De omstandigheden in Lake Erie blijven verschillende gezondheidsrisico's opleveren voor de inwoners van Ohio in kustgemeenschappen, waardoor het moeilijk wordt om een ​​goede waterkwaliteit voor de burgers te behouden, landelijke en lokale beleidsmakers.

Een recente publicatie in Grenzen in de mariene wetenschappen laat zien hoe onderzoekers in het gebied van de Grote Meren werken aan innovatieve oplossingen. John Lekki, doctoraat, hoofdonderzoeker van NASA Glenn Research Center, in samenwerking met mede-onderzoekers van lokale universiteiten, waaronder Kent State University, won in juni 2017 een NASA-voorstel voor waterkwaliteit. Deze recente subsidie ​​biedt de mogelijkheid om de aanpak van Kent State voor het identificeren van schadelijke algenbloei in en rond Lake Erie te implementeren.

Joseph Ortiz, doctoraat, een professor in de geologie in Kent State's College of Arts and Sciences, is een ervaren veteraan in het bestuderen van de problemen die worden veroorzaakt door cyanobacteriële schadelijke algenbloei (cyanoHAB's) die de dorpen en steden in Lake Erie al jaren teisteren. Dr. Ortiz is de hoofdauteur van het onlangs gepubliceerde tijdschriftartikel "Intercomparison of Approaches to the Empirical Line Method for Vicarious Hyperspectral Reflectance Calibration". Dr. Ortiz is mede-onderzoeker van de subsidie ​​van NASA die hem en zijn collega's van verschillende instellingen in Ohio en Michigan in staat zal stellen toe te passen wat ze hebben geleerd van het bestuderen van de wateren van Lake Erie. Dit is onderdeel van een groot gezamenlijk onderzoek, die de wateren van het westelijke stroomgebied van Lake Erie bedekt van Maumee Bay tot de Detroit Plume en Sandusky Bay.

Blauw groene algen, wetenschappelijk bekend als cyanobacteriën, zijn gemeenschappelijk voor zoetwatersystemen zoals meren en beken. Onder bepaalde omstandigheden, ze kunnen zeer krachtige cyanotoxinen produceren, zoals microcystine, die de lever en het bloed aantast. Wanneer blauwgroene algen ongecontroleerd groeien, sommige van deze cyanobacteriën kunnen cyanoHAB's produceren. Het waren deze giftige cyanobacteriën die in 2014 het westelijke uiteinde van Lake Erie en delen van de Maumee-rivier overspoelden. Dit veroorzaakte de massale verontreiniging van het drinkwater van Toledo.

Vanaf dat moment, wetenschappers, waaronder Dr. Ortiz, hebben zich gericht op hoe ze het giftige cyanobacteriële signaal kunnen isoleren door een hyperspectrale imager te gebruiken om de groei en beweging ervan nauwkeuriger te volgen. Dit zal nauwkeuriger gericht zijn op waterbehandelingsinspanningen die gericht zijn op het verminderen van de impact van deze cyanobacteriën.

De benadering van Dr. Ortiz is gebaseerd op het feit dat kleurstoffen in het water verschillende absorptie- en verstrooiingseffecten op licht hebben.

"Elk materiaal dat licht absorbeert of verstrooit, zal een reflecterend spectrum produceren dat indicatief is voor wat aanwezig is, hoewel er vaak meerdere signalen aanwezig zijn die ontmengd moeten worden, " zei Dr. Ortiz. "Ons nieuwe artikel toont aan dat de spectrale ontledingsmethode relatief ongevoelig is voor het type atmosferische correctiemethode dat wordt toegepast, en het scheidt die ruis - atmosferische fouten - om ons een zuiverder signaal te geven. We kunnen deze ongemengde spectra vervolgens vergelijken met de pigmenten in onze bibliotheek met water- en sedimentmonsters. De vergelijking met bekende pigmenten helpt ons te bepalen wat er in het water zit."

Dr. Ortiz zei dat de hyperspectrale instrumentatie van NASA Glenn en de bio-optische expertise die het instrument heeft ontwikkeld, belangrijke hulpmiddelen zijn die het team bij elkaar brengen. Op deze manier gebruikt, het NASA-apparaat meet de golflengten van het licht dat door het water wordt gereflecteerd, evenals het dalende zonlicht dat de scène verlicht.

"Die informatie is nodig om de gegevens van het instrument te corrigeren en stelt ons in staat om fouten te verminderen die verband houden met verschillen in meettiming, ' zei dokter Ortiz.