Der Klimawandel bedroht die Trinkwasserqualität in den Großen Seen

Der Klimawandel bedroht die Trinkwasserqualität in den Großen Seen Schädliche Algenblüte im Eriesee, 4. September 2009. NOAA / Flickr

"Nicht trinken / nicht kochen" ist nicht das, was jemand über das Leitungswasser seiner Stadt hören möchte. Die kombinierten Auswirkungen des Klimawandels und der verschlechterten Wasserqualität könnten solche Warnungen jedoch in der gesamten Region der Großen Seen häufiger machen.

Eine Vorschau fand am 31. Juli 2014 statt, als sich in der EU ein böser grüner Schleim entwickelte, der eigentlich als schädliche Algenblüte oder HAB bekannt ist westliches Becken des Eriesees. Es dauerte nicht lange, bis die Toledo Water Intake Crib überwältigt war, die fast 500,000 Menschen in und um die Stadt mit Trinkwasser versorgt.

Tests ergaben, dass die Algen Microcystin produzierten, ein manchmal tödliches Lebertoxin und vermutetes Karzinogen. Im Gegensatz zu einigen anderen Toxinen kann Microcystin durch Kochen nicht unschädlich gemacht werden. Also gab die Stadt den Befehl „Nicht trinken / nicht kochen“ heraus eine dreitägige Krise auslösen.

Der Klimawandel bedroht die Trinkwasserqualität in den Großen Seen Die Wasseraufnahmekrippe der Stadt Toledo, umgeben von Algen im Eriesee, etwa 2.5 km vor der Küste, 3. August 2014. AP Foto / Haraz N. Ghanbari

In den örtlichen Geschäften ging bald das Mineralwasser aus. Der Gouverneur von Ohio erklärte den Ausnahmezustand, und die Nationalgarde wurde aufgefordert, sauberes Trinkwasser bereitzustellen, bis das System gespült und die Behandlungseinrichtungen wieder in Betrieb genommen werden konnten.

Der Schuldige war eine Kombination aus hoher Nährstoffbelastung - Stickstoff und Phosphor, die das Algenwachstum stimulieren - aus Abwasser, Landwirtschaft und vorstädtischem Abfluss sowie hohen Wassertemperaturen im Zusammenhang mit dem Klimawandel. Dieses Ereignis hat gezeigt, dass selbst in Regionen mit so großen Ressourcen wie den Großen Seen die Wasserversorgung für diese Art von vom Menschen verursachten Bedrohungen anfällig ist.

Als Midwesterners arbeiten in den Bereichen städtische Umweltgesundheit und Klima- und UmweltwissenschaftenWir glauben, dass weitere Krisen wie die von Toledo bevorstehen könnten, wenn die Region den drohenden Bedrohungen der Trinkwasserqualität nicht begegnet.

Riesig und missbraucht

Die Großen Seen halten zusammen 20% des weltweiten Süßwassers - mehr als genug, um Trinkwasser zu liefern über 48 Millionen Menschen von Duluth nach Chicago, Detroit, Cleveland und Toronto. Aber menschliche Einflüsse haben diese kostbare und lebenswichtige Ressource schwer geschädigt.

1970, nach einem Jahrhundert der Urbanisierung und Industrialisierung rund um die Großen Seen, wurde die Wasserqualität stark beeinträchtigt. Fabriken durften Abfälle in Wasserstraßen entsorgen, anstatt sie zu behandeln. Unzureichende Abwassersysteme führten häufig rohes Abwasser in Flüsse und Seen, verschmutzten das Wasser und verursachten Algenblüten.

Probleme wie diese trugen 1972 zu zwei wichtigen Schritten bei: der Passage der USA Clean Water Actund Annahme der Great Lakes Wasserqualitätsabkommen zwischen den Vereinigten Staaten und Kanada. Seitdem wurden viele Branchen aufgeräumt oder stillgelegt. Abwassersysteme werden neu gestaltet, wenn auch langsam und zu hohen Kosten.

Die daraus resultierenden Einsparungen bei der Nährstoff- und Abwasserverschmutzung haben zu einem raschen Rückgang der HAB geführt - insbesondere im Eriesee, dem Großen See mit der am dichtesten besiedelten Küste. Es sind jedoch neue Probleme aufgetreten, die teilweise auf Mängel in diesen Gesetzen und Vereinbarungen in Verbindung mit den wachsenden Auswirkungen des Klimawandels zurückzuführen sind.

Trinkwasser aus den Großen Seen ist sehr gefragt.

Wärmer und feuchter

Klimawandel ist viele Faktoren tiefgreifend verändern die das Leben in der Region der Großen Seen beeinflussen. Die unmittelbarsten Auswirkungen des jüngsten Klimawandels waren Niederschlag, Seespiegel und Wassertemperaturen.

Der jährliche Niederschlag in der Region hat um etwa zugenommen 5 Zoll im letzten Jahrhundert. Veränderungen allein in den letzten fünf Jahren - die Die heißesten fünf Jahre in der Geschichte - waren besonders dramatisch, mit einer Reihe von extremen Niederschlagsereignissen, die extrem hohe und schnell wechselnde Wasserstände zu den Großen Seen.

Rekordhochniederschläge im Jahr 2019 verursachten in einer Reihe von Küstengemeinden Überschwemmungen, Sachschäden und Verluste am Strand. Die Niederschlagsmenge im Jahr 2020 wird voraussichtlich gleich hoch sein, wenn nicht sogar höher. Ein Teil davon ist auf natürliche Variabilität zurückzuführen, ein anderer Teil auf den Klimawandel.

Eine weitere deutliche Auswirkung des Klimawandels ist die allgemeine Erwärmung aller fünf Großen Seen, insbesondere im Frühling. Der Temperaturanstieg ist gering und variiert von Jahr zu Jahr und von Ort zu Ort, ist aber insgesamt konsistent mit Aufzeichnungen über die Erwärmung in der gesamten Region.

Mehr verschmutzter Abfluss

Einige dieser klimabedingten Veränderungen haben sich mit direkteren menschlichen Einflüssen auf die Wasserqualität in den Großen Seen ausgewirkt.

Bereits in den 1970er Jahren verabschiedete Sanierungsmaßnahmen schränkten strenge punktuelle Nährstoffquellen wie Abwasser und Fabriken streng ein. Kleinere „nicht punktuelle“ Quellen wie Dünger und andere Nährstoffe, die landwirtschaftliche Felder und vorstädtische Rasenflächen abwaschen, wurden jedoch durch schwächere, freiwillige Kontrollen angegangen. Diese sind seitdem zu Hauptverschmutzungsquellen geworden.

Seit Mitte der neunziger Jahre haben klimabedingte Niederschlagszunahmen immer mehr Nährstoffe in den Eriesee abfließen lassen. Diese ansteigende Last hat ausgelöst zunehmend schwere Algenblüten, in gewisser Weise vergleichbar mit den Ereignissen der 1970er Jahre. Toledos Krise von 2014 war keine Anomalie.

Diese Blüten können Seewasser schlecht riechen und schmecken lassen und manchmal auch gefährlich zu trinken. Sie haben auch langfristige Auswirkungen auf die Ökosysteme der Seen. Sie verbrauchen Sauerstoff, töten Fische und beflügeln chemische Prozesse, die das Wasser des Eriesees vorbereiten größere zukünftige Blüten. Wasser mit niedrigem Sauerstoffgehalt ist ätzender und kann Wasserleitungen beschädigen, einen schlechten Geschmack oder üble Gerüche verursachen und dabei helfen, Spurenmetalle freizusetzen, die auch gesundheitliche Probleme verursachen können.

Trotz eines halben Jahrhunderts der Fortschritte ist die Wasserqualität der Großen Seen in vielerlei Hinsicht wieder so hoch wie 1970, jedoch mit dem zusätzlichen Einfluss eines sich schnell ändernden Klimas.

Der Klimawandel bedroht die Trinkwasserqualität in den Großen Seen Die Abbildung zeigt die Gesamtzufuhr von Phosphor (TP) zum Lake St. Clair und zum westlichen Eriesee im Jahr 2018 in Tonnen pro Jahr (MTA). Abflüsse aus landwirtschaftlichen Flächen sind die Hauptquelle für Nährstoffbeladungen, wobei etwa 70% aus kommerziellem Dünger und 30% aus tierischem Dünger stammen. IJC

Abfluss filtern

Wie kann die Region ihren Kurs ändern und die Widerstandsfähigkeit der Küstengemeinden der Großen Seen stärken? Dank einer Reihe neuerer Studien, einschließlich einer intensiven Modellanalyse von zukünftiger Klimawandel in IndianaAls Stellvertreter für den größten Teil der Region haben wir ein ziemlich gutes Bild davon, wie die Zukunft aussehen könnte.

Wie man vermuten könnte, wird die Erwärmung fortgesetzt. Die Wassertemperaturen im Sommer werden voraussichtlich bis Mitte des Jahrhunderts um weitere 5 Grad Fahrenheit steigen. selbst wenn Nationen ihre Treibhausgasemissionen erheblich reduzieren. Dies wird zu einem weiteren Rückgang der Wasserqualität führen und sich negativ auf die Küstenökosysteme auswirken.

Die Analyse prognostiziert auch einen Anstieg der extremen Niederschläge und Abflüsse. besonders im Winter und Frühling. Diese Verschiebungen werden wahrscheinlich noch mehr Nährstoffabfluss, Sedimentverunreinigungen und Abwasserüberläufe in die Küstengebiete bringen, selbst wenn die umliegenden Staaten die tatsächlichen Mengen dieser Nährstoffe konstant halten. Mehr Verunreinigungen in Verbindung mit höheren Temperaturen können Algenblüten auslösen, die die Wasserversorgung gefährden.

Die jüngsten Erfolgsgeschichten weisen jedoch auf Strategien zur Bewältigung dieser Probleme hin, zumindest auf lokaler und regionaler Ebene.

Derzeit laufen eine Reihe großer Infrastrukturprojekte zur Verbesserung des Regenwassermanagements und der kommunalen Abwassersysteme, damit sie Abwasser und damit verbundene Nährstoffe auffangen und verarbeiten können, bevor sie zu den Großen Seen transportiert werden. Diese Initiativen werden dazu beitragen, Überschwemmungen zu kontrollieren und das Angebot angraues Wasser, ”Oder gebrauchtes Wasser aus Waschbecken, Waschmaschinen, Wannen und Duschen für Zwecke wie die Landschaftsgestaltung.

Städte verbinden diese „graue Infrastruktur“ mit grünen Infrastrukturprojekten wie z Gründächer, Infiltrationsgärten und zurückgewonnene Feuchtgebiete. Diese Systeme können Wasser filtern, um überschüssige Nährstoffe zu entfernen. Sie verlangsamen auch den Abfluss bei extremen Niederschlagsereignissen und laden so natürliche Stauseen auf.

Kommunale Wassermanager setzen außerdem intelligente Technologien und verbesserte Fernerkundungsmethoden ein, um Echtzeit-Warnsysteme für HABs zu erstellen, die zur Abwendung von Krisen beitragen können. Gruppen wie die Cleveland Water Alliance, ein Verband aus Industrie, Regierung und akademischen Partnern, arbeitet an der Umsetzung Smart-Lake-Technologien im Eriesee und anderen Süßwasserumgebungen rund um den Globus. Schließlich Staaten einschließlich Ohio und Indiana versuchen, den gesamten Nährstoffeintrag in die Großen Seen aus allen Quellen zu reduzieren und mithilfe fortschrittlicher Modellierung zu arbeiten lokalisieren Sie diese Quellen.

Zusammen könnten diese Entwicklungen helfen Reduzieren Sie die Größe von HABsund vielleicht sogar die Reduzierung des Nährstoffabflusses um etwa 50% erreichen, die laut Regierungsstudien erforderlich ist, um sie wieder in ihren Zustand zu bringen Mindestausmaß Mitte der neunziger Jahre.

Um die globalen Treibhausgasemissionen nicht einzudämmen, werden all diese Maßnahmen und mehr erforderlich sein, um Gemeinden, die so stark von den Großen Seen abhängig sind, lebenswert zu halten.

Über den Autor

Gabriel Filippelli, Professor für Geowissenschaften und Direktor des Zentrums für städtische Gesundheit, IUPUI und Joseph D. Ortiz, Professor und stellvertretender Lehrstuhl für Geologie, Kent State University

Dieser Artikel wird erneut veröffentlicht Das Gespräch unter einer Creative Commons-Lizenz. Lies das Original Artikel.

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