Jessica Axson förbereder sig för att ta ett sötvattenprov från Lake Erie vid Maumee Bay State Park i Ohio. Den grumliga gröntonen i vattnet beror delvis på den höga koncentrationen av blågröna alger – 84 delar per miljard – som har orsakat stora skadliga algblomningar i den västra bassängen av Lake Erie. Kredit:Nathaniel May
Vågor som slår mot strandlinjen är alltid en vacker scen, men det kan också vara ett sätt för gifter från skadliga algblomningar att bli luftburna.
Skadliga algblomningar - blomningar som består av blågröna alger - dyker upp i hela området kring de stora sjöarna under varma somrar. Alger reproducerar, okontrollerad, producerar gifter och tappar syre från vatten. Dessa blomningar sker naturligt, men avrinning från jordbruket ger näring för algerna att frodas.
Detta är fallet i Lake Erie, där avrinning från jordbruket bidrar till massiva årliga blågrönalgblomningar. En blomning 2014 fick Toledo att stänga av stadens dricksvattenförsörjning från sjön i tre dagar. Enligt Naturvårdsverket, gifter som produceras av algerna kan orsaka utslag, leversjukdom, kräkningar, diarre, neurologiska effekter, andningsproblem och till och med dödsfall.
Nu, University of Michigans forskare Andrew Ault och Kerri Pratt undrar om gifter från dessa typer av algblomningar kan överföras med luft när vågor bryter mot strandlinjen.
"Dessa små aerosolpartiklar, liknande de som tillverkas av en aerosolsprayburk, är ungefär hundra gånger mindre än ett människohår, sa Kerri Pratt, biträdande professor i kemi och geo- och miljövetenskap.
Ault och Pratt har fastställt det första svaret på den frågan. Deras studie publicerad i Miljövetenskap och teknik visar att biologiskt material från algblomningar kan kastas ut i luften.
Sötvattenprovtagningsplatsen vid Lake Michigan i Michigan City, Indiana, visar låga koncentrationer av blågröna alger — 7 delar per miljard. Den klara, blått vatten i Lake Michigan är en skarp kontrast till det blomdrabbade vattnet i Lake Erie. Kredit:Nathaniel May
"Skadliga algblomningar har expanderat som en viktig fråga vi har att göra med, särskilt för de stora sjöarna, sa Ault, biträdande professor i miljöhälsovetenskap och kemi. "Vi har insett att dessa inte bara är viktiga för vattenkvalitetsfrågor, men att man också genererar atmosfäriska föroreningar från dessa skadliga algblomningar. Vi är de första som visar att vågbrytning av dessa blomningar kan släppa ut material i atmosfären, vilket kan påverka människor som andas in det."
Under 2014, Pratts och Aults forskarlag, finansierat av U-M Water Center, började ta vattenprover från Lake Erie och Lake Michigan. I september, de tog prov på Lake Erie-vatten i Maumee Bay nära Oregon, Ohio, och i Catawba Island State Park nära Port Clinton, Ohio. I oktober 2014 de tog prov på vatten från Lake Michigan nära Michigan City, Ind.
Nästa, ledande doktorand Nathaniel May återskapade vågeffekter i labbet med sin aerosolgenerator för sjöspray. Ta luftprover från generatorn, forskarna kunde visa att biologiskt material från skadliga algblomningar faktiskt blev aerosoliserat.
"Vi fann att när vi hade högre koncentrationer av blågröna alger i vatten, vi såg fler aerosolpartiklar som innehöll markörer för biologiskt innehåll, " sa Pratt.
Aults och Pratts forskning har visat att partiklar av denna storlek kan transporteras hundratals till tusentals mil med flyg, och vindhastigheter så lite som 7 miles per timme kan skapa lakaerosoler.
"Vår hypotes är att gifter från dessa blågröna alger kan komma ut i luften, i vilket fall, människor kan utsättas för exponering för inandning, fungerar som en tidigare okänd hälsorisk utöver förorening av dricksvatten, " sa Pratt.
Nästa, Ault planerar att testa specifikt för gifter i aerosolerna och hur långt de kan transporteras inåt landet från sjöarna.
