気候変動が五大湖の飲料水の水質を脅かす

気候変動が五大湖の飲料水の水質を脅かす 4年2009月XNUMX日、エリー湖での有害な藻のブルーム。 NOAA / Flickr

「飲まない/沸騰しない」は、都市の水道水について誰も聞きたくないものです。 しかし、気候変動と水質悪化の複合的な影響により、五大湖地域全体でそのような警告がより頻繁になる可能性があります。

プレビューは31年2014月XNUMX日に行われました。このとき、有害な藻類のブルーム(HAB)として知られている厄介な緑色のスライムが、 エリー湖の西部流域。 やがてそれはトレド水摂取クリブを圧倒しました。そして、それは市内とその周辺のおよそ500,000万人に飲料水を提供します。

テストは、藻がミクロシスチン、時には致命的な肝臓毒素、および発がん性が疑われるものを生産していたことを明らかにしました。 他のいくつかの毒素とは異なり、ミクロシスチンは沸騰によって無害にすることはできません。 それで、市は「飲まない/沸騰しない」命令を出しました 三日間の危機を引き起こした.

気候変動が五大湖の飲料水の水質を脅かす 2.5年3月2014日、沖合約XNUMXマイルのエリー湖の藻に囲まれたトレド市の取水ベビーベッド。 AP Photo / Haraz N. Ghanbari

地元の店はすぐにボトル入りの水を使い果たしました。 オハイオ州の知事は緊急事態を宣言し、システムが洗い流されて処理施設がオンラインに戻るまで安全な飲料水を提供するために国家警備隊が呼ばれた。

犯人は、下水、農業、郊外流出による高栄養汚染、つまり藻類の成長を刺激する窒素とリン、および気候変動に関連する高い水温の組み合わせでした。 この出来事は、五大湖のように広大な資源を持つ地域でさえ、給水がこの種の人為的な脅威に対して脆弱であることを示しました。

中西部の人々が 都市環境の健康 および 気候と環境科学地域が飲料水の水質に対する迫りくる脅威に対処しなければ、トレドのようなより多くの危機が先に起こり得ると私たちは信じています。

広大な虐待

五大湖は共に、世界の地表淡水の20%を保持しています。これは、飲料水を 48百万人以上 ダルースからシカゴ、デトロイト、クリーブランド、トロントまで。 しかし、人間の影響がこの貴重で重要な資源に深刻な損害を与えています。

1970世紀の五大湖周辺の都市化と工業化の後、水質は深刻に悪化しました。 工場は廃棄物を処理するのではなく、水路に廃棄することを許可された。 不十分な下水道システムは、しばしば川や湖に生の下水を送り、水を汚し、藻の発生を引き起こしました。

このような問題は、1972年にXNUMXつの主要なステップである米国の通過を促進するのに役立ちました。 浄水法、およびの採用 五大湖水質協定 米国とカナダの間。 それ以来、多くの産業が一掃されたり閉鎖されたりしています。 下水道は再設計されていますが、ゆっくりと多大なコストがかかります。

結果として生じる栄養素と廃水汚染の削減により、特に最も人口密度の高い海岸線がある五大湖であるエリー湖では、HABが急速に減少しました。 しかし、これらの法律や協定の欠点の一部と、気候変動の影響の増大との組み合わせにより、新しい問題が浮上しています。

五大湖からの飲料水は需要が高いです。

暖かくて濡れている

気候変動は 多くの要因を大きく変える 五大湖地域の生活に影響を与えます。 最近の気候変動の最も直接的な影響は、降水量、湖の水位、水温に影響しています。

この地域の年間降水量は約 前世紀の5インチ。 過去XNUMX年間の変化のみ– 記録された歴史の中で最も暑いXNUMX年 –特に劇的であり、一連の極端な降雨イベントが非常に高く、 急激に変化する水位 五大湖へ。

2019年に記録的な高降水量が発生したため、多くの沿岸コミュニティで洪水、物的損害、海辺の損失が発生しました。 2020年の降水量は、それより高くないにしても、同じくらい高くなると予測されています。 これの一部は自然の変動によるものですが、確かに一部は気候変動によるものです。

気候変動のもうXNUMXつの明らかな影響は、特に春のXNUMXつの五大湖すべての一般的な温暖化です。 気温の上昇は緩やかで年々、場所によって異なりますが、 地域全体の温暖化の記録.

より汚染された流出

これらの気候関連の変化のいくつかは、五大湖の水質に影響を与えるより直接的な人間の影響と収束しています。

1970年代に採用された浄化対策は、廃水や工場などの栄養素汚染の大きな点源に厳しい制限を課しました。 しかし、肥料や農地や郊外の芝生を洗い流す他の栄養素など、より小さな「非特定の」発生源は、より弱い自発的な管理を通じて対処されました。 これらはそれ以来、主要な汚染源となっています。

1990年代半ば以降、降水量の気候主導の増加により、エリー湖への栄養塩流出が増加しています。 この上昇する負荷がトリガーされました ますます深刻な藻類の花、いくつかの点で1970年代の出来事に匹敵します。 トレドの2014年の危機は異常ではありませんでした。

これらの花は湖の水の臭いや味を悪くし、時にはそれを悪化させる可能性があります 飲むのは危険。 また、湖の生態系に長期的な影響を及ぼします。 彼らは酸素を枯渇させ、魚を殺し、エリー湖の水を準備する化学プロセスに拍車をかけます より大きな未来の花。 低酸素水はより腐食性が高く、水道管を損傷し、味が悪くなったり悪臭がしたりする可能性があり、健康上の問題を引き起こす可能性のある微量金属の放出に役立ちます。

したがって、半世紀の進歩にもかかわらず、五大湖の水質は1970年の状態に戻りますが、急激に変化する気候の影響も加わります。

気候変動が五大湖の飲料水の水質を脅かす 2018年のセントクレア湖とエリー湖西部へのリン(TP)支流の総負荷量をメートルトン/年(MTA)で示す図。 農業地域からの流出は、栄養負荷の主要な発生源であり、約70%が商業用肥料の施用、30%が動物の肥料です。 IJC

流出のフィルタリング

どのようにして地域はコースを変え、五大湖沿岸のコミュニティに回復力を築くことができますか? の集中的なモデリング分析を含む、最近の多くの研究のおかげで インディアナの将来の気候変動は、ほとんどの地域のプロキシとして機能し、将来の姿をかなりよく把握しています。

ご想像のとおり、温暖化は続くでしょう。 夏の水温は、世紀半ばまでにさらに華氏5度上昇すると予測されています。 国が温室効果ガス排出量を大幅に削減したとしても。 これにより、水質がさらに低下し、沿岸の生態系に悪影響を及ぼします。

分析では、極端な降水量と流出量の増加も予測されています。 特に冬は そして春。 これらのシフトは、周辺の州がこれらの栄養素の実際の量を一定に保持している場合でも、沿岸地帯にさらに多くの栄養素流出、堆積物汚染物質、および下水オーバーフローをもたらす可能性があります。 より多くの汚染物質は、より高い温度と相まって、水の供給を脅かす藻類の発生を引き起こす可能性があります。

しかし、最近のサクセスストーリーは、少なくとも地方レベルでこれらの問題に取り組むための戦略を示しています。

雨水管理と地方自治体の下水道システムを改善するために、現在多くの大規模インフラプロジェクトが進行中で、下水と関連する栄養素を五大湖に輸送する前にそれらを捕獲して処理することができます。 これらのイニシアチブは洪水を制御し、「灰色の水」や、造園などの用途で使用するバスルームのシンク、洗濯機、浴槽、シャワーからの使用済み水。

都市は、この「灰色のインフラストラクチャ」を、次のようなグリーンインフラストラクチャプロジェクトと結びつけています。 緑の屋根, 浸透庭園 および 干拓地。 これらのシステムは、水をろ過して過剰な栄養素の除去を支援します。 また、極端な降水イベント中の流出を遅らせ、自然の貯水池を再充電します。

地方自治体の水道管理者は、スマートテクノロジーと改善されたリモートセンシング手法を使用して、危機を回避するのに役立つ可能性があるHABのほぼリアルタイムの警告システムを作成しています。 のようなグループ クリーブランド水同盟、業界、政府、学術パートナーの協会は、 スマートレイクテクノロジー エリー湖と世界中の他の淡水環境で。 最後に、次を含む状態 オハイオ州 および インディアナ すべてのソースから五大湖への栄養素の総投入量を削減し、高度なモデリングを使用して それらのソースを特定する.

一緒にこれらの開発は助けることができる HABのサイズを減らす、そしておそらく政府の研究が彼らを彼らに戻すために必要であると示唆している栄養素流出のおよそ50%の削減にさえ達します 1990年代半ばの最小範囲.

地球規模の温室効果ガスの排出を抑制するには至らず、五大湖に大きく依存しているコミュニティを住みやすい状態に保つには、これらすべての行動などが必要になります。

著者について

Gabriel Filippelli、地球科学教授、および都市保健センター長 IUPUI ジョセフ・D・オルティス、教授、地質学部長、 ケント州立大学

この記事はから再公開されます 会話 クリエイティブコモンズライセンスの下で 読む 原著.

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