Schadelijke algenbloei waarvan bekend is dat ze risico's vormen voor de gezondheid van mens en milieu in grote zoetwaterreservoirs en meren zal naar verwachting toenemen als gevolg van klimaatverandering, volgens een team van onderzoekers onder leiding van een wetenschapper van de Tufts University.

Het team ontwikkelde een modelleringskader dat voorspelt dat de grootste toename van cyanobacteriële schadelijke algenbloei (CyanoHAB's) zou plaatsvinden in het noordoosten van de Verenigde Staten, maar de grootste economische schade zou worden gevoeld door recreatiegebieden in het zuidoosten.

Het onderzoek, die vandaag in druk wordt gepubliceerd in het tijdschrift Milieuwetenschap en -technologie , maakt deel uit van grotere, voortdurende inspanningen van wetenschappers om de mate te kwantificeren en te gelde te maken waarin klimaatverandering verschillende Amerikaanse sectoren zal beïnvloeden en schaden.

"Sommige van de grootste effecten van CyanoHAB zullen zich voordoen in meer landelijke regio's, zoals die in het zuidoosten en middenwesten - gebieden die niet vaak ter sprake komen in gesprekken over onvermijdelijke effecten van klimaatverandering, " zei Steven C. Chapra, doctoraat, hoofdauteur en Louis Berger Chair of Civil and Environmental Engineering aan de School of Engineering in Tufts. "De impact van klimaatverandering gaat veel verder dan warmere luchttemperaturen, stijgende zeespiegel en smeltende gletsjers."

"Onze studie toont aan dat een hogere watertemperatuur, veranderingen in regen, en een verhoogde toevoer van nutriënten zal in de toekomst leiden tot frequenter optreden van schadelijke algenbloei, " hij voegde toe.

Cyanobacteriën zijn de oudste zuurstofrijke fotosynthetische organismen ter wereld. Gedurende hun 3,5 miljard jaar oude evolutionaire geschiedenis, deze organismen hebben bewezen veerkrachtig en aanpasbaar aan een breed scala aan klimaten. Bijgevolg, veel cyanobacteriën vertonen optimale groei- en bloeimogelijkheden bij hoge watertemperaturen in vergelijking met andere waterplanten. Daarom, opwarming van de aarde speelt een sleutelrol in hun expansie en persistentie, zei Chapra.

Om het scala aan mogelijke toekomsten vast te leggen, de analyse gebruikte klimaatveranderingsprojecties van vijf algemene circulatiemodellen, twee scenario's voor de uitstoot van broeikasgassen, en twee cyanobacteriële groeiscenario's. Het is een van de weinige studies die klimaatprojecties combineert met een hydrologisch/waterkwaliteitsnetwerkmodel van Amerikaanse meren en reservoirs. De modelleringsbenadering is uniek in zijn praktijk van het koppelen van klimaat, hydrologisch, en waterkwaliteitsmodellen tot een uniform rekenraamwerk dat op nationale schaal wordt toegepast.

De modelketen begint met projecties van alternatieve toekomstige klimaten uit General Circulation Models (GCM's). De GCM-projecties van temperatuur en neerslag worden vervolgens ingevoerd in twee andere modellen:

• een regenafvoermodel om de maandelijkse afvoer in elk van de 2 te simuleren, 119 stroomgebieden van de continentale VS; en
• een watervraagmodel, die de waterbehoeften van de gemeente van elk stroomgebied projecteert, industrieel, en landbouwsectoren. Gezien deze afvoer- en vraagprognoses, een systeemmodel voor waterbronnen produceert een tijdreeks van reservoiropslag, uitgave, en vraagtoewijzingen (bijv. landbouw, milieustromen, en waterkracht).

Eindelijk, deze waterstromen en reservoirtoestanden worden ingevoerd in een waterkwaliteitsmodel om een ​​aantal waterkwaliteitskenmerken te simuleren, inclusief cyanobacteriënconcentraties, in elk van de waterlichamen van de natie. Het eindresultaat is een raamwerk dat de gecombineerde impact van klimaat, bevolkingsgroei, en andere factoren op toekomstige waterkwaliteit voor verschillende Amerikaanse regio's.

Er wordt geschat dat meren en reservoirs die dienen als drinkwaterbronnen voor 30 miljoen tot 48 miljoen Amerikanen periodiek kunnen worden verontreinigd door algentoxines. Onderzoekers noemden in 2014 een voorbeeld, toen bijna 500, 000 inwoners van Toledo, Ohio, verloor de toegang tot drinkwater nadat water uit Lake Erie de aanwezigheid van cyanotoxinen aan het licht bracht.

Naast de gevolgen voor de gezondheid van de mens, CyanoHAB's hebben verschillende negatieve gevolgen voor aquatische ecosystemen, inclusief het ontstaan ​​van lelijke oppervlakteresten en een vermindering van recreatief gebruik en toegang tot kusten. Ook, omdat de meeste cyanobacteriën oneetbaar zijn voor zoöplankton en planktivoor vissen, ze vertegenwoordigen een "doodlopende weg" in de aquatische voedselketen - een scenario dat uiteindelijk zowel de commerciële als de recreatieve visserijsector schaadt.

Chapra merkte op dat het onderzoek aangeeft dat naarmate de watertemperatuur stijgt, strengere en duurdere controles op nutriënten zouden nodig zijn om de huidige waterkwaliteit te behouden.

"De studie biedt een raamwerk dat inzicht biedt in oorzaak-gevolg verbanden om de planning te ondersteunen, beleid, en het identificeren van hiaten in de gegevens voor toekomstig onderzoek, ' zei Chapra.