Floración de algas nocivas en el lago Erie, 4 de septiembre de 2009.
NOAA / Flickr

Gabriel filippelli, IUPUI y José D. Ortiz, Kent State University

Esta historia es parte de la iniciativa nacional de informes Connected Coastlines del Pulitzer Center. Para obtener más información, visite https://pulitzercenter.org/connected-coastlines-initiative.

"No beber / no hervir" no es lo que nadie quiere escuchar sobre el agua del grifo de su ciudad. Pero los efectos combinados del cambio climático y la degradación de la calidad del agua podrían hacer que tales advertencias sean más frecuentes en toda la región de los Grandes Lagos.

Se produjo una vista previa el 31 de julio de 2014, cuando se desarrolló un lodo verde desagradable, conocido como floración de algas nocivas, o HAB, en el cuenca occidental del lago Erie. En poco tiempo había abrumado la cuna de agua de Toledo, que proporciona agua potable a casi 500,000 personas en la ciudad y sus alrededores.

Las pruebas revelaron que las algas estaban produciendo microcistina, una toxina hepática a veces mortal y un posible carcinógeno. A diferencia de otras toxinas, la microcistina no puede volverse inofensiva al hervirla. Entonces, la ciudad emitió una orden de "No beber / No hervir" que desencadenó una crisis de tres días.

La cuna de agua de la ciudad de Toledo, rodeada de algas en el lago Erie, a unos 2.5 kilómetros de la costa, el 3 de agosto de 2014.
Foto AP / Haraz N. Ghanbari

Las tiendas locales pronto se quedaron sin agua embotellada. El gobernador de Ohio declaró el estado de emergencia, y se llamó a la Guardia Nacional para proporcionar agua potable hasta que el sistema pudiera enjuagarse y las instalaciones de tratamiento volvieran a funcionar.

El culpable fue una combinación de alta contaminación de nutrientes (nitrógeno y fósforo, que estimulan el crecimiento de algas) de las aguas residuales, la agricultura y la escorrentía suburbana, y las altas temperaturas del agua vinculadas al cambio climático. Este evento mostró que incluso en regiones con recursos tan vastos como los Grandes Lagos, los suministros de agua son vulnerables a este tipo de amenazas provocadas por el hombre.

Como Midwesterners trabajando en los campos de salud ambiental urbana y ciencia climática y ambiental, creemos que podrían surgir más crisis como la de Toledo si la región no aborda las inminentes amenazas a la calidad del agua potable.

Vasto y maltratado

Los Grandes Lagos en conjunto contienen el 20% del agua dulce superficial del mundo, más que suficiente para proporcionar agua potable a más de 48 millones de personas de Duluth a Chicago, Detroit, Cleveland y Toronto. Pero los impactos humanos han dañado severamente este recurso precioso y vital.

En 1970, después de un siglo de urbanización e industrialización alrededor de los Grandes Lagos, la calidad del agua se degradó severamente. Se permitió a las fábricas arrojar los desechos en las vías fluviales en lugar de tratarlos. Los sistemas de alcantarillado inadecuados a menudo envían aguas residuales sin tratar a ríos y lagos, ensuciando el agua y causando floraciones de algas.

Problemas como estos ayudaron a impulsar dos pasos principales en 1972: el paso de los Estados Unidos Ley de Agua Limpiay la adopción de Acuerdo de calidad del agua de los Grandes Lagos entre los Estados Unidos y Canadá. Desde entonces, muchas industrias han sido limpiadas o cerradas. Los sistemas de alcantarillado se están rediseñando, aunque lentamente y a un gran costo.

Los recortes resultantes en la contaminación de nutrientes y aguas residuales han traído un rápido descenso en los HAB, especialmente en el Lago Erie, el Gran Lago con la costa más densamente poblada. Pero han surgido nuevos problemas, en parte debido a deficiencias en esas leyes y acuerdos, combinados con los crecientes efectos del cambio climático.

El agua potable de los Grandes Lagos es muy demandada.

Más cálido y más húmedo

El cambio climático es alterando profundamente muchos factores que afectan la vida en la región de los Grandes Lagos. Los impactos más inmediatos del cambio climático reciente han sido las precipitaciones, los niveles de los lagos y las temperaturas del agua.

La precipitación anual en la región ha aumentado en aproximadamente 5 pulgadas durante el siglo pasado. Cambios solo en los últimos cinco años: el los cinco años más calientes en la historia registrada - han sido particularmente dramáticos, con una serie de eventos de lluvia extrema que traen extremadamente alto y niveles de agua que varían rápidamente a los grandes lagos.

La alta precipitación récord en 2019 causó inundaciones, daños a la propiedad y pérdidas frente a la playa en varias comunidades costeras. Se prevé que las precipitaciones en 2020 sean igualmente altas, si no más. Algo de esto se debe a la variabilidad natural, pero ciertamente algo se debe al cambio climático.

Otro impacto claro del cambio climático es el calentamiento general de los cinco Grandes Lagos, particularmente en la primavera. El aumento de temperatura es modesto y varía de un año a otro y de un lugar a otro, pero en general es consistente con registros de calentamiento en toda la región.

Escorrentía más contaminada

Algunos de estos cambios relacionados con el clima han convergido con impactos humanos más directos para influir en la calidad del agua en los Grandes Lagos.

Las medidas de limpieza adoptadas en la década de 1970 impusieron límites estrictos a las grandes fuentes puntuales de contaminación por nutrientes, como las aguas residuales y las fábricas. Pero las fuentes "no puntuales" más pequeñas, como los fertilizantes y otros nutrientes que se lavan de los campos agrícolas y los céspedes suburbanos, se abordaron mediante controles voluntarios más débiles. Desde entonces se han convertido en las principales fuentes de contaminación.

Desde mediados de la década de 1990, los aumentos climáticos en las precipitaciones han llevado a cantidades crecientes de escorrentía de nutrientes al lago Erie. Esta carga creciente ha desencadenado floraciones de algas cada vez más graves, comparable en algunos aspectos a los acontecimientos de los años setenta. La crisis de Toledo en 1970 no fue una anomalía.

Estas flores pueden hacer que el agua del lago huela y sepa mal, y algunas veces peligroso de beber. También tienen impactos a largo plazo en los ecosistemas de los lagos. Agotan el oxígeno, matan peces y estimulan procesos químicos que preparan las aguas del lago Erie para floraciones futuras más grandes. El agua baja en oxígeno es más corrosiva y puede dañar las tuberías de agua, causando mal sabor u olores desagradables, y ayuda a liberar metales traza que también pueden causar problemas de salud.

Entonces, a pesar de medio siglo de avances, en muchos sentidos la calidad del agua de los Grandes Lagos ha vuelto a donde estaba en 1970, pero con la influencia adicional de un clima que cambia rápidamente.

Figura que muestra la carga tributaria de fósforo total (TP) en el lago St. Clair y el oeste del lago Erie en 2018 en toneladas métricas por año (MTA). La escorrentía de las áreas agrícolas es la principal fuente de carga de nutrientes con aproximadamente el 70% de la aplicación de fertilizantes comerciales y el 30% del estiércol animal.
IJC

Escurrimiento filtrante

¿Cómo puede la región cambiar de rumbo y desarrollar resiliencia en las comunidades costeras de los Grandes Lagos? Gracias a una serie de estudios recientes, incluido un análisis de modelado intensivo de cambio climático futuro en Indiana, que sirve como proxy para la mayor parte de la región, tenemos una imagen bastante buena de cómo podría ser el futuro.

Como uno podría suponer, el calentamiento continuará. Se prevé que las temperaturas del agua en verano aumenten unos 5 grados Fahrenheit a mediados de siglo, incluso si las naciones reducen significativamente sus emisiones de gases de efecto invernadero. Esto provocará nuevas disminuciones en la calidad del agua e impactará negativamente en los ecosistemas costeros.

El análisis también proyecta un aumento en la precipitación extrema y la escorrentía, particularmente en el invierno y primavera. Es probable que estos cambios traigan aún más escorrentía de nutrientes, contaminantes de sedimentos y desbordamientos de aguas residuales a las zonas costeras, incluso si los estados circundantes mantienen estables las cantidades reales de estos nutrientes. Más contaminantes, junto con temperaturas más altas, pueden desencadenar floraciones de algas que amenazan los suministros de agua.

Pero las historias de éxito recientes apuntan a estrategias para abordar estos problemas, al menos a nivel local y regional.

Actualmente se están llevando a cabo varios proyectos de infraestructura para mejorar la gestión de las aguas pluviales y los sistemas de alcantarillado municipal, de modo que puedan capturar y procesar las aguas residuales y los nutrientes asociados antes de ser transportados a los Grandes Lagos. Estas iniciativas ayudarán a controlar las inundaciones y aumentar la oferta de "agua gris", O utiliza agua de lavabos, lavadoras, bañeras y duchas, para usos como paisajismo.

Las ciudades están acoplando esta "infraestructura gris" con proyectos de infraestructura verde, como techos verdes, jardines de infiltración y humedales recuperados. Estos sistemas pueden filtrar el agua para ayudar a eliminar el exceso de nutrientes. También disminuirán la escorrentía durante los eventos extremos de precipitación, recargando así los reservorios naturales.

Los administradores municipales del agua también están utilizando tecnologías inteligentes y métodos mejorados de detección remota para crear sistemas de advertencia casi en tiempo real para HAB que podrían ayudar a evitar crisis. Grupos como el Alianza del agua de Cleveland, una asociación de socios industriales, gubernamentales y académicos, están trabajando para implementar tecnologías de lago inteligente en el lago Erie y otros ambientes de agua dulce en todo el mundo. Finalmente, los estados incluyen Ohio y Indiana se están moviendo para reducir el aporte total de nutrientes a los Grandes Lagos desde todas las fuentes, y están utilizando modelos avanzados para identificar esas fuentes.

Juntos, estos desarrollos podrían ayudar reducir el tamaño de las HAB, y tal vez incluso alcanzar la reducción de aproximadamente el 50% en la escorrentía de nutrientes que los estudios gubernamentales sugieren que es necesario para que vuelvan a su extensión mínima a mediados de la década de 1990.

Sin reducir las emisiones mundiales de gases de efecto invernadero, mantener a las comunidades que dependen tanto de los Grandes Lagos como habitables requerirá todas estas acciones y más.

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Gabriel filippelli, Profesor de Ciencias de la Tierra y Director del Centro de Salud Urbana, IUPUI y José D. Ortiz, Profesora y Subdirectora de Geología, Kent State University

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