Undersøgelse finder kilde til giftige grønalgeopblomstringer, og resultaterne stinker

Alle øjne var rettet mod det sydøstlige Floridas St. Lucie Estuary i 2016, da det fik national opmærksomhed på grund af strandlukninger i weekenden den 4. juli på grund af de enorme mængder giftigt grønt slim, der dækkede dele af det 7 mil lange indløb forbundet med en kystnær flodsystemet. Microcystis aeruginosa - en ferskvandsblågrøn alge, der kan producere toksiner - skabte kaos på dette vigtige økosystem, hvilket fik forskere fra Florida Atlantic University's Harbor Branch Oceanographic Institute til at komme til roden af ​​problemet. Denne blomstringsbegivenhed fulgte en et-årig undersøgelse af vandskel til rev. Resultaterne af undersøgelsen, som afslørede en vigtig kilde til næringsstoffer, der driver den skadelige algeopblomstring, stinke.

I modsætning til den udbredte misforståelse, at periodiske udledninger fra Lake Okeechobee alene producerede disse skadelige algeopblomstringer, FAU Havneafdelings undersøgelse giver flere beviser på, at næringsstofkilder i de lokale bassiner, herunder spildevands- og septiksystemer på stedet, forurenede St. Lucie Estuary, især dens urbaniserede sektioner samt dens vandskel. Resultaterne af undersøgelsen er offentliggjort i tidsskriftet Skadelige alger .

"Det har længe været troet, at algeopblomstringen fundet i Lake Okeechobee, som er forårsaget af forurening såsom afstrømning fra gårde, var alene ansvarlige for at drive blomsterne og deres toksiner i St. Lucie-mundingen, " sagde Brian E. Lapointe, Ph.D., hovedforfatter af undersøgelsen og forskningsprofessor ved FAU Havneafdeling, som for nylig præsenterede disse resultater på den niende amerikanske nationale konference om skadelig algeopblomstring. "Vi ønskede at undersøge rollen af ​​septiske systemer på stedet, som tidligere er blevet overset."

Selvom alger altid er til stede i naturlige vandområder som oceaner og floder, nogle få typer kan producere toksiner, der kan skade mennesker alvorligt, dyr, fisk, og andre dele af økosystemet. Disse skadelige algeopblomstringer stimuleres af miljøfaktorer som lys, saltholdighed og næringsstofniveauer såsom nitrogen og fosfor. Kvælstof og fosfor findes i høje koncentrationer i menneskeligt affald og spildevand.

For at skelne mellem vandkvalitetspåvirkninger fra grundvand og regnvandsafstrømning fra St. Lucie Estuary versus andre påvirkninger direkte relateret til periodiske udledninger fra Lake Okeechobee, Lapointe og hans samarbejdspartnere udførte en omfattende analyse af interaktionerne mellem septiske systemer, grundvand, og overfladevand. De analyserede grundvandsprøvetagning i to boligområder med aldrende septiksystemer identificeret som højprioriterede septik-til-kloak konverteringssteder og søgte efter vandige nitrogenisotoper, og sucralose, et kunstigt sødemiddel, der ikke kan nedbrydes af kroppen eller nogen behandlingsproces for den sags skyld.

De tog prøver af overfladevand i C-44 og C-23 kanalerne og nearshore-rev på udkig efter opløste næringsstoffer samt sucralose og indsamlede og analyserede makrofytter, planteplankton og algevæv. Ferskvandstilførslen til St. Lucie Estuary-systemet, inklusive nedbør og udledninger gennem C-44, C-23 og C-24 kanaler og bakterietal på alle fire steder inden for undersøgelsesområdet blev fulgt gennem hele undersøgelsen.

Fra undersøgelsesprøverne, Lapointe og hans samarbejdspartnere identificerede klart, at spildevandsforurening er en væsentlig årsag til forringelse af vandkvaliteten og økologisk dysfunktion i St. Lucie Estuary og nedstrøms nearshore-rev. Beviser fra de prøver, de indsamlede og testede, viste, at menneskeligt spildevandsnitrogen fra septiske systemer var en væsentlig bidragyder til de høje nitrogenkoncentrationer i flodmundingen og nedstrøms kystrevene, sidstnævnte repræsenterer det nordligste omfang af koralvækst i det sydlige Florida.

Kombinationen af ​​ferskvandsforholdene i flodmundingen, kombineret med spildevandsnitrogen (ammonium)berigelse, resulterede i en "perfekt storm" bioreaktor, der understøttede vækst og toksinproduktion i Microcystis. Disse særlige ferskvands-Microcystis-opblomstringer (og toksiner) er stigende i flodmundinger og kystnære farvande rundt om i verden og forventes at udvide i omfang og intensitet med globale klimaændringer. Nogle af de mest kroniske opblomstringer forekommer i Lake Erie, Cape Fear River, Patos Lagoon Estuary i Brasilien, og Lake Taihu i Kina.

Til studiet, Lapointe brugte også data fra flere Land Ocean Biogeochemical Observatory (LOBO) enheder installeret i St. Lucie Estuary. LOBO'erne er et betydeligt overvågningsnetværk i Indian River Lagoon, der giver brugerne mulighed for at observere og forudsige vandkvaliteten i realtid.

"I undersøgelsesområdet St. Lucie Estuary, septik-til-kloak programmer, som omfatter nitrogen- og fosforfjernelse gennem avanceret spildevandsrensning, kunne hjælpe med at imødegå denne udfordring og afbøde fremtidige skadelige algeopblomstringer, " sagde Lapointe. "Disse forbedringer inden for det lokale vandskel kombineret med øget lagring og forvaltning af næringsstoffer nord for Lake Okeechobee ville samlet forbedre forholdene i både St. Lucie Estuary, tilstødende dele af Indian River Lagoon, og de nearshore-rev nedstrøms for St. Lucie Inlet, mens de beskytter menneskers sundhed bedre."

Ifølge United States Environmental Protection Agency, skadelig algeopblomstring er et stort miljøproblem i alle 50 stater. Almindeligvis kendt som røde tidevand, brunt tidevand og grønt tidevand, blågrønne alger eller cyanobakterier, som Microcystis, betragtes som skadelig algeopblomstring og kan have alvorlige konsekvenser for menneskers sundhed, akvatiske økosystemer og økonomi.