O veículo submersível inovador da Xylem dá novas perspetivas sobre eflorescências de algas nocivas
O veículo forneceu aos investigadores em Clear Lake, Califórnia, dados detetados incomparáveis e nunca antes possíveis de todo o lago.
As eflorescências de algas nocias (Harmful Algal Blooms – HABs) são tão prevalentes em Clear Lake, Califórnia, que este é um dos lagos mais fortemente monitorizados na América do Norte. Para compreender melhor a causa das eflorescências de algas no lago, investigadores da University of Southern California in Los Angeles (USC) e do Southern California Coastal Water Research Project (SCCWRP) implementaram o i3XO EcoMapper da marca YSI da Xylem. Este veículo autónomo deslocou-se de forma subaquática em todas as partes do lago, captando dados sobre a profundidade, qualidade e temperatura da água, fornecendo aos investigadores dados inéditos e de alta resolução sobre as eflorescências.
Emboras as algas sejam fundamentais para a vida na terra, produzindo 50% do oxigénio na atmosfera da Terra, algumas algas podem produzir toxinas. Quando estas algas crescem sem vigilância, o resultado são as eflorescências de algas prejudiciais (HABs), que são uma das maiores ameaças globais para a qualidade da água de superfície. Os efeitos das HABs podem variar desde problemas de sabor e odor na água potável, até à produção de poderosas toxinas que podem fazer adoecer animais e humanos.
Existe um vasto leque de espécies de algas que produzem toxinas e cada uma das espécies prospera em condições ambientais diferentes. As principais causas das HABs estão bem documentadas, tais como a carga excessiva de nutrientes nas massas de água, particularmente do nitrogénio e do fósforo. Adicionalmente, temperaturas mais quentes causadas pelas alterações climáticas podem dar uma vantagem às algas produtoras de toxinas.
Os desafios de investigar as HABs em Clear Lake
Clear Lake é o maior lago de água doce totalmente dentro do estado da Califórnia, com uma área superficial de 27,4 quilómetros quadrados. Com cerca de 2,5 milhões de anos, também é o lago mais antigo na América do Norte. As HABs são uma especial preocupação para a comunidade de Clear Lake, uma vez que 18 serviços de abastecimento de água usam o lago como fonte de água para servir mais de 40.000 residentes.
Os cientistas sabem que as HABs no lago podem ser um resultado da temperatura e da eutrofização – uma condição em que um crescimento excessivo de plantas e algas é causado por, entre outras coisas, fertilizantes nutrientes. Contudo, para compreender as eflorescências com mais detalhe, os investigadores foram limitados pelos dados que obtêm de amostras discretas e pela forma do lago, que é composto por três braços com diferentes características.
Enquanto as amostras discretas fornecem informação vital sobre o lago num determinado local e hora, os investigadores também necessitam de compreender como é que a estrutura física do lago e a dinâmica da água a diferentes profundidades – a sua coluna de água – contribuem para as eflorescências.
Um novo estudo de investigação usando tecnologia inovadora
O estudo recente em Clear Lake tinha por objetivo ultrapassar alguns destes desafios com a tecnologia YSI da Xylem. Um dos principais objetivos do estudo era relacionar novos dados sobre a coluna de água e os parâmetros ambientais com outros dados recolhidos de amostras de água discretas.
“Se conseguirmos ligar estas peças soltas de informação no espaço e no tempo, isso dar-nos-á informação inédita sobre a sucessão das espécies e as interações tróficas no plâncton de Clear Lake,” escreve o Dr. David Caron da University of Southern California e principal investigador do estudo.
Correlacionar estes dados com outro lago do tamanho do Clear Lake não é fácil, mas é essencial para compreender os processos biológicos que levam às eflorescências e às toxinas. O estudo também tinha por objetivo ajudar os investigadores a priorizar os locais onde deveriam recolher amostras discretas, o que pode ser um processo dispendioso.
Os investigadores juntaram-se à Xylem para mapear as HABs com um detalhe incrível com o i3XO EcoMapper da YSI, um veículo subaquático autónomo (Autonomous Underwater Vehicle – AUV) da próxima geração. O i3XO gera mapas de alta resolução da qualidade da água, das correntes e da profundidade da água. O i3XO é a combinação da mais recente tecnologia AUV com a plataforma EXO da YSI, um sistema de monitorização de água inteligente e preparado para o terreno.
Estudar o lago em duas escalas diferentes
O estudo dos investigadores foi concebido para monitorizar o lago em duas escalas espaciais muito diferentes. A primeira escala foi conduzida ao longo dos principais eixos dos três braços de Clear Lake para analisar as características em todo o lado. A segunda escala foi uma missão de mapeamento de alta resolução de uma parte de uma baía no braço mais baixo do lago, de modo a analisar detalhadamente a distribuição de algas verde-azuladas (cianobactérias) e suas toxinas.
A capacidade total do sensor do i3XO foi impulsionada para as missões. Cada i3XO está equipado com uma sonda EXO1 YSI com sensores para condutividade/temperatura, algas totais, oxigénio dissolvido e pH. Os dados do instrumento foram usados para construir representações 2D da coluna de água à medida que o veículo se movimentava automaticamente para um lado e para o outro, por todo o lago, com profundidades diferentes. A bateria de longa duração e o sistema de navegação preciso do veículo permitiam que este ficasse mais tempo submerso para maximizar a recolha de dados. Numa missão, o veículo demorou aproximadamente 6,5 horas para percorrer todos os mais de 34 quilómetros do Clear Lake.
Ver Clear Lake de uma forma completamente nova
As missões do i3XO proporcionaram dados detetados inigualáveis e nunca antes possíveis sobre o lago e as suas eflorescências de águas prejudiciais. Agora os investigadores têm uma melhor compreensão da estrutura da coluna de água do lago e conseguiram gerar hipóteses testáveis sobre que fatores são mais importantes para conduzir eventos HAB no lago.
Os dados obtidos à escala da totalidade do lago forneceram informações vitais sobre onde e como gastar recursos limitados para escolher os locais de amostragem. Estão planeadas missões de acompanhamento para aumentar o conjunto de dados e para continuar a compreender melhor a relação entre a qualidade da água e as florescências de algas em Clear Lake.
Saber mais sobre o estudo de Clear Lake
Descarregar o ficheiro técnico sobre o estudo: High-Resolution Mapping of a Harmful Algal Bloom (Mapeamento de alta resolução de uma Florescência de Algas Prejudiciais)
Ver um “webinar” sobre o estudo: Expand your HAB Horizons with High-Resolution Mapping (Expandir os seus Horizontes de HAB com Mapeamento de Alta Resolução)