Le condizioni del lago Erie continuano a rappresentare diversi rischi per la salute degli abitanti dell'Ohio nelle comunità costiere, rendendo difficile il mantenimento di una buona qualità dell'acqua per i cittadini, politici statali e locali.

Una recente pubblicazione in Frontiere nelle scienze marine mostra come i ricercatori nella regione dei Grandi Laghi stanno lavorando verso soluzioni innovative. John Lekki, dottorato di ricerca, Investigatore principale del Glenn Research Center della NASA, in collaborazione con co-ricercatori delle università locali, tra cui la Kent State University, ha vinto una proposta della NASA sulla qualità dell'acqua nel giugno 2017. Questa recente sovvenzione offre l'opportunità di implementare l'approccio di Kent State per identificare le fioriture algali dannose all'interno e intorno al lago Erie.

Giuseppe Ortiz, dottorato di ricerca, un professore di geologia nel College of Arts and Sciences del Kent State, è un veterano esperto nello studio dei problemi posti dalle fioriture di alghe nocive cianobatteriche (cyanoHAB) che hanno afflitto le città del Lago Erie per anni. Il Dr. Ortiz è l'autore principale dell'articolo di giornale intitolato "Intercomparison of Approaches to the Empirical Line Method for Vicarious Hyperspectral Reflectance Calibration" pubblicato di recente. Il dottor Ortiz è un co-investigatore della sovvenzione della NASA che consentirà a lui e ai suoi colleghi di diverse istituzioni dell'Ohio e del Michigan di applicare ciò che hanno appreso dallo studio delle acque del lago Erie. Questo fa parte di un ampio studio collaborativo, che copre le acque del bacino occidentale del Lago Erie da Maumee Bay al Detroit Plume e Sandusky Bay.

Alghe blu verdi, scientificamente noti come cianobatteri, sono comuni ai sistemi di acqua dolce come laghi e ruscelli. A determinate condizioni, possono produrre cianotossine molto potenti come la microcistina, che attacca il fegato e il sangue. Quando le alghe azzurre crescono senza controllo, alcuni di questi cianobatteri possono produrre cianoHAB. Sono stati questi cianobatteri tossici che hanno invaso l'estremità occidentale del lago Erie e parti del fiume Maumee nel 2014. Ciò ha causato la contaminazione di massa dell'acqua potabile di Toledo.

Da allora, scienziati tra cui il Dr. Ortiz si sono concentrati su come isolare il segnale tossico dei cianobatteri utilizzando un imager iperspettrale per monitorare più da vicino la sua crescita e il suo movimento. Ciò riguarderà in modo più accurato gli sforzi di trattamento dell'acqua volti a ridurre l'impatto di questi cianobatteri.

L'approccio del Dr. Ortiz si basa sul fatto che gli agenti che producono colore nell'acqua hanno diversi effetti di assorbimento e diffusione della luce.

"Qualsiasi materiale che assorbe o disperde la luce produrrà uno spettro riflettente che è indicativo di ciò che è presente, sebbene siano spesso presenti più segnali che devono essere non mescolati, " ha detto il dottor Ortiz. "Il nostro nuovo articolo dimostra che il metodo di decomposizione spettrale è relativamente insensibile al tipo di metodo di correzione atmosferica applicato, e separa quel rumore - errori atmosferici - per darci un segnale più pulito. Possiamo quindi confrontare questi spettri non miscelati con i pigmenti nella nostra libreria di campioni di acqua e sedimenti. Il confronto con i pigmenti conosciuti ci aiuta a determinare cosa c'è nell'acqua".

Il dottor Ortiz ha affermato che la strumentazione iperspettrale della NASA Glenn e l'esperienza bio-ottica che ha sviluppato lo strumento sono strumenti chiave che riuniscono il team. Usato in questo modo, il dispositivo della NASA misura le lunghezze d'onda della luce riflessa dall'acqua e la luce solare che scende verso il basso che illumina la scena.

"Queste informazioni sono necessarie per correggere i dati dallo strumento e ci consentono di ridurre gli errori relativi alle differenze nei tempi di misurazione, " disse il dottor Ortiz.