Hampir tiga tahun yang lalu, pada bulan Ogos 2014, penduduk Toledo, Ohio diberitahu supaya berhenti minum air di bandar mereka. Penasihat yang "tidak minum" berlangsung selama tiga hari, dan menghantar penduduk di seluruh garisan negeri mencari air botol. Hampir setengah juta orang terjejas.
Penjenayah? Alga biru-hijau yang dipanggil cyanobacteria di Lake Erie, bekalan air bandar. Apabila keadaan adalah betul, cyanobacteria akan menjadi mekar yang besar. Mekar ini dapat menghasilkan toksin yang dipanggil microcystin, yang menyebabkan banyak kesan kesihatan pada manusia, mulai dari ruam dan cirit-birit hingga kerosakan hati. Oleh sebab perubahan iklim dan kesan manusia seperti larian pertanian, mekar toksik ini menjadi lebih biasa.
"Masalahnya benar-benar di seluruh dunia, " kata ahli ekologi akuatik Tom Johengen, pengarah bersekutu Institut Koperasi untuk Great Lakes Research di University of Michigan.
Johannes dan rakan-rakannya berharap Lake Erie, salah satu daripada tasik teruk yang paling teruk di Amerika, mungkin menjadi yang pertama mendapat manfaat daripada penyelesaian baru. Mereka sedang bereksperimen dengan teknologi baru - sebuah "makmal robotik" di tasik bawah - untuk menguji air dan memberi maklumat dan amaran awal mengenai pencemaran.
Teknologi ini dikenali sebagai pemproses sampel alam sekitar, atau ESP, dan diletakkan di bawah tasik bawah empat batu dari pengambilan air untuk bekalan air perbandaran Toledo. Lebih kurang seperti pemadat sampah perindustrian, ESP kadangkala digambarkan sebagai "makmal dalam tin." ESP automatik sepenuhnya menguji air sekali atau dua kali sehari, dan menghantar keputusan secara tanpa wayar kepada penyelidik.
Ini lebih cepat daripada proses tradisional, yang melibatkan para penyelidik yang menggunakan bot ke pelbagai lokasi, mengumpul, menapis dan mengeluarkan sampel penyiraman, kemudian menganalisisnya untuk toksin. Itu boleh mengambil masa sehingga dua hari. Dan sementara tumbuh-tumbuhan rawatan air memantau bekalan mereka untuk toksin juga, mereka menguji air pada titik pengambilan. Ini bermakna jika mereka mencari sesuatu, itu sudah pun di dalam loji rawatan air. Lab-in-a-can boleh menyerah pada hari amaran tentang menghampiri toksin algal.
ESP Lake Erie adalah yang pertama seumpamanya untuk digunakan dalam sistem air tawar. Terdapat makmal yang sama di luar pantai Maine dan Washington, serta lokasi lain, yang digunakan terutamanya untuk memantau toksin yang mungkin menjejaskan kerang. Penyelidikan dari Stanford menunjukkan ESP boleh membantu memberi amaran awal kepada para nelayan dan pengembara rekreasi dalam persekitaran air masin, membiarkan mereka mengetahui air dan ikan di dalamnya mungkin tercemar. Tetapi apabila bunga cyanobacteria bertambah buruk, penyelidik mengatakan ESP kemungkinan akan menjadi lebih biasa di air tawar.
Perubahan iklim akan memburukkan lagi masalah dengan dua sebab, kata Johengen. Yang pertama ialah pemanasan air. Cyanobacteria seperti kehangatan, dan berkembang dalam suhu melebihi 68 darjah Fahrenheit. Alga lain lebih suka suhu yang lebih sejuk, jadi apabila air menjadi cukup panas, cyanobacteria mula mengalahkan mereka dan mengambil alih kawasan yang besar. Sebab kedua ialah larian. Perubahan iklim mengubah corak cuaca dan menghasilkan ribut yang lebih sengit. Hujan lebat menghasilkan banyak larian pertanian, mengalir baja dari ladang ke dalam bekalan air. Cyanobacteria memakan dan berkembang dari nutrien ini.
"Gabungan perairan hangat dan masukan tinggi dari larian boleh benar-benar mencetuskan bunga ini, " kata Johengen.
Para penyelidik berharap untuk menggunakan data ESP bersempena dengan model komputer untuk memahami dengan tepat bagaimana cyanobacteria blooms berperilaku. Mereka merancang untuk mengesan gerakan mekar secara mendatar dan menegak di dalam air, menggunakan maklumat mengenai arus dan angin. Ini penting kerana lokasi dan pergerakan mekar dapat meramalkan bagaimana ia dapat mempengaruhi manusia. Mekar permukaan mungkin hanya memberi kesan kepada rekreasi air, bermakna perenang dan perahu harus diingatkan. Tetapi mekar yang didorong secara mendalam oleh arus dapat menjejaskan bekalan air, kerana tumbuhan rawatan secara amnya mengambil air mereka dari dekat ke dasar. Pada akhirnya, para penyelidik berharap dapat menggunakan data untuk membantu mencegah bunga mekar sebisa mungkin.
"Pembasmian mekar kemungkinan besar tidak akan berlaku, tetapi kita benar-benar boleh mengurangkan saiz dan kesan bunga ini, " kata Tim Davis, ahli ekologi bekas Makmal Penyelidikan Alam Sekitar Tasik Lautan dan Pentadbiran Atmosfera (NOAA).
Projek itu, kerjasama antara Institut Koperasi untuk Great Lakes Research, Makmal Penyelidikan Alam Sekitar Tasik Besar NOAA di Ann Arbor, Pusat Kebangsaan NOAA untuk Ocean Coast Science dan Institut Penyelidikan Akuarium Monterey Bay, merancang untuk membawa dua lagi ESP ke Lake Erie. Dua akan digunakan setiap masa, dan satu pertiga dapat diputar pada asas yang diperlukan.
ESP bukanlah "peluru perak, " kata Davis. Para penyelidik masih akan melakukan pemantauan mingguan untuk mendapatkan lebih banyak maklumat tentang air di pelbagai lokasi, bukan sahaja di mana ESP digunakan. Tetapi dia dan rakan-rakannya percaya teknologi serupa akan menjadi lebih biasa apabila mereka menjadi lebih kecil dan lebih murah. Sekarang ESP seberat kira-kira 1, 000 paun dan kos $ 375, 000.
Sebilangan sebelas juta orang hidup di pinggir Tasik Erie, yang paling cetek dan paling panas dan paling banyak alga dari Great Lakes. Semua berdiri terjejas dengan meningkatkan bunga toksik. Begitu juga penduduk di tasik Amerika yang lain, termasuk mayat besar seperti Lake Okeechobee di Florida dan Utah Lake, berhampiran Salt Lake City. Pemotongan belanjawan dan kelonggaran peraturan-peraturan alam sekitar di bawah pentadbiran semasa boleh merancang pelan untuk pembersihan air, sehingga tasik lebih rentan terhadap racun. Dengan ESP, mungkin penduduk sekurang-kurangnya mendapat amaran sebelum racun tiba di dalam air minuman mereka.
