Da quando si è trasferito nell'area di Cleveland sette anni fa, Malina Cano Rauschenfels si è abituata all'acqua scolorita che sgorga dal suo rubinetto, anche se non ha mai compreso appieno il motivo dietro la sfumatura gialla o brunastra.

Cano Rauschenfels, 41, che insegna musica agli scolari dalla sua casa di Cleveland Heights, di tanto in tanto vede le notifiche della Divisione dell'Acqua della città di Cleveland che consigliano ai residenti di evitare di lavare il bucato perché l'acqua del rubinetto sporca può macchiare i vestiti, ma che l'acqua è ancora sicura da bere. Dopo aver pulito la melma marrone dal suo sistema di filtrazione dell'acqua, Cano Rauschenfels rimane scettico.

"Sarei terrorizzato a dare quest'acqua ai miei figli, " ha detto. "Non lavare i vestiti o fare il bucato, ma berlo va bene? Quali sono gli effetti?"

Negli ultimi due decenni, questi focolai di acqua di rubinetto contaminata si sono verificati periodicamente alla fine dell'estate. Hanno impianti idraulici macchiati, carichi di biancheria rovinati, e produceva odori strani e un sapore metallico.

A detta di tutti, è stato un fastidio per molti clienti del dipartimento idrico di Cleveland, il decimo sistema idrico più grande della nazione che serve 1,4 milioni di persone. Ma potrebbe essere rappresentativo di un problema più serio legato alla "zona morta" del lago Erie, " uno strato tentacolare di acque profonde con così poco ossigeno che molti pesci non possono sopravvivere.

Mentre il deflusso agricolo e le acque reflue urbane si riversano nel lago Erie, i nutrienti e il calore del Great Lake più superficiale danno origine a massicce fioriture di alghe e batteri. Questa pletora di microbi nella sola Erie supera in numero le stelle dell'universo, secondo gli scienziati.

Ogni estate, quando muoiono legioni di alghe e batteri, cadono precipitosamente sul fondo del lago, e i loro corpi microscopici marciscono in massa. Nelle acque più profonde del bacino centrale del Lago Erie, il processo di decomposizione esaurisce l'ossigeno nelle acque di fondo.

Quando quest'acqua carente di ossigeno interagisce con i sedimenti e l'argilla del fondo del lago di Erie, metalli pesanti come manganese e ferro vengono rilasciati dal letame nell'acqua. In particolare, il manganese non solo provoca scolorimento, ma è stato anche collegato a problemi neurologici permanenti. Le condizioni a basso contenuto di ossigeno contribuiscono anche a un'acqua più caustica che può corrodere lentamente le linee di servizio in piombo e rame nel tempo e aumentare il potenziale di esposizione a tali metalli.

Nel frattempo, nel lago, una volta che i livelli di ossigeno scendono al di sotto di una certa soglia, i pesci d'acqua fredda e gli organismi acquatici che vivono sul fondo soffocano o sono costretti a migrare, trasformando gran parte delle acque di fondo del bacino centrale in una zona morta.

Tra gli anni Sessanta e gli anni Duemila, il numero di zone morte in tutto il mondo è raddoppiato ogni decennio a causa delle attività umane e del riscaldamento dell'atmosfera.

Globalmente, gli scienziati hanno identificato più di 400 zone morte nelle acque oceaniche compreso il Golfo del Messico, Long Island Sound e Chesapeake Bay. Ma le zone morte d'acqua dolce, che gli scienziati stanno imparando può rappresentare un rischio per l'acqua potabile, esistono in tutti i Grandi Laghi, tra cui Green Bay del lago Michigan, Saginaw Bay del Lago Huron, Hamilton Harbour del lago Ontario e bacino centrale del lago Erie.

Gli studi federali sui cambiamenti climatici mostrano che il Midwest sta vivendo piogge più intense. Questa precipitazione ha spazzato più rifiuti nelle zone costiere, una tendenza che ha promosso la fioritura di alghe più grandi e la privazione di ossigeno. Con un clima caldo, le zone morte persistono più a lungo, prolungando le condizioni ecologiche soffocanti e aumentando la probabilità che l'acqua sporca si riversi nelle prese di acqua potabile costiere.

Poco più di un decennio fa, i livelli di metalli pesanti nell'acqua grezza del Lago Erie sono saliti a livelli problematici. Scienziati e funzionari del trattamento delle acque solo allora hanno appreso del potenziale effetto della zona morta sull'acqua potabile costiera e stanno ancora cercando di capire quanto grave possa essere un rischio per la salute.

"È soprattutto un fastidio, ma può essere un problema di salute, " disse Ed Verhamme, un ingegnere costiero presso LimnoTech, una società di consulenza ambientale che aiuta Cleveland a tracciare la zona morta.

Alex Margevicius, commissario della Cleveland's Division of Water, detto che il trattamento dell'acqua è ora più complesso.

"Qui, a Cleveland, e in molti posti dei Grandi Laghi, ci preoccupavamo del trattamento e della distribuzione:trattare l'acqua e mandarla dove doveva andare, " ha detto. "Fonte, non ci abbiamo pensato per decenni e decenni. Negli ultimi 15, 20 anni che sono cambiati radicalmente. Ci siamo concentrati su ciò che accade nel lago. Cosa mi ha sorpreso, quanto niente, è quanto sia complesso il lago Erie come ecosistema; la biologia, chimica, la fisica di ciò che accade è incredibilmente complicata."

La zona morta del Lago Erie, che può estendersi su un'area delle dimensioni del Connecticut, giace per lo più nel profondo, acque al largo. Però, i venti del nordest possono spingere quest'acqua verso la costa dell'Ohio, dove minaccia una serie di importanti prese idriche municipali da Lorain, 30 miglia a ovest di Cleveland, ad Ashtabula, 60 miglia a est.

Quando questo accade, i funzionari del trattamento delle acque devono agire rapidamente per regolare la quantità di determinate sostanze chimiche nel processo di trattamento.

A fine agosto, Cano Rauschenfels è andata a riempire una brocca per il suo sistema di filtraggio dell'acqua con l'acqua del suo rubinetto e ha notato che era "completamente marrone". L'incidente ha solo giustificato il suo acquisto del costoso sistema in grado di purificare l'acqua comunale e persino di filtrare l'acqua grezza da laghi e stagni stagnanti.

Quando un amico ha chiamato il dipartimento dell'acqua di Cleveland per chiedere informazioni sullo scolorimento, Cano Rauschenfels scoprì che la causa erano i livelli elevati di manganese. Ancora, lei e molti vicini non sapevano cosa pensare di quell'informazione.

"Il mio senso è, la maggior parte delle persone non ha idea, " Cano Rauschenfels ha detto. "I miei figli chiedono, "Perché prendi l'acqua da (un sistema di filtraggio)?" Sulla base della loro reazione, la mia ipotesi è che non stiano usando un filtro a casa, che nessuno ci pensi. Presumono solo che sia sicuro."

Il primo episodio noto e più grave si è verificato nel 2006. Fu allora che i funzionari del trattamento delle acque iniziarono a capire con cosa avevano a che fare.

Il segno rivelatore era un'incursione di acqua fredda.

Il 9 agosto 2006, la temperatura vicino all'impianto di trattamento delle acque della corona è scesa da 77 gradi a 64, un segno che l'acqua profonda al largo aveva inghiottito la presa d'aria. Un vento prevalente da nord-est soffiava sul lago, guidare l'acqua a basso contenuto di ossigeno in tre dei quattro impianti di trattamento delle acque. Da più di una settimana, acqua scolorita carica di metalli pesanti è stata pompata in gran parte del sistema di distribuzione.

Manganese, elemento prevalente del fondale, era uno dei metalli aspirati nella rete idrica. In piccole quantità, il manganese è un minerale essenziale che aiuta il corpo umano con il metabolismo e la formazione ossea. Se consumato in eccesso, il manganese può essere una potente neurotossina che causa danni a lungo termine simili al morbo di Parkinson.

L'Environmental Protection Agency attualmente raccomanda che i neonati e le donne incinte e che allattano non dovrebbero bere acqua con concentrazioni di manganese superiori a 0,3 milligrammi per litro per un periodo di 10 giorni. Per adulti sani, i livelli non dovrebbero essere più di 1 milligrammo per litro. L'agenzia incoraggia inoltre gli impianti di trattamento delle acque a mantenere livelli inferiori a 0,05 milligrammi per litro, la soglia alla quale può verificarsi lo scolorimento, ma non richiede impianti di trattamento per testare l'acqua per il manganese o rispettare lo standard.

Durante l'incidente del 2006, che durò fino a 12 giorni, le concentrazioni di manganese nell'impianto di Crown a volte superavano 1 milligrammo per litro.

Questioni complicate, Cleveland stava trattando l'acqua con permanganato di potassio, una sostanza chimica che, alla giusta dose, può rimuovere metalli pesanti come il manganese. Ma se non viene aggiunto l'importo corretto, può esacerbare i livelli di manganese.

"Se hai un sistema di acque sotterranee che ottiene il manganese a un livello costante tutto il tempo, sai come trattare per questo, " disse Margevicio, l'assessore all'acqua. "Quando ricevi un evento in cui c'è un rimbalzo irregolare su e giù, devi fare in modo che il trattamento corrisponda al livello in arrivo. Se lo perdi, la quantità di aggiunta di sostanze chimiche a ciò può peggiorare la situazione."

Per rimediare al problema, i funzionari del trattamento delle acque hanno deciso di aumentare l'alimentazione di cloro, un disinfettante in grado di ridurre i livelli di manganese ma a scapito di aumentare altri sottoprodotti chimici.

I funzionari dell'impianto avevano anche un altro problema. Il pH dell'acqua grezza, una misura di acidità o mancanza di essa, era precipitato, avvicinandosi a un livello in cui sarebbe acido. Quando si trattano le acque del lago, alcune sostanze chimiche possono abbassare ulteriormente il pH. Se l'acqua diventa acida, ciò potrebbe costituire un problema per le linee di servizio in piombo e rame che collegano abitazioni e attività commerciali alla rete idrica.

Cleveland Water aggiunge una sostanza anticorrosiva all'acqua che ricopre le tubazioni residenziali, fungendo da tampone.

"Se il pH va male troppo a lungo, quel rivestimento protettivo può iniziare a rompersi, e puoi iniziare a prendere piombo nell'acqua potabile, " disse Margevicio.

Durante l'incidente del 2006, I funzionari di Cleveland non capivano cosa stesse succedendo nei loro stabilimenti. Ora, una rete di sensori di boa funge da sentinella per monitorare la velocità e la direzione del vento, temperatura dell'acqua e livelli di ossigeno.

Da più di tre anni, gli scienziati della National Oceanic and Atmospheric Administration hanno esaminato questi dati della boa insieme alle misurazioni della qualità dell'acqua dagli impianti di trattamento delle acque di Cleveland per costruire un sistema sperimentale di previsione della zona morta. Presentato al pubblico quest'anno, il sistema di modellazione ha lo scopo di fornire un avviso anticipato dell'ingresso di acqua a basso contenuto di ossigeno, consentendo ai funzionari di Cleveland Water di adeguare il loro approccio terapeutico.

Ma anche quando i modelli computerizzati possono anticipare l'acqua a basso contenuto di ossigeno, i problemi continuano a sorgere.

Tre mesi fa, i funzionari dell'impianto sono stati allertati dal nuovo sistema. La mattina del 26 agosto, hanno notato che i livelli di manganese nell'acqua grezza stavano aumentando e il pH stava calando. Ma i funzionari avevano una strategia.

La pianta ha intensificato l'infusione di idrossido di sodio, un agente di controllo della corrosione che aumenta il pH dell'acqua.

Poi hanno interrotto la loro alimentazione di permanganato di potassio, un'azione che in genere intraprendono quando i livelli di manganese raggiungono il livello di scolorimento dell'acqua.

I dipendenti di Cleveland Water si sono sparpagliati sul lato nord-est perché è servito da una struttura con la presa d'aria più profonda e quella che in genere è colpita più duramente dall'acqua della zona morta. Hanno aperto gli idranti per stanare l'acqua prima che troppa potesse raggiungere i loro clienti.

Ma ben 21 delle 80 comunità di Cleveland Water hanno ancora ricevuto avvisi sull'acqua scolorita e avvertimenti di non lavare il bucato.

I test sull'ultimo idrante in un quartiere a est di Cleveland hanno rivelato fino a 1,3 milligrammi di manganese per litro, un funzionario di lettura ha detto che sembrava essere "anomalo" a causa di contaminanti accumulati alla fine di una rete idrica. Un'altra misurazione effettuata in un altro sito era di appena 0,3 milligrammi.

Questo è stato uno degli otto casi di quest'anno in cui il sistema sperimentale della NOAA ha avvertito le comunità lungolago di condizioni pericolose dell'acqua.

I funzionari affermano che l'allarme di fine agosto è stato un evento lieve, anche se uno che li teneva sulle spine.

"Nel primo periodo di questo evento, è quasi come la nebbia della guerra, " disse Margevicio, riferendosi alla delicata danza di eseguire le misurazioni corrette in tempo reale.

Una volta formata la zona morta, la proliferazione del manganese nelle acque di fondo si protrae per mesi fino all'arrivo del tempo autunnale. Quando le acque superficiali del lago Erie si raffreddano, diventando più freddo e più denso delle acque di fondo, tutto il lago si mescola, ringiovanire i livelli di ossigeno nelle acque profonde e dissipare la zona morta.

Questa miscelazione può rilasciare una grande bolla di gas nocivo dalla zona morta. Il 29 settembre, 2005, residenti da Cleveland a Buffalo, N.Y., ha riportato un odore pungente descritto come "uova marce" o "gas di fogna". Il profumo misterioso ha suscitato un "lieve panico, "Secondo l'Agenzia per la protezione dell'ambiente degli Stati Uniti, mentre si diffondevano voci su una fuga di gas naturale o su una possibile esplosione di un impianto chimico, e i soccorritori si sono precipitati a indagare in Pennsylvania.

Si scopre che il "grande rutto" del 2005 è stato un accumulo di gas di idrogeno solforato prodotto da batteri che decompongono il mucchio di alghe morte sul fondo del lago Erie.

Con il cambiamento climatico, il clima più caldo è apparso all'inizio della primavera e si è protratto più tardi in autunno, il che significa che la zona morta e il suo accumulo di manganese e alghe morte possono essere prolungati.

With sediment samples from Lake Erie's lakebed, scientists are simulating low-oxygen conditions in an attempt to gauge how fast manganese leaches from the soil into the water.

While the research is still pending review, Craig Stow, a NOAA scientist, said the preliminary data indicates that manganese pulled from the lake bottom "seems to come out pretty fast."

Scientists realize they still have much to learn.

Due anni fa, researchers confirmed the existence of a dead zone closer to shore.

A water quality buoy positioned near one of Cleveland's intake cribs picked up on low-oxygen conditions in June 2017, much earlier in the year than when Lake Erie's dead zone typically forms. Verhamme, the coastal engineer, went to investigate, finding oxygen-depleted conditions near the mouth of the Cuyahoga River.

Each year since, this dead zone has returned.

"It appears the dead zone had always been that close, but there was never any monitoring there, " Verhamme said. "No one had been looking for it."

The experimental forecast system assumed oxygen depletion started in Lake Erie's deep, offshore waters and spread outward. Ora, it appears rotting algae can more easily expend oxygen levels in warm, shallow waters, forming another dead zone when the waters are still.

This can later merge with the larger, offshore dead zone that forms later in the summer.

Experts say the newly discovered dead zone may not be as much of a manganese threat, due to differences in the lakebed sediment near shore. But low pH is still a problem.

While that knowledge will lead to further investigation into the dead zone and hopefully a more accurate forecasting system, that doesn't assuage the worries of Cleveland residents like Cano Rauschenfels who have come to expect tainted water every summer.

"Does it take a generation of brain damage to let us know?" she wondered.

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