Vid kanten av Behrend Fields, där en gångväg leder tillbaka till en parkeringsplats på ett tunnland, Pam Silver böjer sig ner och öser ner en handfull snö i en liten plastmugg.

Det är februari, 2016. Silver, framstående professor i biologi vid Penn State Erie, Behrend College, överlämnar koppen till Mali Lubic, en av ett dussin biologi- och miljövetenskapsstudenter som frivilligt har anmält sig för att samla snö från 110 platser på campus. Lubic passar den i en väska med ett fyra hektar stort rutnät kartlagt på locket. Nysnö blåser runt henne när hon tätar den.

"Jag skulle klara mig utan den vinden, säger Lubic.

De har varit här ute i en timme, koppar snö från Trout Runs stränder, och från skogen ovanför den, och från en plats strax bortom friidrottsteamets kula. De har prover från cykelleden, tredje och första baskanten på softbollplanen, och från basen av vägvisningsskylten som leder trafiken bort från fyrfältet, 180 miljoner dollar Bayfront Connector som löper längs den norra kanten av campus.

Silver, en vattenlevande ekolog, håller på att samla snön för att komma åt det stensalt som har blandats in i den. Hon vill veta var saltet som tvättas, plöjde, och avblåsta campusstigar och vägar går efter att snön smälter. I labbet, hon, Lubic och andra studenter kommer att smälta proverna och mäta deras elektriska ledningsförmåga, en indikation på hur mycket salt som finns i varje. Dessa data kommer att förfina en karta som visar förhöjda koncentrationer av salt, inte bara på högskolans parkeringsplatser och gångvägar, men också längs Trout Run, som rinner ut i Fourmile Creek, som mynnar ut i Lake Erie, den primära källan till dricksvatten för 280, 000 invånare i Erie County.

När det snöar igen, och bankkassören eller posttjänstemannen eller vagnpojken i snabbköpet, trampar genom vinterbacken, skämt om att Eries vintrar aldrig riktigt tar slut, Silver kommer att ha data som bevisar det.

Fyra månader senare, på en 88-graders dag, hon kommer att kontrollera salthalten i Glenhill Stream, ett stenkast på tre överhopp från hennes kontor i Benson Building. Den blir nio gånger högre än den borde vara.

Fördelar och kostnader

Silver accepterar att en viss nivå av salt är nödvändig. De 4, 300 studenter och 700 anställda som bor, studie, och arbetar på Penn State Behrend gör det under vintersäsongen, som i Erie vanligtvis producerar mer än 100 tum snö.

"På kort sikt, det viktigaste är säkerheten, "Silver förklarar." Vi vill inte att människor ska falla när de går till klassen. "

Campus underhålls- och driftpersonal, som har tillhandahållit data och logistiskt stöd för hennes studie, applicerar mer än 500 ton stensalt på högskolans gångvägar och parkeringsplatser varje år. De blandar det med stenkorn, vilket ger friktion. Kornet minskar också kostnaden för saltet, som köps i bulk från Morton Salt, som utvinner mer än 1,3 miljoner ton stensalt varje år från en stor fyndighet 2, 000 fot under Lake Erie. Även då, kostnaden är betydande:kollegiet kommer att spendera mer än $39, 000 på stensalt i år.

Parkeringskanter håller en del av saltet på trottoaren, minska salthalterna i angränsande områden. Kulvertar drar mer av det i stormavlopp, som så småningom mynnar ut i sjön. Ett utarbetat dräneringssystem under Bayfront Connector leder avrinning till en konstruerad våtmark och bort från närliggande hem. En andra våtmark absorberar överskott av salt från vägen.

Pennsylvania Department of Transportation är medveten om dess saltanvändning:Det gäller nästan 27, 500 ton salt varje år till 779 miles av Erie County vägar, inklusive motorvägar. År 2003, när anslutningen var klar, avdelningen bad Silver att studera den nya vägens inverkan på närliggande djur.

"Vi hade dessa helt nya, jungfruliga våtmarker som aldrig hade haft vatten i sig, " säger hon. "Det var en perfekt utgångspunkt för en forskningsstudie."

Dataloggrar som köpts av Pennsylvania Department of Transportation mätte nivån av salt i och nära en av dessa våtmarker under tre år. Silver analyserade data, och sediment från botten av våtmarkerna, för att bedöma effekten på icke-bitande myggor, som lever i sumpiga förhållanden.

"Myggor är en bra indikatorart, "Silver förklarar." De är lätta att odla, deras biologi är väl förstått, och de lever i leran. Om salt kommer att samlas, det kommer att finnas där, i sedimentet. Vi kan se hur det påverkar dem."

Två år efter att vägen öppnades, det fanns betydligt färre myggor i våtmarken som var utformad för att ta emot avrinning än i andra konstruerade våtmarker som hölls fria från salt.

Silver skulle vilja veta vilken effekt förhöjda saltkoncentrationer har på andra delar av näringsväven, inklusive alger, salamander, grodor, och fisk. "Saltning av sötvatten kan orsaka enorma ekologiska skador, " säger hon. "Alla naturliga tjänster som sötvatten ger, inklusive fotosyntes och bearbetning av bladmaterial – de processer som inte finns på vår radar, men som håller oss vid liv - påverkas direkt av det."

Det finns också en ekonomisk kostnad:fritidsfiske är en affär på 1,3 miljarder dollar i Pennsylvania, enligt statens fisk- och båtkommission. Det försvinner om livsmiljön inte längre kan upprätthålla fisk.

Tills vidare, dock, Silver är fokuserat på saltavrinning över Penn State Behrends 854-acre campus. "Om vi ​​kan sätta ihop bitarna här, " hon säger, "vi kommer att få en mycket mer komplett bild av vilken inverkan detta salt har på vår miljö, inklusive vårt dricksvatten. Om vi ​​kan utveckla nya metoder för att begränsa det, eller för att använda det mer effektivt, och vi kan peka på den framgången, Övrig, större enheter, inklusive kommuner, kan följa efter."

Ser problemet

"För att åtgärda ett problem, du måste först se den, " säger Michael Naber, lektor i geovetenskap. Med hjälp av Devin Beggs, en naturvetenskaplig huvudämne, Naber kartlade konduktivitetsnivåerna som Silver och hennes elever registrerade under en sexveckorsperiod i vintras. Den datan, hämtade från de 110 provtagningsplatserna, tillät honom att förutsäga förekomsten av salt någon annanstans på campus.

"Folk vet att det här finns där ute, " säger han. "De ser det på sina bilar och sina stövlar och på mattorna när de går in i en byggnad. Det som är ögonöppnande är hur koncentrerat det är i vissa områden."

På hans karta, den lilla parkeringsplatsen nära Glenhill Farmhouse är röd med larmknapp. Vissa snöprover som samlades där hade konduktivitetsgrader på mer än 44, 000 mikrosiemens/cm, vilket är 40 gånger den säkra nivån för dricksvatten. Vid den koncentrationen, saltet dödar gräs, alger, myggor, och fisk.

Under nästa år, Naber kommer att arbeta med Michael Rutter, docent i statistik, för att förfina saltdistributionsprojektionerna på kartan. De kommer att använda ytterligare data, inklusive prover från den södra kanten av campus, där bygget av ett 250-bäddsbostadshus förväntas påbörjas i slutet av 2017, ändra avrinningsvägen till lägre höjder.

I november, Silver kommer att samla in en mängd ny information från tre dataloggrar som hon har placerat i strömmar på campus. Loggrarna mäter vattnets ledningsförmåga var 15:e minut. Genom att matcha dessa data med väderrapporter, Silver bör kunna avgöra hur snabbt konduktiviteten ökar under stormar och uppvärmningsperioder - och hur länge saltkoncentrationerna förblir förhöjda.

Ytterligare provtagare kommer att säkras till gallren på 15 campus stormavlopp. Den ansträngningen koordineras av Tony Foyle, docent i geologi, vars elever kommer att mäta ledningsförmågan hos vatten som kommer in i avloppet under toppflödeshändelser, inklusive stormar. En topp i dessa avläsningar skulle vara särskilt oroande:Medaljonger på toppen av gallren förklarar att rören under dem rinner ut i Trout Run.

Medvetna val

Den tredje fasen av projektet kommer att involvera fakultetsmedlemmar med expertis utanför biologi- och geologiavdelningarna. Silver har en speciell skicklighet för att öppna sitt arbete för ytterligare medarbetare, inklusive studenter.

"Jag pratar mycket om det här projektet, " säger hon. "Jag fortsätter att lägga ut det där, ordspråk, i grund och botten, 'Det här är vad vi gör. Vill du spela?' Folk plockar upp de bitar av det som intresserar dem."

Gymnasieelever från Northwest Pennsylvania Collegiate Academy hjälper Luciana Aronne, lektor i kemi, testa Silvers snöprover för klorid.

Deborah Aruguete, biträdande professor i miljövetenskap, kommer att ge ytterligare analys. Hon studerar effekterna på jordar när giftiga metaller släpps ut i bilutsläpp. Dessa metaller gör ännu mer skada när de blandas med salt.

Silver har träffat Joshua Shaw, docent i filosofi, att diskutera de etiska konsekvenserna av saltanvändning. Hon ser också möjligheter att arbeta med kollegor på högskolans kommunikations- och statsvetenskapliga avdelningar.

"Miljöproblem börjar inte med vetenskap, " förklarar hon. "De beror på att människor behöver eller vill ha något annat. De är politiska, social, och ekonomiska problem, och för att ta itu med dem behöver du verkligen få inköp från det bredare samhället. Om vi ​​kan sätta ihop alla dessa delar och presentera en tydlig bild av vilken inverkan detta salt har på vår miljö, folk kommer att säga, 'Wow, Jag hade ingen aning.' Och då, kanske, de kommer att ändra sina vanor."

Silver och hennes elever har pratat igenom en lång lista med potentiella korrigeringar, inklusive högre trottoarkantshöjder och användning av saltlake – flytande saltblandningar – för att behandla vägar innan snön faller. Det krävs fyra gånger mer salt för att ta bort is efter att den bildats än för att förhindra det före eller under en snöhändelse, fann en studie från 2014 av New York State Department of Transportation.

Andra alternativ inkluderar baldakiner, solpaneler och slutna stigar som förbinder vissa byggnader på campus. Vetenskapsbyggnaderna Otto Behrend och Hammermill kopplades samman 2015, så att eleverna kan röra sig genom skolkomplexet med sex byggnader utan att behöva gå ut.

Det är en dyr fix. Silvers eget tillvägagångssätt – att spränga sin egen väg, när det är möjligt, att undvika ytor som har frusit eller fått skorpa – är inte mer realistiskt:De flesta föredrar att ta det tydligaste, bekvämaste vägen.

Där försvinner hon, fastän, med sin väska full av prover, kliva av den röjda stigen och in i djup snö. Det griper henne, som film kvicksand, klämmer fast på hela benen. Hon traskar fram, Lubic några steg bakom, rör upp fina ljusmoln, vit snö. Vägen, och saltet som rensade det, är bara en bit i ett mycket större pussel, en påminnelse om att varje bekvämlighet kommer med någon konsekvens.