Quasi esattamente tre anni fa, nell'agosto 2014, ai residenti di Toledo, in Ohio, è stato detto di smettere immediatamente di bere l'acqua della loro città. L'advisory "non bere" è durato tre giorni e ha inviato i residenti attraverso i confini statali in cerca di acqua in bottiglia. Quasi mezzo milione di persone sono state colpite.
Il colpevole? Un'alga blu-verde chiamata cianobatteri nel lago Erie, l'approvvigionamento idrico della città. Quando le condizioni sono giuste, i cianobatteri fioriscono in grandi stuoie fangose. Queste fioriture possono produrre una tossina chiamata microcistina, che provoca una serie di effetti sulla salute nell'uomo, che vanno da eruzioni cutanee e diarrea a danni al fegato. A causa dei cambiamenti climatici e degli impatti umani come il deflusso agricolo, queste fioriture tossiche stanno diventando più comuni.
"Il problema è davvero mondiale", afferma l'ecologo acquatico Tom Johengen, direttore associato del Cooperative Institute for Great Lakes Research dell'Università del Michigan.
Johengen e i suoi colleghi sperano che il Lago Erie, uno dei laghi più colpiti in America, possa essere uno dei primi a beneficiare di una nuova soluzione. Stanno sperimentando una nuova tecnologia - un "laboratorio robotico" sul fondo del lago - per testare l'acqua e fornire informazioni e avvertimenti precoci sull'inquinamento.
La tecnologia si chiama processore di campioni ambientali, o ESP, ed è posizionata sul fondo del lago a quattro miglia dalla presa d'acqua per l'approvvigionamento idrico municipale di Toledo. Assomigliando piuttosto a un compattatore di rifiuti industriale, l'ESP è talvolta descritto come un "laboratorio in lattina". L'ESP completamente automatizzato verifica l'acqua una o due volte al giorno e invia i risultati in modalità wireless ai ricercatori.
Questo è molto più veloce del processo tradizionale, che prevede che i ricercatori viaggino in barca verso varie località, raccolgano, filtrino ed estraggano campioni di irrigazione, quindi analizzandoli per le tossine. Ciò può richiedere fino a due giorni. E mentre gli impianti di trattamento delle acque monitorano anche la fornitura di tossine, testano l'acqua nel punto di immissione. Ciò significa che se trovano qualcosa, è già essenzialmente all'interno dell'impianto di trattamento delle acque. Il lab-in-a-can potrebbe rinunciare a un giorno di avvertimento sull'avvicinarsi delle tossine algali.
L'ESP di Lake Erie è il primo del suo genere ad essere utilizzato in un sistema di acqua dolce. Esistono laboratori simili al largo delle coste del Maine e Washington, così come altre località, utilizzati principalmente per monitorare le tossine che potrebbero colpire i crostacei. La ricerca di Stanford ha dimostrato che gli ESP possono aiutare a avvisare tempestivamente i pescatori e i diportisti in un ambiente di acqua salata, facendo loro sapere che l'acqua e il pesce al suo interno potrebbero essere contaminati. Ma poiché le fioriture dei cianobatteri peggiorano, i ricercatori affermano che probabilmente gli ESP diventeranno più comuni nelle acque dolci.
Johengen afferma che i cambiamenti climatici aggraveranno il problema per due motivi. Il primo è il riscaldamento delle acque. I cianobatteri amano il calore e prosperano a temperature superiori a 68 gradi Fahrenheit. Altre alghe preferiscono temperature più fredde, quindi quando le acque si scaldano abbastanza, i cianobatteri iniziano a superarle e occupano vaste aree. Il secondo motivo è il deflusso. I cambiamenti climatici alterano i modelli meteorologici e producono tempeste più intense. Le forti piogge generano molto deflusso agricolo, drenando i fertilizzanti dalle fattorie nella fornitura idrica. I cianobatteri divorano e prosperano questi nutrienti.
"La combinazione di acque più calde e alti input dal deflusso può davvero scatenare queste fioriture", afferma Johengen.
I ricercatori sperano di utilizzare i dati ESP insieme ai modelli di computer per capire esattamente come si comportano le fioriture di cianobatteri. Hanno in programma di tracciare il movimento della fioritura sia orizzontalmente che verticalmente nell'acqua, usando le informazioni sulle correnti e sul vento. Questo è importante perché la posizione e il movimento di una fioritura possono prevedere in che modo potrebbe influire sull'uomo. Una fioritura superficiale potrebbe influire solo sulla ricreazione dell'acqua, il che significa che i nuotatori e i diportisti devono essere avvertiti. Ma una fioritura spinta in profondità dalle correnti può influire sull'approvvigionamento idrico, poiché gli impianti di trattamento in genere assorbono la loro acqua dal vicino al fondo. Alla fine, i ricercatori sperano di utilizzare i dati per aiutare a prevenire il più possibile le fioriture.
"L'eradicazione della fioritura probabilmente non accadrà mai, ma possiamo assolutamente ridurre le dimensioni e l'impatto di queste fioriture", afferma Tim Davis, ex ecologo del Great Lakes Environmental Research Laboratory della National Oceanic and Atmospher Administration (NOAA).
Il progetto, una collaborazione tra il Cooperative Institute for Great Lakes Research, il NOAA Great Lakes Environmental Research Laboratory ad Ann Arbor, i NOAA National Centers for Coastal Ocean Science e il Monterey Bay Aquarium Research Institute, prevede di portare altri due ESP sul Lago Erie. Due verranno distribuiti continuamente e un terzo può essere ruotato in base alle necessità.
Gli ESP non sono un "proiettile d'argento", dice Davis. I ricercatori effettueranno comunque un monitoraggio settimanale per ottenere una maggiore varietà di informazioni sull'acqua in più posizioni, non solo dove viene distribuito l'ESP. Ma lui e i suoi colleghi credono che tecnologie simili diventeranno più comuni man mano che diventano più piccole ed economiche. In questo momento un ESP pesa circa 1.000 sterline e costa $ 375.000.
Circa undici milioni di persone vivono sulle rive del lago Erie, il più superficiale e quindi il più caldo e incline alle alghe dei Grandi Laghi. Tutti risentiranno dell'aumento delle fioriture tossiche. Lo stesso vale per i residenti vicino a molti altri laghi americani, compresi enormi specchi d'acqua come il lago Okeechobee in Florida e il lago Utah, vicino a Salt Lake City. I tagli al bilancio e il rilassamento delle normative ambientali in vigore nell'attuale amministrazione possono far fallire i piani di bonifica delle acque, lasciando i laghi ancora più inclini alle tossine. Con gli ESP, forse i residenti potrebbero almeno ricevere un avvertimento prima che le tossine arrivino nella loro acqua potabile.
