Clevelands brunt vand:Kilden ligger i bunden af ​​Lake Erie

Siden han flyttede til Cleveland-området for syv år siden, Malina Cano Rauschenfels er blevet vant til, at misfarvet vand strømmer fra hendes vandhane, selvom hun aldrig helt har forstået årsagen bag det gule eller brunlige skær.

Cano Rauschenfels, 41, der underviser skolebørn i musik fra hendes hjem i Cleveland Heights, af og til ser byen Clevelands Division of Water-meddelelser, der råder beboerne til at undgå at vaske vasketøj, fordi det tilsmudsede postevand kan plette tøj - men at vandet stadig er sikkert at drikke. Efter at have renset brunt slam fra hendes vandfiltreringssystem, Cano Rauschenfels er fortsat skeptisk.

"Jeg ville være bange for at give mine børn dette vand, " sagde hun. "Du må ikke vaske dit tøj eller vaske tøj, men er det fint at drikke det? Hvad er virkningerne af det?"

I de sidste to årtier, disse udbrud af forurenet postevand har fundet sted med jævne mellemrum i sensommeren. De har plettet VVS-armaturer, ødelagt masser af vasketøj, og producerede mærkelige lugte og en metallisk smag.

Efter alt at dømme, det har været til gene for mange kunder i Clevelands vandafdeling, nationens 10. største vandsystem, der betjener 1,4 millioner mennesker. Men det kan være repræsentativt for et mere alvorligt problem knyttet til Lake Eries "døde zone, "et udstrakt lag dybt vand med så lidt ilt, at mange fisk ikke kan overleve.

Mens afstrømning fra landbruget og byspildevand strømmer ud i Lake Erie, næringsstofferne og varmen fra den laveste Store Sø giver anledning til massive opblomstringer af alger og bakterier. Denne overflod af mikrober i Erie alene overgår stjernerne i universet, ifølge videnskabsmænd.

Hver sommer, når legioner af alger og bakterier dør, de falder brat til søbunden, og deres mikroskopiske lig rådner i massevis. I det dybere vand i Lake Eries centrale bassin, nedbrydningsprocessen nedbryder ilten i bundvandet.

Når dette iltfattige vand interagerer med Eries søbund sedimenter og ler, tungmetaller som mangan og jern frigives fra møget til vandet. I særdeleshed, mangan forårsager ikke kun misfarvning, men har også været forbundet med permanente neurologiske problemer. Forhold med lavt iltindhold bidrager også til mere kaustisk vand, der langsomt kan korrodere bly- og kobberledninger over tid og øge risikoen for eksponering for disse metaller.

I mellemtiden i søen, når iltniveauet falder under en vis tærskel, koldtvandsfisk og bundlevende vandorganismer kvæles eller tvinges til at migrere, at gøre meget af det centrale bassins bundvand til en død zone.

Mellem 1960'erne og 2000'erne, antallet af døde zoner på verdensplan er fordoblet hvert årti som følge af menneskelige aktiviteter og en opvarmende atmosfære.

Globalt, Forskere har identificeret mere end 400 døde zoner i havvand, inklusive den Mexicanske Golf, Long Island Sound og Chesapeake Bay. Men ferskvandsdøde zoner, som videnskabsmænd erfarer, kan udgøre en risiko for drikkevand, eksisterer overalt i de store søer, inklusive Lake Michigan's Green Bay, Lake Huron's Saginaw Bay, Lake Ontario's Hamilton Harbor og Lake Eries centrale bassin.

Føderale undersøgelser af klimaændringer viser, at Midtvesten oplever kraftigere nedbør. Denne nedbør har fejet mere affald ind i kystområder, en tendens, der har fremmet større algeopblomstring og iltsvind. Med et opvarmende klima, døde zoner varer længere, forlænger kvælende økologiske forhold og øger sandsynligheden for, at forurenet vand skyller ind i kystnære drikkevandsindtag.

For lidt over et årti siden, niveauer af tungmetaller i råt Lake Erie vand steg til problematiske niveauer. Forskere og embedsmænd i vandbehandling lærte først da om den døde zones potentielle effekt på drikkevand ved kysten og forsøger stadig at forstå, hvor alvorlig en sundhedsrisiko det kan være.

"Det er mest til gene, men det kan være et sundhedsproblem, sagde Ed Verhamme, en kystingeniør hos LimnoTech, et miljøkonsulentfirma, der hjælper Cleveland med at spore den døde zone.

Alex Margevicius, kommissær for Clevelands afdeling for vand, nævnte behandlingsvand er nu mere kompleks.

"Her, i Cleveland, og mange steder i De Store Søer, vi bekymrede os om behandling og distribution:behandle vandet og sende det, hvor det skulle hen, " sagde han. "Kilde, vi tænkte ikke over det i årtier og årtier. I de sidste 15, 20 år, der har ændret sig dramatisk. Vi har fokuseret på, hvad der foregår i søen. Hvad overraskede mig, så meget som noget, er, hvor kompleks Lake Erie er som et økosystem; biologien, kemi, fysikken i, hvad der foregår, er utrolig kompliceret."

Lake Eries døde zone, som kan spænde over et område på størrelse med Connecticut, ligger mest i det dybe, offshore farvande. Imidlertid, nordøstlige vinde kan skubbe dette vand mod Ohios kystlinje, hvor det truer en række større kommunale vandindtag fra Lorain, 30 miles vest for Cleveland, til Ashtabula, 60 miles mod øst.

Når dette sker, Vandbehandlingsmyndighederne skal handle hurtigt for at justere mængden af ​​visse kemikalier i behandlingsprocessen.

I slutningen af ​​august, Cano Rauschenfels gik for at fylde en kande til sit vandfiltreringssystem med vand fra hendes hane og bemærkede, at den var "helt brun." Hændelsen retfærdiggjorde kun hendes køb af det dyre system, der var i stand til at rense kommunalt vand og endda filtrere råvand fra søer og stillestående damme.

Da en ven ringede til Cleveland vandafdeling for at forhøre sig om misfarvningen, Cano Rauschenfels erfarede, at årsagen var forhøjede niveauer af mangan. Stadig, hun og mange naboer vidste ikke, hvad de skulle stille op med den information.

"Min fornemmelse er, de fleste mennesker er uvidende, " sagde Cano Rauschenfels. "Mine børn spørger, "Hvorfor får du vand fra (et filtreringssystem)?" Baseret på deres reaktion, mit gæt er, at de ikke bruger et filter derhjemme - at ingen tænker over det. De antager bare, at det er sikkert«.

Den første kendte og mest alvorlige episode fandt sted i 2006. Det var da, at vandbehandlingsmyndighederne begyndte at forstå, hvad de havde med at gøre.

Signaltegnet var et indtrængen af ​​koldt vand.

Den 9. aug. 2006, temperaturen nær Crown Water Treatment Plant faldt fra 77 grader til 64, et tegn på, at dybt havvand havde opslugt indtagskrybben. En fremherskende nordøstlig vind blæste hen over søen, at lede iltfattigt vand ind i tre af de fire vandbehandlingsanlæg. I mere end en uge, misfarvet vand fyldt med tungmetaller blev pumpet gennem store dele af distributionssystemet.

Mangan, et udbredt grundstof fundet i søbunden, var et af de metaller, der blev trukket ind i vandforsyningen. I lave mængder, mangan er et essentielt mineral, der hjælper den menneskelige krop med stofskifte og knogledannelse. Hvis det indtages for meget, mangan kan være et potent neurotoksin, der forårsager langvarige svækkelser, der ligner Parkinsons sygdom.

Miljøstyrelsen anbefaler i øjeblikket, at spædbørn og gravide og ammende kvinder ikke bør drikke vand med mangankoncentrationer over 0,3 milligram per liter over en 10-dages periode. For raske voksne, niveauer bør ikke være mere end 1 milligram pr. liter. Agenturet opfordrer også vandbehandlingsanlæg til at holde niveauer under 0,05 milligram pr. den tærskel, ved hvilken misfarvning kan forekomme, men det kræver ikke, at renseanlæg tester vandet for mangan eller overholder standarden.

Under hændelsen i 2006, som varede op til 12 dage, Mangankoncentrationerne på Crown-anlægget steg til tider over 1 milligram per liter.

komplicerer sager, Cleveland behandlede vandet med kaliumpermanganat, et kemikalie, der - i den rigtige dosis - kan fjerne tungmetaller som mangan. Men hvis den korrekte mængde ikke tilføjes, det kan forværre manganniveauet.

"Hvis du har et grundvandssystem, der får mangan på et konstant niveau hele tiden, du ved, hvordan man behandler det, sagde Margevicius, vandkommissæren. "Når du får en begivenhed, hvor der er en uregelmæssig hoppe op og ned, du skal have behandlingen til at matche det niveau, der kommer ind. Hvis du savner det, mængden af ​​kemisk tilsætning til det kan gøre det værre."

For at afhjælpe problemet, vandbehandlingsmyndigheder besluttede at øge tilførslen af ​​klor, et desinfektionsmiddel, der kan reducere manganniveauet, men på bekostning af at øge andre kemiske biprodukter.

Plantens embedsmænd havde også et andet problem. Råvandets pH, et mål for surhedsgrad eller mangel på samme, var styrtdykket, nærmer sig et niveau, hvor det ville være surt. Ved behandling af søvand, nogle kemikalier kan sænke pH yderligere. Hvis vandet bliver surt, der kan udgøre et problem for bly- og kobberledningerne, der forbinder boliger og virksomheder med vandledninger.

Cleveland Water tilføjer et anti-korrosivt stof til vandet, der dækker boligrør, fungerer som en buffer.

"Hvis pH går dårligt for længe, at beskyttende belægning kan begynde at nedbrydes, og du kan begynde at få bly i drikkevandet, " sagde Margevicius.

Under hændelsen i 2006, Cleveland embedsmænd forstod ikke, hvad der skete på deres fabrikker. Nu, et netværk af bøjesensorer fungerer som vagtposter, der overvåger vindhastighed og retning, vandtemperatur og iltniveau.

I mere end tre år, videnskabsmænd ved National Oceanic and Atmospheric Administration har gennemgået disse bøjedata sammen med vandkvalitetsmålinger fra Cleveland vandbehandlingsanlæg for at bygge et eksperimentelt dødzone-prognosesystem. Afsløret for offentligheden i år, modelleringssystemet er beregnet til at give en avanceret advarsel om indkommende vand med lavt iltindhold, giver Cleveland Water embedsmænd mulighed for at justere deres behandlingstilgang.

Men selv når computermodeller kan forudse vand med lavt iltindhold, problemer dukker stadig op.

For tre måneder siden, fabrikkens embedsmænd blev advaret af det nye system. Om morgenen den 26. aug. de bemærkede, at manganniveauerne i råvandet steg, og pH var ved at falde. Men embedsmænd havde en strategi.

Planten øgede sin infusion af natriumhydroxid, et korrosionsbekæmpende middel, der hæver vandets pH.

Så stoppede de deres fodring af kaliumpermanganat, en handling, de typisk tager, når manganniveauet rammer vandets misfarvningsniveau.

Cleveland Water-medarbejdere viftede ud over den nordøstlige side, fordi den er betjent af et anlæg med den dybeste indtagskrybbe og den, der typisk er hårdest ramt af dødt zonevand. De åbnede brandhaner for at skylle vandet ud, før for meget kunne nå deres kunder.

Men så mange som 21 af Cleveland Waters 80 samfund modtog stadig råd om misfarvet vand og advarsler om ikke at vaske vasketøj.

Test ved den sidste brandhane i et kvarter i det østlige Cleveland afslørede så meget som 1,3 milligram mangan pr. en læsning embedsmænd sagde syntes at være "unormal" på grund af forurenende stoffer opbygget for enden af ​​en vandledning. En anden måling taget på et andet sted var bare 0,3 milligram.

Dette var et af otte tilfælde i år, hvor NOAAs eksperimentelle system advarede søsamfund om farlige vandforhold.

Embedsmænd siger, at alarmen i slutningen af ​​august var en mild hændelse, omend en, der holdt dem på tæerne.

"I den tidlige periode af denne begivenhed, det er næsten som krigens tåge, sagde Margevicius, henviser til den delikate dans ved at implementere de rigtige målinger i realtid.

Når den døde zone dannes, spredningen af ​​mangan i bundvandet varer i måneder, indtil efterårsvejret kommer. Når Lake Eries overfladevand køler, bliver koldere og tættere end bundvande, hele søen blandes, forynge iltniveauet i det dybe vand og sprede den døde zone.

Denne blanding kan frigive en stor boble af skadelig gas fra den døde zone. Den 29. sept. 2005, indbyggere fra Cleveland til Buffalo, N.Y., rapporterede en skarp lugt beskrevet som "rådne æg" eller "kloakgas". Den mystiske duft vakte en "mild panik, " ifølge U.S. Environmental Protection Agency, som rygter spredte sig om en naturgaslækage eller en mulig kemisk fabrikseksplosion, og nødhjælpsfolk skyndte sig at undersøge sagen i Pennsylvania.

Det viser sig, at den "store bøvs" i 2005 var en ophobning af svovlbrintegas produceret af bakterier, der nedbryder dyngen af ​​døde alger på bunden af ​​Lake Erie.

Med klimaændringer, varmere vejr har vist sig tidligere på foråret og varet ved senere hen på efteråret, hvilket betyder, at den døde zone og dens ophobning af mangan og døde alger kan forlænges.

Med sedimentprøver fra Lake Eries søbund, scientists are simulating low-oxygen conditions in an attempt to gauge how fast manganese leaches from the soil into the water.

While the research is still pending review, Craig Stow, a NOAA scientist, said the preliminary data indicates that manganese pulled from the lake bottom "seems to come out pretty fast."

Scientists realize they still have much to learn.

To år siden, researchers confirmed the existence of a dead zone closer to shore.

A water quality buoy positioned near one of Cleveland's intake cribs picked up on low-oxygen conditions in June 2017, much earlier in the year than when Lake Erie's dead zone typically forms. Verhamme, the coastal engineer, went to investigate, finding oxygen-depleted conditions near the mouth of the Cuyahoga River.

Each year since, this dead zone has returned.

"It appears the dead zone had always been that close, but there was never any monitoring there, " Verhamme said. "No one had been looking for it."

The experimental forecast system assumed oxygen depletion started in Lake Erie's deep, offshore waters and spread outward. Nu, it appears rotting algae can more easily expend oxygen levels in warm, shallow waters, forming another dead zone when the waters are still.

This can later merge with the larger, offshore dead zone that forms later in the summer.

Experts say the newly discovered dead zone may not be as much of a manganese threat, due to differences in the lakebed sediment near shore. But low pH is still a problem.

While that knowledge will lead to further investigation into the dead zone and hopefully a more accurate forecasting system, that doesn't assuage the worries of Cleveland residents like Cano Rauschenfels who have come to expect tainted water every summer.

"Does it take a generation of brain damage to let us know?" she wondered.

©2019 Chicago Tribune
Distribueret af Tribune Content Agency, LLC.