Alla ögon var riktade mot sydöstra Floridas flodmynning St. Lucie 2016 eftersom den fick nationell uppmärksamhet på grund av strandavstängningar den fjärde julihelgen från de enorma mängderna giftigt grönt slem som täckte delar av det 7 mil långa inloppet kopplat till en kustnära flodsystemet. Microcystis aeruginosa - en sötvattensblågrön alg som kan producera toxiner - orsakade förödelse på detta viktiga ekosystem och fick forskare från Florida Atlantic Universitys Harbor Branch Oceanographic Institute att gå till roten av problemet. Denna blomningshändelse följde en ettårig vattendelare till revstudie. Resultat av studien, som avslöjade en viktig källa till näringsämnen som driver den skadliga algblomningen, stank.

I motsats till den utbredda missuppfattningen att periodiska utsläpp från Lake Okeechobee enbart producerade dessa skadliga algblomningar, FAU Harbor Branchs studie ger flera bevis för att näringskällor i de lokala bassängerna, inklusive avloppsvatten och septiksystem på plats, förorenat St. Lucie mynning, i synnerhet dess urbaniserade delar såväl som dess vattendelare. Resultaten av studien publiceras i tidskriften Skadliga alger .

"Man har länge trott att algblomningen som finns i Lake Okeechobee, som orsakas av föroreningar såsom avrinning från gårdar, var ensam ansvariga för att driva fram blommorna och deras gifter i St. Lucie mynning, " sa Brian E. Lapointe, Ph.D., huvudförfattare till studien och en forskningsprofessor vid FAU Harbor Branch, som nyligen presenterade dessa fynd vid den nionde amerikanska nationella konferensen om skadlig algblomning. "Vi ville undersöka rollen för septiska system på plats, som tidigare har förbisetts."

Även om alger alltid finns i naturliga vattendrag som hav och floder, ett fåtal typer kan producera gifter som allvarligt kan skada människor, djur, fisk, och andra delar av ekosystemet. Dessa skadliga algblomningar stimuleras av miljöfaktorer som ljus, salthalt och näringsnivåer som kväve och fosfor. Kväve och fosfor finns i höga koncentrationer i mänskligt avfall och avloppsvatten.

För att skilja mellan vattenkvalitetseffekter från grundvatten och dagvattenavrinning från St. Lucie Estuary kontra andra effekter som är direkt relaterade till periodiska utsläpp från Lake Okeechobee, Lapointe och hans medarbetare genomförde en omfattande analys av interaktionen mellan septiska system, grundvatten, och ytvatten. De analyserade grundvattenprovtagning i två bostadsområden med åldrande septiska system identifierade som högprioriterade septik-till-avloppskonverteringsplatser och sökte efter vattenhaltiga kväveisotoper, och sukralos, ett konstgjort sötningsmedel som inte kan brytas ner av kroppen eller någon behandlingsprocess för den delen.

De tog prover på ytvatten i kanalerna C-44 och C-23 och strandnära rev och letade efter lösta näringsämnen samt sukralos och samlade in och analyserade makrofyter, växtplankton och algvävnad. Färskvattentillförseln till St. Lucie Estuary-systemet, inklusive nederbörd och utsläpp genom C-44, C-23- och C-24-kanaler och bakterieantal på alla fyra platserna inom studieområdet följdes under hela studien.

Från studieproverna, Lapointe och hans medarbetare identifierade tydligt att förorening av avloppsvatten är en betydande orsak till försämrad vattenkvalitet och ekologisk dysfunktion i St. Lucie-mynningen och nedströms närliggande rev. Bevis från proverna de samlade in och testade visade att mänskligt avloppsvattenkväve från septiska system var en stor bidragande orsak till de höga kvävekoncentrationerna i flodmynningen och nedströms kustreven, den senare representerar den nordligaste omfattningen av koralltillväxt i södra Florida.

Kombinationen av sötvattenförhållandena i mynningen, kombinerat med anrikning av avloppsvattenkväve (ammonium), resulterade i en "perfekt storm"-bioreaktor som stödde tillväxt och toxinproduktion i Microcystis. Dessa speciella sötvattensblomningar av Microcystis (och toxiner) ökar i flodmynningar och kustvatten runt om i världen och förväntas expandera i omfattning och intensitet med globala klimatförändringar. Några av de mest kroniska blomningarna sker i Lake Erie, Cape Fear River, Patos lagunmynning i Brasilien, och Lake Taihu i Kina.

För studien, Lapointe använde också data från flera Land Ocean Biogeochemical Observatory (LOBO) enheter installerade i St Lucie Estuary. LOBO:erna är ett betydande övervakningsnätverk i Indian River Lagoon som ger användarna möjlighet att observera och förutsäga vattenkvaliteten i realtid.

"I studieområdet St Lucie Estuary, septik-till-avloppsprogram, som inkluderar avlägsnande av kväve och fosfor genom avancerad avloppsrening, kan hjälpa till att möta denna utmaning och mildra framtida skadliga algblomningar, ", sa Lapointe. "Dessa förbättringar inom den lokala vattendelaren i kombination med ökad lagring och näringsämneshantering norr om Lake Okeechobee skulle kollektivt förbättra förhållandena i både St Lucie Estuary, intilliggande delar av Indian River Lagoon, och de närliggande reven nedströms St. Lucie Inlet samtidigt som man bättre skyddar människors hälsa."

Enligt United States Environmental Protection Agency, skadliga algblomningar är ett stort miljöproblem i alla 50 stater. Allmänt känd som röda tidvatten, bruna tidvatten och gröna tidvatten, blågröna alger eller cyanobakterier, som Microcystis, anses vara skadliga algblomningar och kan ha allvarliga effekter på människors hälsa, akvatiska ekosystem och ekonomin.