Även om koncentrationerna av kemikalier och föroreningar som salt och näringsämnen har ökat i det djupa vattnet i Lake George, de är fortfarande för låga för att skada ekosystemet på de djupen, enligt en analys av nästan 40 års data publicerad torsdag i Limnologi och oceanografi . Dock, förändringarna i djupvattnet är en tidig varning för vad som sannolikt är mycket större effekter i bäckarna, våtmarker, och grunt vatten som kantar sjön.

Offshore Chemistry Program (OCP), drivs av Rensselaer Polytechnic Institutes Darrin Fresh Water Institute, har övervakat det djupa vattnet i Lake George i 40 år. De Limnologi och oceanografi papper, som också innehåller information om klimatförändringar, surt regn, och vattentransparens, presenterar resultat från de första 37 åren. Analyserna utvidgar en tidigare rapport, publicerad av Rensselaer och The FUND for Lake George, som bedömde de första 30 årens data. Den rapporten inspirerade skapandet av The Jefferson Project vid Lake George, ett banbrytande samarbete mellan Rensselaer, IBM Research och The FUND for Lake George använder avancerad teknik för att avsevärt utöka bilden av sjön som OCP producerar.

"Det finns väldigt få sjöstudier i världen som har gett oss en sådan mängd information över tid som Offshore Chemistry Program, sa Rick Relyea, direktör för Darrin Fresh Water Institute och Jefferson Project. "Tack vare det långsiktiga engagemanget, vi har upptäckt att sjöns djupa vatten är ganska motståndskraftiga mot mänsklig påverkan. Denna insikt har flyttat vårt forskningsfokus från det djupa vattnet till det grunda vattnet, bäckar och våtmarker, platser som förmodligen är mycket mindre motståndskraftiga och där de flesta mänskliga effekterna märks."

William Hintz, huvudförfattare till studien och en tidigare Jefferson Project-forskare, sade att trenderna – främst definierade av stora procentuella ökningar av fortfarande knappa kemikalier – erbjuder en användbar heads-up.

"Nivåer av salt, näringsämnet ortofosfat, och klorofyll – ett indirekt mått på de flytande alger som livnär sig på ortofosfat – har ökat avsevärt, men så långt vi kan avgöra, ingen är på en nivå som kommer att orsaka skada, och det är goda nyheter, sa Hintz, nu biträdande professor vid universitetet i Toledo. "Vi har turen att få denna tidiga varning. Vi vet hur vi ska få ner dessa nivåer igen, och vi har tid att vända dessa trender innan de orsakar skada."

"Uppdaterade resultat av sjöns offshore kemiprogram visar Lake Georges fortsatta motståndskraft mot en växande mängd stressfaktorer samtidigt som de understryker behovet av att fokusera forskning närmare stranden och de mänskliga aktiviteter som är förknippade med ökande tryck på vattenkvaliteten - från avloppsvatten och dagvatten till vägsaltpåverkan, sa Eric Siy, verkställande direktör för The FUND for Lake George. "Jefferson-projektets banbrytande arbete svarar på detta behov av att få en bättre förståelse för sjö- och vattendelarsförhållanden som kan informera om politiska åtgärder utformade för att upprätthålla sjöns enastående vattenkvalitet, sa Siy.

"Det är exceptionellt glädjande att se vad som började med att ett par forskare övervakade sjön i början av 1980-talet till det som idag har blivit det internationellt erkända Jefferson Project, sade Lawrence Eichler, en Rensselaer-forskare och författare till studien som har lett OCP-satsningen i nästan alla de 40 åren. "De stegvisa förändringarna som rapporterats under de senaste 37 åren är ett bevis på sjöns motståndskraft. Lake Georges motståndskraft är inte obegränsad."

Lake George är känd för insynen i dess vatten, och studien fann att - trots ökningar av klorofyll - har transparensen inte minskat under 37 år, och faktiskt förbättrats på en plats. Transparensen är för närvarande i genomsnitt cirka nio meter djup över sjön.

Ortofosfat ökade med 70 %, från 0,72 till 1,23 mikrogram per liter, en förändring som kan hänföras till naturliga orsaker, men kommer mer sannolikt från felaktigt fungerande septiska system, sviktande avloppsvattenreningssystem, och dagvattenavrinning.

Denna ökning av ortofosfat verkar ha underblåst en ökning av klorofyll, vilket ger alger deras gröna färg. Klorofyllvärden ökade med 32 %, från 1,3 till 1,7 mikrogram per liter. Med tanke på att transparensen inte har minskat i sjön, ökningen av klorofyll orsakas sannolikt av en större täthet av klorofyll i enskilda algceller eller en förändring av algart, snarare än en ökning av den totala algbiomassan.

Nivåer av totalt fosfor, som inkluderar ortofosfat såväl som former av fosfor bunden i kropparna av levande och döda organismer, har legat stadigt på cirka 4 mikrogram per liter.

Koncentrationer av kalcium, som behövs för att bygga skal av invasiva arter som asiatiska musslor och zebramusslor, har stigit med 14 %, men detta representerar en liten absolut ökning från 10,4 till 11,2 milligram per liter. För att upprätthålla zebramusslor, som för närvarande är isolerade nära strukturer som betongpirer som läcker ut kalcium i sjön, kalciumnivåerna skulle behöva nå cirka 20 milligram per liter.

Saltkoncentrationer - som Jefferson Projects forskning har fastställt kan ha djupgående ekologiska effekter på höga nivåer - har nästan tredubblats i djupa vatten. Även om den procentuella förändringen är stor, de faktiska halterna anses fortfarande vara låga. Natriumkoncentrationerna har stigit från 3 till 10 milligram per liter, och kloridkoncentrationerna har stigit från 6 till 18 milligram per liter. För jämförelse, EPA har fastställt riktlinjer för natriumnivåer under 20 milligram per liter för dricksvatten, och 230 och 860 milligram klorid per liter för kort- och långtidsexponering i sötvatten, respektive. För närvarande ökningstakt, det djupa vattnet i Lake George skulle nå riktvärden för natrium inom 50 år. Grunda områden förväntas ha högre saltkoncentrationer, särskilt i områden där bäckar kommer ut i sjön.

"Vi ser förändringar i det djupa vattnet, men den verkliga oro är att, några dagar på våren, kloridnivåerna vid bäckarna är inte på 18 milligram per liter, som vi just nu ser på de djupa vattnen. Istället, de kan toppa upp till 2, 000 milligram per liter, som borde vara dödligt för många bäckarter, sa Relyea.

Diskussioner som föranletts av den tidigare 30-årsrapporten har redan lett till ansträngningar för att begränsa användningen av vägsalt, den främsta källan till ökade saltnivåer i bassängen, visar de potentiella fördelarna med att följa tidiga varningsskyltar.

Forskarna såg också förbättringar i nivåerna av sulfater och nitrater, kemikalierna i "surt regn, " som har minskat som ett resultat av Clean Air Act. Över 37 år, sulfat minskade med 55 % och nitrat minskade med 54 %, med en samtidig ökning av pH och alkalinitet, som anses vara goda tecken på återhämtning från surt regn.

Clean Air Act konfronterade surt regn, men ingen liknande mekanism har etablerats för att hantera klimatförändringar, som visar sina effekter på Lake George. Medeltemperaturen i sjöns övre vatten steg med 1,8°C, eller 0,05°C per år.

"Tagen tillsammans, OCP berättar att under nästan 40 år av mänsklig verksamhet, sjön har förändrats på flera sätt, ofta inte åt rätt håll. Dessa förändringar har varit relativt små, men de fungerar som en väckarklocka. Vi har förmågan att justera vår påverkan på sjön och återställa den till ett mer orördt skick, sa Relyea.