Una nueva herramienta de investigación para proteger el agua potable está ahora vigilando el lago Erie. Esta semana, un laboratorio robótico en el fondo del lago comenzó a rastrear los niveles de toxinas peligrosas producidas por las cianobacterias que florecen cada verano en la cuenca occidental del lago.

El objetivo es avisar con antelación a los gestores municipales de agua potable y así evitar que se repita la crisis del agua que dejó más de 400, 000 residentes del área de Toledo sin agua potable durante aproximadamente dos días a principios de agosto de 2014 debido a los altos niveles de toxinas microcistínicas.

La compra de los $ 375, 000 dispositivo, que se conoce como procesador de muestras ambientales o ESP, fue una respuesta directa al evento de Toledo. Se coloca en un lugar en el fondo del lago donde puede avisar con un día de anticipación si el agua altamente tóxica parece dirigirse hacia la toma de agua de la ciudad.

Las pruebas se realizarán en días alternos inicialmente, luego aumentó a una vez al día a partir del 1 de agosto para coincidir con el pico esperado de toxicidad por floración. Los resultados de las pruebas se envían automáticamente por correo electrónico a las bandejas de entrada de los investigadores en Ann Arbor.

"Nuestro objetivo número uno es proteger la ingesta de agua y prevenir la exposición del público a estas toxinas, "dijo el ecologista acuático Tom Johengen, director asociado del Instituto Cooperativo para la Investigación de los Grandes Lagos (CIGLR) de la Universidad de Michigan. "Si este dispositivo hubiera estado instalado en el verano de 2014, hubiera hecho una diferencia ".

El proyecto es una colaboración entre CIGLR, el Laboratorio de Investigación Ambiental de los Grandes Lagos de la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica (GLERL) en Ann Arbor, Los Centros Nacionales de Ciencias Oceánicas Costeras de la NOAA y el Instituto de Investigación del Acuario de la Bahía de Monterey. El laboratorio robótico que se conoce con el nombre de ESPniagara, se compró con fondos de la Iniciativa federal de restauración de los Grandes Lagos, lo que también ayuda a pagar los costos operativos.

Se desplegarán dos ESP más para realizar pruebas en el oeste del lago Erie el próximo verano y deberían estar en servicio regular en 2019. dijo Timothy Davis, ecologista molecular en el laboratorio de Ann Arbor de la NOAA y líder del equipo de monitoreo de floración de algas nocivas GLERL-CIGLR. Por último, Los datos de toxicidad de los tres laboratorios autónomos se incorporarán a los pronósticos de floración de algas a corto plazo para la cuenca occidental del lago Erie.

"Ojalá, nunca más volveremos a tener un evento como Toledo, porque podremos pronosticar la ubicación de la floración, movimiento y toxicidad con precisión para que los administradores de tratamiento de agua sepan cuándo llegará y puedan estar preparados, "Dijo Davis.

Más de una docena de ESP se utilizan en todo el mundo, pero ESPniagara es el primero en los Grandes Lagos y el primero en probar microcistinas, una clase de toxinas producidas por ciertas cianobacterias de agua dulce.

Las cianobacterias son organismos fotosintéticos a veces llamados algas verdiazules. Los Grandes Lagos albergan decenas de especies de cianobacterias comunes, pero solo unos pocos son alborotadores tóxicos. La crisis del agua de Toledo se atribuyó a las toxinas producidas por la especie común Microcystis aeruginosa.

El "laboratorio en una lata" de ESPniagara se probó en el campo en el oeste del lago Erie el otoño pasado. Se desplegó para servicio regular el 11 de julio y comenzó las pruebas de toxinas de rutina el 18 de julio. Se encuentra a unas 4 millas al oeste de la toma de agua municipal de Toledo a una profundidad de 18 pies. Permanecerá allí hasta mediados de agosto, cuándo se recuperará para el mantenimiento de rutina, luego regresó al lago en septiembre y octubre.

La técnica de investigación de CIGLR, Emily Davenport, pasó los últimos meses preparando el laboratorio para su implementación de verano. Creció a orillas del lago Erie en la isla Catawba, Ohio, y asistió a la Bowling Green State University.

"Las economías locales a orillas del lago dependen de la vitalidad del lago, todos queremos que el lago Erie prospere, ", Dijo Davenport." Estoy muy orgulloso de trabajar en la investigación de la calidad del agua de los Grandes Lagos, porque beneficia la vida de las personas de una manera tangible.

"A veces puede resultar muy difícil comunicar la importancia de la ciencia al público en general, Pero no en este caso. Todos necesitamos agua limpia ".

Además de su trabajo con ESPniagara, Davenport es parte de un equipo de monitoreo de floración de algas nocivas de CIGLR-NOAA que realiza viajes semanales al lago Erie para recolectar muestras de agua para su análisis en Ann Arbor. Obtener esos resultados de la prueba generalmente toma de 24 a 48 horas. Pero con ESPniagara, Los resultados de la microcistina se transmiten a los investigadores de tres a cuatro horas después de que el dispositivo recolecta una muestra de agua.

"El objetivo de tener este ESP es obtener casi en tiempo real, mediciones de toxicidad in situ en una escala de tiempo diaria en lugar de una vez a la semana, Johengen dijo:"La resolución temporal mejorada nos permitirá brindar advertencias más oportunas a los administradores del agua y brindará a los investigadores nuevos conocimientos sobre la dinámica de la toxicidad de la floración".

Los viajes de muestreo semanales del equipo al lago Erie continuarán y son parte de un programa integral de investigación de floración de algas nocivas que también incluye análisis de imágenes satelitales. estudios genéticos de cianobacterias y publicación periódica de boletines de FAN para el público. Una parte significativa del presupuesto anual de $ 2.5 millones del equipo es proporcionada por la Iniciativa de Restauración de los Grandes Lagos.

El 13 de julio NOAA emitió su pronóstico de floración de algas nocivas estacionales para el lago Erie, lo que exigió el desarrollo de una FAN "significativa" en la cuenca occidental este verano. El principal impulsor de la proliferación de algas nocivas del lago Erie es el fósforo elevado de las cuencas hidrográficas que drenan hacia la cuenca occidental del lago. particularmente de la cuenca hidrográfica del río Maumee, fuertemente agrícola.

Los pronósticos de floración de algas nocivas de la NOAA predicen el tamaño, o biomasa, de una flor, pero no digas nada sobre su toxicidad. Los niveles de toxinas de microcistina en la floración varían durante el verano a medida que cambia la composición de su comunidad de cianobacterias. ESPniagara proporciona un primer paso para proporcionar los pronósticos de HAB del lago Erie que incluyen información de toxicidad, Dijo Johengen.

ESPniagara pesa más de 1, 000 libras y se baja al lago desde la cubierta de un barco. Consiste en un marco de acero protector que rodea un laboratorio de bioquímica analítica dentro de un recipiente impermeable, junto con una boya que flota por encima.

La estructura de acero se llama módulo de aterrizaje ESP, y descansa directamente sobre el fondo del lago. La boya está atada al laboratorio mediante una manguera de plástico y un cable de datos. La boya recoge agua de la superficie y la bombea por la manguera hasta el laboratorio, y también está equipado con un módem celular para transmitir los resultados a Ann Arbor. Las muestras de agua también se recolectan 4 pies por encima del fondo del lago, la misma profundidad que utilizan muchas tomas de agua municipales.

Dentro del laboratorio húmedo personalizado, las células de cianobacterias se filtran de las muestras de agua, luego, las toxinas de microcistina se extraen de las células. A continuación, el extracto líquido se procesa mediante un ensayo de bioquímica analítica ELISA, una prueba biomédica común que usa anticuerpos y cambio de color para identificar sustancias. Una vez que se completa la prueba, una cámara a bordo toma una foto del resultado y la envía de regreso a Ann Arbor, donde el brillo de la imagen se usa para determinar la cantidad de microcistina en la muestra.

"La crisis del agua de Toledo hizo que el problema de la proliferación de algas nocivas en el lago Erie fuera el centro de atención y mostró el impacto que pueden tener en la vida diaria de las personas, y potencialmente en la salud humana, al afectar uno de los recursos básicos que necesitamos para la vida, que es agua potable limpia, "Dijo Davis.