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Há mais em uma proliferação de algas nocivas do que o material verde na água que chama a atenção – especificamente, um nível de risco variável de toxinas produzidas pelos micróbios que compõem a sujeira.
Um novo estudo analisando toxinas produzidas por Microcystiso principal tipo de cianobactéria que compõe a floração anual de algas nocivas (HAB) no Lago Erie, sugere que a toxicidade da floração pode ser superestimada nos primeiros meses quentes e subestimada no final do verão.
A pesquisa faz parte de um grande projeto, liderado pela Ohio State University, projetado para desenvolver uma previsão de toxicidade de proliferação de algas nocivas mais precisa para o Lago Erie.
A toxicidade está relacionada à concentração da floração da microcistina da toxina hepática, da qual existem centenas de variedades chamadas congêneres definidas por diferenças moleculares muito pequenas. A análise mostrou que o nível de toxicidade dos congêneres mais comuns encontrados no Lago Erie está fortemente relacionado ao nitrogênio – quando há mais nitrogênio presente nos primeiros meses quentes, os congêneres dominantes tendem a ser da variedade menos tóxica. Mais tarde na estação, quando o nitrogênio está quase esgotado, o equilíbrio dos congêneres dominantes muda para um tipo mais tóxico.
“Os diferentes níveis de toxinas acabarão afetando a toxicidade e os impactos na saúde humana. Sabemos que diferentes populações são mais sensíveis às toxinas, especialmente aqueles que têm doença hepática gordurosa não alcoólica”, disse Justin Chaffin, pesquisador sênior e coordenador de pesquisa. no Stone Laboratory do estado de Ohio e principal autor do estudo. “Saber quais congêneres estão por perto pode informar melhor o gerenciamento da praia, informar melhor o tratamento da água e informar melhor aqueles que precisam evitar a água quando devem evitá-la”.
A pesquisa foi publicada recentemente na revista Algas Nocivas.
O Lago Erie fornece água potável para cerca de 11 milhões de pessoas nos Estados Unidos e no Canadá, e o projeto liderado por Chaffin é voltado para o desenvolvimento de previsões de toxicidade que melhor preparam os operadores de estações de tratamento de água para a remoção de microcistina. Uma alta concentração da toxina sobrecarregou uma estação de tratamento de água do Lago Erie em 2014, levando à crise de água potável de três dias em Toledo.
Mas nem todos os congêneres de microcistina são iguais em termos de toxicidade. O congênere mais abundante e mais estudado no lago Erie, conhecido como MC-LR, mostrou em pesquisas recentes estar em algum lugar no meio, em termos de toxicidade, em comparação com outros congêneres na floração do lago. Neste estudo, Chaffin e seus colegas decidiram determinar a localização e a abundância desses diferentes congêneres para obter um melhor controle sobre as tendências de toxicidade durante a movimentada temporada de verão.
A equipe coletou amostras em 15 locais que se estendem da Baía de Maumee à Bacia Central de junho a setembro em 2018 e 2019, com foco na identificação da concentração de congêneres específicos de microcistina presentes ao longo do tempo e na mudança dos níveis de nutrientes na água.
Juntamente com o congênere comum MC-LR, dois outros congêneres dominaram as populações de microcistina: MC-RR, cuja toxicidade é cerca de um quinto da MC-LR, e MC-LA, estimada em cerca de 2 1/2 vezes mais tóxico do que MC-LR. O MC-RR, que contém 17,5% de nitrogênio, foi mais dominante no início da temporada, quando a água era rica em nitrogênio, e o MC-LA, que contém 10,8% de nitrogênio, dominou no final da temporada, quando os níveis de nitrogênio caíram substancialmente – – no entanto, a concentração total de microcistina também era menor naquele momento, o que significa que a toxicidade geral pode não ter aumentado drasticamente.
A detecção de congêneres não é fácil – requer equipamentos altamente sofisticados e é mais cara do que a ferramenta de análise ELISA que é usada rotineiramente para medir microcistinas na floração – e é por isso que as estimativas de toxicidade atuais provavelmente estão erradas, disse Chaffin.
“Como o ELISA mede a concentração geral, basicamente você está superestimando a toxicidade no início do verão, quando a maioria das microcistinas é uma forma de baixa toxicidade e, à medida que o verão avança, a floração está produzindo formas mais tóxicas, então você pode estar subestimando a toxicidade ,” ele disse.
Um investimento na coleta rotineira de dados congêneres poderia melhorar os esforços de modelagem para prever como a toxicidade do HAB no Lago Erie muda a cada ano. Chaffin foi co-autor de outro estudo recente que mostrou o uso de dados sobre concentrações de toxinas (de medições ELISA existentes que não levam em consideração congêneres), correntes de água e aumento de uma floração na produção de toxinas em uma simulação semelhante a um mapa climático de uma semana melhorou a precisão da previsão de microcistina em 79%.
“Pegamos todos os dados que pudemos encontrar e os colocamos em um modelo hidrodinâmico e o executamos em simulações”, disse Chaffin. “Portanto, se você souber onde as toxinas estão hoje e fizer um mapa da floração como um mapa meteorológico, poderá observar para onde ela irá nos próximos sete dias. E se você adicionar dados biológicos à simulação, poderá obter uma melhor previsão de onde estarão as maiores concentrações de toxina.
“O próximo passo seria fundir o local do bloom e a previsão da concentração de toxina com diferentes congêneres para que pudéssemos realmente prever a toxicidade do bloom. Mas as capacidades do laboratório precisariam ser aprimoradas para tornar isso possível.”
Este projeto é financiado pelo NOAA National Centers for Coastal Ocean Science, com apoio adicional fornecido pelos National Institutes of Health e pela National Science Foundation.
Pengfei Xue, professor de engenharia civil, ambiental e geoespacial na Michigan Technological University, foi o autor sênior do estudo de modelagem publicado no Jornal de Pesquisa dos Grandes Lagos. co-autores do Algas Nocivas incluem Judy Westrick da Wayne State University, Laura Reitz da Bowling Green State University (agora na University of Michigan) e Thomas Bridgeman da University of Toledo.
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