Aan de rand van Behrend Fields, waar een voetpad terugleidt naar een parkeerplaats van een hectare, Pam Silver bukt zich en schept een handvol sneeuw in een klein plastic bekertje.

Het is februari, 2016. Zilver, vooraanstaand hoogleraar biologie aan Penn State Erie, Het Behrendcollege, overhandigt de beker aan Mali Lubic, een van de twaalf studenten biologie en milieuwetenschappen die zich vrijwillig hebben aangemeld om sneeuw te verzamelen op 110 locaties op de campus. Lubic past het in een draagtas met een raster van vier hectare op het deksel. Verse sneeuw waait om haar heen terwijl ze hem dichtplakt.

"Ik zou zonder die wind kunnen, ' zegt Lubic.

Ze zijn hier al een uur, cupping sneeuw van de oevers van Trout Run, en vanuit het bos erboven, en vanaf een plek net voorbij het kogelstootkussen van het atletiekteam. Ze hebben monsters van het fietspad, de randen van het derde en eerste honk van het softbalveld, en vanaf de basis van het bewegwijzeringsteken dat het verkeer van de vierbaans wegleidt, $ 180 miljoen Bayfront Connector die langs de noordrand van de campus loopt.

Zilver, een aquatisch ecoloog, is de sneeuw aan het verzamelen om bij het steenzout te komen dat erin is gemengd. Ze wil weten waar het zout dat wordt gewassen, geploegd, en van campuspaden en -wegen geblazen gaat nadat de sneeuw smelt. In het labortorium, ze, Lubic en andere studenten zullen de monsters smelten en hun elektrische geleidbaarheid meten, een indicatie van hoeveel zout er in elk zit. Die gegevens zullen een kaart verfijnen die verhoogde zoutconcentraties laat zien, niet alleen op de parkeerplaatsen en wandelpaden van de universiteit, maar ook langs Trout Run, die uitmondt in Fourmile Creek, die uitmondt in Lake Erie, de primaire bron van drinkwater voor de 280, 000 inwoners van Erie County.

Als het weer sneeuwt, en de bankbediende of de postbode of de karrenjongen in de supermarkt, stampend door de winterslaper, grappen dat Erie's winters nooit echt eindigen, Silver heeft gegevens die het bewijzen.

Vier maanden later, op een dag van 88 graden, ze zal het zoutgehalte in Glenhill Stream controleren, op drie steenworp afstand van haar kantoor in het Benson Building. Het zal negen keer hoger zijn dan het zou moeten zijn.

Voordelen en kosten

Zilver accepteert dat een bepaald niveau van zout nodig is. de 4, 300 studenten en 700 medewerkers die wonen, studie, en werken bij Penn State Behrend doen dit tijdens het winterseizoen, die in Erie doorgaans meer dan 100 centimeter sneeuw produceert.

"Op korte termijn, de eerste zorg is veiligheid, Silver legt uit. "We willen niet dat mensen vallen als ze naar de les lopen."

Het personeel van de campus Onderhoud en Operations, die haar studie van data en logistieke ondersteuning heeft voorzien, brengt elk jaar meer dan 500 ton steenzout aan op de looppaden en parkeerplaatsen van de universiteit. Ze mengen het met steengruis, wat wrijving toevoegt. Het grit verlaagt ook de kosten van het zout, die in bulk wordt ingekocht bij Morton Salt, die elk jaar meer dan 1,3 miljoen ton steenzout wint uit een enorme afzetting 2, 000 voet onder Lake Erie. Zelfs dan, de kosten zijn aanzienlijk:het college zal meer dan $ 39 uitgeven, 000 op steenzout dit jaar.

Parkeerranden houden een deel van het zout op de stoep, het verlagen van het zoutgehalte in aangrenzende gebieden. Duikers trekken er meer van in de regenriolen, die uiteindelijk uitmondt in het meer. Een uitgebreid drainagesysteem onder de Bayfront Connector leidt de afvoer naar een aangelegd wetland en weg van nabijgelegen huizen. Een tweede wetland absorbeert zoutnevel van de weg.

Het Pennsylvania Department of Transportation houdt rekening met zijn zoutgebruik:het past bijna 27, 500 ton zout per jaar op 779 mijl wegen in Erie County, inclusief snelwegen. In 2003, toen de Connector voltooid was, de afdeling vroeg Silver om de impact van de nieuwe weg op dieren in de buurt te bestuderen.

"We hadden deze gloednieuwe, maagdelijke wetlands die nooit water hadden gehad, " zegt ze. "Het was een perfect startpunt voor een onderzoek."

Dataloggers gekocht door het Pennsylvania Department of Transportation hebben drie jaar lang het zoutgehalte in en nabij een van die wetlands gemeten. Silver analyseerde de gegevens, en sediment van de bodem van de wetlands, om de impact op niet-bijtende muggen te beoordelen, die in moerassige omstandigheden leven.

"Knutten zijn een goede indicatorsoort, Silver legt uit. "Ze zijn gemakkelijk te kweken, hun biologie is goed begrepen, en ze leven in de modder. Als zout zich gaat ophopen, het zal er zijn, in het sediment. We kunnen zien hoe het hen beïnvloedt."

Twee jaar nadat de weg openging, er waren aanzienlijk minder muggen in het wetland dat was ontworpen om de afvoer op te vangen dan in andere aangelegde wetlands die zoutvrij werden gehouden.

Silver zou graag willen weten welke impact verhoogde zoutconcentraties hebben op andere delen van het voedselweb, inclusief algen, salamanders, kikkers, en vissen. "Verzilting van zoet water kan enorme ecologische schade veroorzaken, "zegt ze. "Alle natuurlijke diensten die zoet water biedt, inclusief fotosynthese en de verwerking van bladmateriaal - de processen die niet op onze radar staan, maar die ons in leven houden - worden er rechtstreeks door beïnvloed."

Er zijn ook economische kosten:recreatievisserij is een bedrijf van $ 1,3 miljard in Pennsylvania, volgens de Fish and Boat Commission van de staat. Dat verdwijnt als het leefgebied geen vissen meer kan houden.

Voor nu, echter, Silver is gericht op de zoutafvoer over de 854 hectare grote campus van Penn State Behrend. "Als we de stukjes hier samen kunnen brengen, " ze zegt, "We zullen een veel completer beeld hebben van de impact die dit zout heeft op ons milieu, inclusief ons drinkwater. Als we nieuwe methoden kunnen ontwikkelen om het in te dammen, of om het efficiënter te gebruiken, en we kunnen wijzen op dat succes, ander, grotere entiteiten, inclusief gemeenten, zou kunnen volgen."

Het probleem zien

"Om een ​​probleem op te lossen, je moet het eerst zien, " zegt Michaël Naber, een docent geowetenschappen. Met hulp van Devin Beggs, een wetenschappelijke master, Naber bracht de geleidbaarheidsniveaus in kaart die Silver en haar studenten afgelopen winter gedurende een periode van zes weken hebben geregistreerd. die gegevens, getrokken uit de 110 bemonsteringslocaties, stelde hem in staat om de aanwezigheid van zout elders op de campus te voorspellen.

"Mensen weten dat dit spul er is, "zegt hij. "Ze zien het aan hun auto's en hun laarzen en aan de tapijten als ze een gebouw binnenkomen. Wat opvalt, is hoe geconcentreerd het in sommige gebieden is."

Op zijn kaart, de kleine parkeerplaats bij Glenhill Farmhouse is rood met een alarmknop. Sommige sneeuwmonsters die daar werden verzameld, hadden geleidbaarheidspercentages van meer dan 44, 000 microsiemens/cm, dat is 40 keer het veilige niveau voor drinkwater. Bij die concentratie het zout doodt gras, algen, muggen, en vissen.

In het komende jaar, Naber gaat samenwerken met Michael Rutter, universitair hoofddocent statistiek, om de zoutverdelingsprojecties op de kaart te verfijnen. Zij zullen aanvullende gegevens gebruiken, inclusief monsters van de zuidelijke rand van de campus, waar de bouw van een residentie met 250 bedden naar verwachting eind 2017 zal beginnen, het veranderen van de route van de afvoer naar lagere hoogten.

In november, Silver zal een schat aan nieuwe informatie verzamelen van drie dataloggers die ze in streams op de campus heeft geplaatst. De loggers meten elke 15 minuten de geleidbaarheid van het water. Door die gegevens te matchen met weerberichten, Zilver zou moeten kunnen bepalen hoe snel de geleidbaarheid piekt tijdens stormen en opwarmingsperioden - en hoe lang de zoutconcentraties hoog blijven.

Extra monsternemers worden bevestigd aan de roosters van 15 regenafvoeren van de campus. Die inspanning wordt gecoördineerd door Tony Foyle, universitair hoofddocent geologie, wiens studenten de geleidbaarheid zullen meten van water dat de riolering binnenkomt tijdens piekstroomgebeurtenissen, inclusief stormen. Een piek in die metingen zou bijzonder verontrustend zijn:medaillons op de bovenkant van de roosters verklaren dat de pijpen eronder uitmonden in Trout Run.

Geïnformeerde keuzes

Bij de derde fase van het project zullen faculteitsleden betrokken zijn met expertise buiten de afdelingen biologie en geologie. Silver heeft een bijzondere vaardigheid om haar werk open te stellen voor extra medewerkers, inclusief bachelorstudenten.

"Ik praat veel over dit project, "zegt ze. "Ik blijf het daar plaatsen, gezegde, in principe, 'Hier zijn we mee bezig. Wil je spelen?' Mensen pakken de stukjes op die hen interesseren."

Middelbare scholieren van de Northwest Pennsylvania Collegiate Academy helpen Luciana Aronne, docent scheikunde, test Silver's sneeuwmonsters op chloride.

Deborah Aruguete, assistent-professor milieuwetenschappen, zal een aanvullende analyse geven. Ze bestudeert de impact op de bodem wanneer giftige metalen vrijkomen bij auto-emissies. Die metalen richten nog meer schade aan als ze worden gemengd met zout.

Silver heeft een ontmoeting gehad met Joshua Shaw, universitair hoofddocent filosofie, om de ethische gevolgen van zoutgebruik te bespreken. Ook ziet ze mogelijkheden om samen te werken met collega's van de departementen communicatie en politicologie van de hogeschool.

"Milieuproblemen beginnen niet met wetenschap, " legt ze uit. "Ze zijn het resultaat van mensen die iets anders nodig hebben of willen. Ze zijn politiek, sociaal, en economische problemen, en om ze aan te pakken, moet je echt buy-in krijgen van de bredere gemeenschap. Als we al deze stukjes bij elkaar kunnen brengen en een duidelijk beeld kunnen geven van de impact die dit zout heeft op ons milieu, mensen zullen zeggen, 'Wauw, Ik had geen idee.' En dan, kan zijn, ze zullen hun gewoonten veranderen."

Silver en haar studenten hebben een lange lijst met mogelijke oplossingen besproken, inclusief hogere stoepranden en het gebruik van zoutpekel - vloeibare zoutmengsels - om wegen te behandelen voordat er sneeuw valt. Er is vier keer meer zout nodig om ijs te verwijderen nadat het is gevormd dan om het te voorkomen voor of tijdens een sneeuwgebeurtenis, een studie uit 2014 door het New York State Department of Transportation gevonden.

Andere opties zijn luifels, zonnepanelen en afgesloten paden die sommige gebouwen op de campus met elkaar verbinden. De wetenschapsgebouwen Otto Behrend en Hammermill zijn in 2015 met elkaar verbonden waardoor studenten door het zes gebouwen tellende School of Science-complex kunnen gaan zonder naar buiten te hoeven.

Dat is een dure reparatie. Silver's eigen benadering - om haar eigen weg te banen, wanneer mogelijk, het vermijden van bevroren of aangekoekte oppervlakken is niet realistischer:de meeste mensen geven er de voorkeur aan om de helderste, handigste route.

Daar gaat ze, Hoewel, met haar tas vol monsters, van het vrijgemaakte pad afstappen en de diepe sneeuw in. Het grijpt haar aan, zoals filmdrijfzand, vastklemmend op de volledige lengte van haar benen. Ze sjokt naar voren, Lubic een paar stappen achter, fijne wolken van licht opwekken, witte sneeuw. Het pad, en het zout dat het zuiverde, is slechts een stukje van een veel grotere puzzel, een herinnering dat elk gemak met een bepaald gevolg komt.