Laghi che forniscono acqua potabile, monitorati online con nuovo sensore ottico per allerta sulla fioritura di alghe tossiche

Gli scienziati delle alghe dell’Università di Toledo negli Stati Uniti, per proteggere l’approvvigionamento pubblico di acqua potabile durante la stagione dannosa della fioritura delle alghe, come parte del monitoraggio dell’acqua di sorgente, stanno testando in tempo reale un sensore ottico presso l’impianto di trattamento delle acque di Toledo.
Il dispositivo ogni 15 minuti beve un sorso d’acqua che entra nell’impianto dal Lago Erie, legge il campione e mette online i dati di misurazione per consentire ai ricercatori e ai gestori dei servizi idrici di accedervi da remoto. Il suo più grande valore scientifico è la capacità di indicare se i minuscoli organismi unicellulari noti come cianobatteri che compongono le dannose fioriture algali nel lago Erie sono fragili e iniziano a rompersi, in questo caso le cellule rilasciano la tossina.
La tossina disciolta è più difficile da rimuovere per gli impianti di trattamento dell’acqua perché può passare attraverso i filtri, deve essere rimossa con mezzi chimici prima che l’acqua lasci l’impianto per arrivare ai nostri rubinetti.
Gli scienziati dell’Università di Toledo dallo scorso luglio hanno controllato i cavi e i tubi del dispositivo per assicurarsi che funzioni correttamente. Stanno inoltre conducendo esperimenti di laboratorio presso il Centro UToledo Lake Erie per verificare che la tecnologia funzioni come previsto.
Thomas Bridgeman, professore di ecologia e direttore del Centro UToledo Lake Erie, ha affermato:
«Il nostro lavoro di quest’estate con il dispositivo PhycoSens è il primo test di questo sistema di monitoraggio online delle alghe in un impianto di acqua potabile negli Stati Uniti. Se dimostreremo di avere successo nel rilevare e notificare immediatamente il rilascio di tossine presso l’impianto di trattamento delle acque di Toledo e in tutta la regione, il sistema potrà essere esteso a livello nazionale. Finora si sta dimostrando molto promettente».
PhycoSens è utilizzato in stazioni di misurazione e laboratori in cui è richiesta la misurazione online della qualità dell’acqua per fiumi, bacini artificiali, dighe e laghi, nonché nella produzione di acqua potabile.
L’implementazione di un test del sistema di sensori di monitoraggio, fa parte di un progetto dell’Università di Toledo da 1,4 milioni di dollari finanziato dal Corpo degli Ingegneri dell’Esercito degli Stati Uniti, iniziato più di un anno fa e incentrato sul rilevamento e la gestione preventiva delle dannose fioriture algali.
I ricercatori da quando la crisi idrica di Toledo del 2014 ha lasciato mezzo milione di residenti senza acqua di rubinetto sicura per tre giorni, hanno maggiore consapevolezza sul fatto che non contano solo le dimensioni e l’aspetto della fioritura algale, ma anche ciò che accade nelle cellule.
I dispositivi di Thomas Bridgeman, prodotti dall’azienda tedesca Moldaenke, utilizzano sensori ottici per misurare in tempo reale la quantità e il tipo di alghe che arrivano all’impianto di trattamento delle acque, compresi i cianobatteri. Inoltre, i sensori sono in grado di segnalare la rottura delle cellule dei cianobatteri e la fuoriuscita del loro contenuto nell’acqua, comprese le tossine che possono contenere.
Thomas Bridgeman ha dichiarato:
«Il rilascio considerevole di tossine può avvenire nel giro di poche ore, è fondamentale che gli operatori degli impianti idrici dispongano di queste informazioni per poter regolare rapidamente i livelli di trattamento, prima che le tossine disciolte possano attraversare l’impianto. I dati vengono prodotti ogni pochi minuti, il che li rende un utile strumento di allerta precoce per una situazione algale potenzialmente in rapida evoluzione».
I ricercatori hanno detto che i dati raccolti a fine luglio sono degni di nota, mostrano il picco della fioritura e il suo declino.
Thomas Bridgeman ha detto:
«Finora utilizzando il sensore automatico, non abbiamo rilevato alcuna rottura di cellule presso l’impianto di trattamento delle acque o vicino alla presa d’acqua nel lago, il che è una buona notizia. Tuttavia, in questa stagione gli equipaggi dell’Università di Toledo a bordo della nostra nave per ricerche scientifiche che prelevavano campioni d’acqua nel lago in tutto il bacino occidentale del lago Erie – non vicino alla presa d’acqua – utilizzando la versione manuale dello stesso dispositivo hanno rilevato la rottura delle cellule. Gli eventi di rottura delle cellule che portano a grandi rilasci di tossine disciolte non si verificano ogni anno nel lago Erie, è successo nel 2019 e forse anche nel 2014, ma non in larga misura quest’estate, almeno non vicino alla presa d’acqua dell’impianto di trattamento delle acque nel lago».
Il laboratorio dell’impianto di trattamento delle acque di Toledo utilizza al meglio i dati. Jeff Martin, capo chimico dell’impianto di trattamento delle acque di Toledo, ha dichiarato:
«I sensori ottici sperimentali testati presso la stazione di pompaggio dell’acqua grezza sono una fonte utile sia per i cambiamenti sia per la gravità dei livelli di alghe provenienti dal lago. Purtroppo a causa di problemi informatici, non abbiamo avuto accesso remoto ai dati fino a quando non siamo arrivati a metà della stagione della fioritura, ma da allora è stato uno strumento utile per le decisioni sul trattamento».
Thomas Bridgeman da due decenni studia le dannose fioriture algali. Il suo laboratorio è uno dei luoghi chiave per il monitoraggio e l’allarme delle fioriture di alghe nocive nel bacino occidentale del lago Erie. Ha detto che i nuovi strumenti sono in grado di rilevare lo stato di salute, o fisiologico, dei cianobatteri, ma non forniscono letture effettive delle tossine.
Thomas Bridgeman ha detto:
«La misurazione delle tossine prevede ancora un test separato che richiede molto tempo. Pertanto, le misurazioni ottiche veloci saranno coordinate con le misurazioni chimiche più lente per fornire un quadro completo di ciò che sta accadendo nell’acqua del lago che entra nell’impianto idrico».
Il dispositivo sarà rimosso dall’impianto di trattamento delle acque per essere analizzato in ottobre, dopodiché il team di Thomas Bridgeman studierà i risultati e potenzialmente lo rimetterà nell’impianto la prossima estate.
I test di monitoraggio del dispositivo di Thomas Bridgeman sono una parte di un progetto più ampio e vasto, finanziato dal Corpo degli Ingegneri dell’Esercito degli Stati Uniti, comprende anche docenti del College of Engineering dell’Università di Toledo.
Youngwoo Seo, professore di ingegneria civile e ambientale e di ingegneria chimica dell’Università di Toledo, guida il progetto triennale per migliorare la qualità dell’acqua dalla fonte al rubinetto, riporta che alcune delle tecnologie e delle tecniche testate dall’Università di Toledo sono nuove per gli impianti di trattamento delle acque dell’emisfero occidentale.
Il progetto prevede due parti diverse che lavorano insieme:
– sensori di monitoraggio avanzati e analisi genetiche molecolari per migliorare il rilevamento precoce delle dannose fioriture algali e la capacità di diagnosticare le condizioni in tempo reale;
– metodi di trattamento biologico ispirati alla natura, abbinati ad alghicidi per attaccare i cianobatteri e degradare le tossine che producono.
Dae-Wook Kang, assistente alla cattedra di ingegneria civile e ambientale dell’Università di Toledo, guida un progetto molecolare per sviluppare un efficace metodo di rilevamento, la sua analisi aiuterà a capire meglio cosa scatena la produzione del gene della tossina dei cianobatteri.
Youngwoo Seo è concentrato sulla mitigazione e sul metodo di trattamento per la rimozione delle tossine. Il suo laboratorio lavora sulla degradazione biologica dei cianobatteri e delle loro tossine utilizzando i batteri e i virus presenti naturalmente nel lago e i trattamenti chimici approvati dalla NSF (National Sanitation Foundation), organizzazione senza scopo di lucro fondata nel 1944. Rappresenta l’eccellenza tecnica in materia di salute e sicurezza pubblica, il marchio NSF in tutto il mondo è un simbolo di questa competenza.

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About Pino Silvestri

Pino Silvestri, blogger per diletto, fondatore, autore di Virtualblognews, presente su Facebook e Twitter.
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