que faz viagens semanais ao Lago Erie para coletar amostras de água para análise em Ann Arbor. A obtenção dos resultados do teste normalmente leva de 24 a 48 horas. Mas com ESPniagara, Os resultados da microcistina são transmitidos aos pesquisadores três a quatro horas após o dispositivo coletar uma amostra de água.

"O objetivo de ter este ESP é chegar quase em tempo real, medições de toxicidade in situ em uma escala de tempo diária, em vez de uma vez por semana, "Johengen disse." A resolução temporal melhorada nos permitirá fornecer avisos mais oportunos aos gestores de água e dará aos pesquisadores novos insights sobre a dinâmica da toxicidade da floração. "

As viagens semanais de amostragem da equipe ao Lago Erie continuarão e fazem parte de um programa abrangente de pesquisa de proliferação de algas prejudiciais que também inclui a análise de imagens de satélite, estudos genéticos de cianobactérias e publicação de boletins regulares HABs ao público. Uma parte significativa do orçamento anual de US $ 2,5 milhões da equipe é fornecida pela Iniciativa de Restauração dos Grandes Lagos.

Em 13 de julho, NOAA divulgou sua previsão sazonal de proliferação de algas prejudiciais para o Lago Erie, que pediu um HAB "significativo" para desenvolver na bacia ocidental neste verão. O principal impulsionador da proliferação de algas nocivas do Lago Erie é o fósforo elevado das bacias hidrográficas que drenam para a bacia oeste do lago, particularmente da bacia hidrográfica do Rio Maumee, fortemente agrícola.

As previsões de proliferação de algas prejudiciais da NOAA prevêem o tamanho, ou biomassa, de uma flor, mas não diz nada sobre sua toxicidade. Os níveis de toxinas de microcistina na floração variam ao longo do verão, conforme a composição de sua comunidade de cianobactérias muda. A ESPniagara fornece uma primeira etapa para fornecer previsões de HABs do Lago Erie que incluem informações sobre toxicidade, Disse Johengen.

ESPniagara pesa mais de 1, 000 libras e é baixado para o lago a partir do convés de um navio. Consiste em uma estrutura de aço protetora em torno de um laboratório de bioquímica analítica dentro de um recipiente à prova d'água, junto com uma bóia que flutua no alto.

A estrutura de aço é chamada de módulo de pouso ESP, e repousa diretamente no fundo do lago. A bóia é amarrada ao laboratório por uma mangueira de plástico e um cabo de dados. A bóia coleta água da superfície e a bombeia pela mangueira para o laboratório, e também é equipado com um modem celular para transmitir os resultados de volta para Ann Arbor. Amostras de água também são coletadas 4 pés acima do fundo do lago, a mesma profundidade usada por muitas tomadas de água municipais.

Dentro do laboratório úmido customizado, as células de cianobactérias são filtradas das amostras de água, então, as toxinas da microcistina são extraídas das células. O extrato líquido é então processado usando um ensaio bioquímico analítico ELISA, um teste biomédico comum que usa anticorpos e mudança de cor para identificar substâncias. Assim que o teste for concluído, uma câmera interna tira uma foto do resultado e a envia de volta para Ann Arbor, onde o brilho da imagem é usado para determinar a quantidade de microcistina na amostra.

"A crise hídrica de Toledo colocou a questão da proliferação de algas nocivas do Lago Erie no centro das atenções e mostrou o quão impactantes podem ser na vida diária das pessoas - e potencialmente na saúde humana - afetando um dos recursos básicos de que precisamos para a vida, que é água potável, "Davis disse.