Científicos de Idaho buscan algas nocivas desde el espacio para hacer alertas tempranas
Detectar las proliferaciones de algas (conocidas en inglés como blooms) no es una tarea fácil, especialmente en regiones con tantos cuerpos de agua pequeños y remotos como Idaho. Según el Departamento de Recursos Hídricos de Idaho, el estado tiene más de 2.000 lagos y alrededor de 93.000 millas de arroyos y ríos.
Cuando ocurren las proliferaciones de algas, el Departamento de Calidad Ambiental (DEQ, por sus siglas en inglés) de Idaho se encarga de emitir avisos para las personas que participan en actividades recreativas relacionadas con el agua.
Sin embargo, el DEQ no tiene los recursos para monitorear constantemente todos los cuerpos de agua con la esperanza de detectar las proliferaciones de manera temprana, por lo que depende principalmente de las personas que reportan estas proliferaciones cuando ya están ocurriendo.
Investigadores del Centro de Ciencias del Agua del USGS en Idaho están estudiando cómo usar imágenes satelitales para ayudar a las agencias ambientales locales con la detección temprana de proliferaciones de algas. Esto podría ahorrarle al público miles en costos operativos y costos de atención médica.
¿Qué es una proliferación de algas?
Las proliferaciones de ‘algas’ en los cuerpos de agua de Idaho son en realidad causadas por un tipo de bacteria, conocida como cianobacteria debido a su color azul verdoso. Estos organismos pueden hacer fotosíntesis, lo que significa que pueden producir su propio alimento a partir de dióxido de carbono y luz solar, como las plantas.
Las cianobacterias son habitantes naturales de los ecosistemas, tanto en el agua como en el suelo, y son alimento para muchos otros organismos. Viven todo el año, pero su número crece naturalmente cuando las temperaturas se calientan a fines de la primavera.
Las proliferaciones ocurren cuando las condiciones para las cianobacterias son ideales y hay una abundancia de recursos en su hábitat, especialmente nitrógeno y fósforo. Muchas actividades humanas contribuyen a ese aumento de nitrógeno, incluido el tratamiento de aguas residuales y la agricultura.
Como parte de su metabolismo, las cianobacterias producen moléculas tóxicas llamadas cianotoxinas, que incluyen algunos disruptores muy potentes de la función normal de los tejidos de nuestro cuerpo.
Dependiendo del tipo y la cantidad de cianotoxinas, exponerse a ellas puede traer serios problemas de salud. Tocar o ingerir agua contaminada, o a veces incluso comer pescado proveniente de ella, puede provocar erupciones cutáneas, problemas gastrointestinales o neurológicos, o incluso la muerte. Es por esto que es tan importante detectar las proliferaciones de cianobacterias a tiempo.
Aunque las proliferaciones pueden ser episódicas, el DEQ espera que “una vez que empieza una proliferación (en un cuerpo de agua), esta persistirá durante semanas o meses”, dijo Brian Reese, analista de estándares de calidad del agua y coordinador de cianobacterias del DEQ.
Actualmente, el DEQ tiene advertencias para cuatro proliferaciones de algas activas en cuerpos de agua de Idaho. Las proliferaciones se encuentran en Silver Lake (Condado de Ada), Brownlee Reservoir (Condado de Washington), Hells Canyon Reservoir (Condado de Adams) y Fernan Lake (Condado de Kootenai).
Uso de imágenes satelitales para detectar proliferaciones de algas remotamente
Al hacer la fotosíntesis, las cianobacterias usan pigmentos — compuestos que absorben ciertos tipos de luz — para capturar la energía disponible en la luz solar.
Estos pigmentos se acumulan en grandes cantidades cuando están ocurriendo las proliferaciones de algas. Esta acumulación es lo que permite a los investigadores identificar las proliferaciones desde el espacio, utilizando imágenes tomadas por los muchos satélites que ya orbitan el planeta.
Algunos satélites tienen cámaras que capturan luz invisible a nuestros ojos, en los espectros infrarrojo y ultravioleta, y pueden detectar el exceso de pigmentos de cianobacterias en los cuerpos de agua.
En 2015, un grupo de agencias gubernamentales (EPA, NASA, NOAA y USGS) crearon un proyecto a nivel nacional para identificar remotamente las proliferaciones de algas, llamado Red de Evaluación de Cianobacterias (CyAN, por sus siglas en inglés).
CyAN usa imágenes de los satélites Sentinel-3 de la Agencia Espacial Europea. Estos son muy buenos para detectar y cuantificar ficocianina, un pigmento producido únicamente por cianobacterias.
Aunque las imágenes de Sentinel pueden detectar cianobacterias, tienen una resolución espacial muy gruesa. Sus imágenes de 300 metros no pueden detectar lo que podría estar sucediendo en la mayoría de los cuerpos de agua relativamente pequeños de Idaho.
Esa es “la razón por la que decidimos que valía la pena hacer este proyecto”, dijo el Dr. Tyler King, un hidrólogo del Centro de Ciencias del Agua de Idaho en Boise. Él lidera el proyecto que busca ayudar a los funcionarios locales con la detección temprana de las proliferaciones de algas.
El proyecto comenzó en 2018 y utiliza datos de los satélites Landsat-8 y Sentinel-2 para proporcionar una estimación, automática y casi en tiempo real, de la presencia de proliferaciones de cianobacterias en los cuerpos de agua de Idaho. Las imágenes proporcionadas por estos satélites tienen una resolución de 20 metros, lo que permite a los investigadores detectar proliferaciones de algas en cuerpos de agua pequeños.
“La idea detrás de este proyecto es que (el DEQ) obtendrá esa información más temprano y la obtendrá para más cuerpos de agua de los que actualmente pueden monitorear”, dijo King.
El proyecto de Idaho también difiere de CyAN en que utiliza un pigmento diferente para detectar las proliferaciones: detecta clorofila A en lugar de ficocianina. Si este nombre le suena familiar es porque las plantas también usan clorofila al hacer la fotosíntesis.
El procesamiento de imágenes satelitales puede parecer un proceso simple, pero está lejos de serlo. Para empezar, los investigadores tienen que esperar unas 12 horas antes de que las imágenes de satélite estén disponibles en la Tierra para su uso.
“Nuestro siguiente paso se llama corrección atmosférica”, explicó King. Esto significa que las imágenes se procesan para corregir errores en las imágenes introducidos por cosas como la cantidad de humedad o humo en la atmósfera. Después de esto, “terminamos con una imagen que está mucho más cerca de lo que vería si estuviera parado a 6 pies sobre el suelo, en lugar de 800 kilómetros sobre el suelo”, agregó King.
Finalmente, los investigadores hacen más operaciones matemáticas que los lleva a obtener un valor que puede correlacionarse con la cantidad de algas presentes en un cuerpo de agua. Este es el valor utilizado por las agencias gubernamentales.
La detección remota y temprana de las proliferaciones de algas puede ahorrar miles de dólares
El monitoreo continuo de cuerpos de agua por el DEQ es necesario para confirmar la presencia de proliferaciones de algas.
Actualmente, la detección temprana de una proliferación de algas depende de la frecuencia con la que los funcionarios de la DEQ monitorean los cuerpos de agua, lo que generalmente ocurre una o dos veces por semana, dependiendo de cuántas personas los usen.
Reese mencionó que espera que el proyecto le permita al DEQ “reducir la cantidad de viajes (de monitoreo) de cada dos semanas a una vez al mes ... y liberar tiempo para continuar trabajando en nuestras responsabilidades principales”.
Del mismo modo, para declarar que un cuerpo de agua está libre de proliferación, el Departamento de Salud y Bienestar de Idaho (DHW, por sus siglas en inglés) requiere que las toxinas estén por debajo de cierto umbral en dos muestras semanales consecutivas. “Usamos (datos satelitales) para monitorear cuándo parece que la proliferación de algas está desapareciendo, y luego podemos comenzar a monitorear en persona nuevamente y a recolectar las muestras para verificar que sea seguro para el uso público”, dijo Reese.
Además de potencialmente ahorrar miles de dólares en los costos operativos de las agencias gubernamentales, la detección remota de las proliferaciones de cianobacterias también podría beneficiar económicamente a las comunidades de Idaho.
Un estudio publicado en el junio pasado encontró que el uso de los datos de CyAN en la comunidad asociada a Utah Lake, cerca de Provo, Utah, ahorró a la población un estimado de $370,000 en costos de atención médica durante junio de 2017. La detección remota de proliferaciones permitió a las autoridades locales publicar advertencias al menos una semana antes de que las personas empezaran a reportarlas, y evitó la exposición a las algas de unos 8,000 visitantes en ese período.
Otros usuarios potenciales de los productos de este estudio incluyen Idaho Fish and Game, Idaho Power Company, la U.S. Bureau of Reclamation, y los distritos de salud pública.
Lo que podría traer el futuro
Los investigadores de este proyecto están ocupados tratando de mejorar sus resultados y cómo pueden ser utilizados por las autoridades locales, pero el estudio podría estar listo para fines de 2021.
“Todos estamos trabajando para identificar el nivel de incertidumbre asociado con este proceso”, dijo King, “y lo mejor que podemos hacer es cuantificarlo y tratar de minimizarlo”.
También están desarrollando métodos que les permitan hacer un mapa de la vegetación sumergida en los lagos, que también produce clorofila A — el pigmento detectado por las imágenes satelitales de alta resolución utilizadas en el proyecto de Idaho — y que actualmente no pueden distinguirse de las proliferaciones de cianobacterias.
El DEQ espera tener más información sobre las proliferaciones de cianobacterias disponibles para el público pronto, incluidos mapas y datos sobre las condiciones actuales y potenciales. Mientras tanto, Reese insta a las personas a estar alertas al recrearse en el agua.
“Si le parece que no debe entrar (al agua), y no lo hace, estará bien”, dijo.
Debe mantener a las personas y mascotas fuera de un cuerpo de agua si éste se ve verde, marrón o rojo; si parece cubierto por una capa de espuma, como si alguien hubiese derramado pintura en él; si contiene peces u otros animales muertos; o si no huele bien. Puede encontrar más información sobre cómo detectar una proliferación de algas nocivas en el sitio web del DEQ.
Si sospecha que puede haber una proliferación de algas en su área, puede reportarlo — proporcionando fotos y ubicación — comunicándose con su oficina regional del DEQ, enviando un correo electrónico a algae@deq.idaho.gov o usando la aplicación bloomWatch.
This story was originally published August 3, 2020 at 5:00 AM.
