Hồ Clear ở California là một trong những hồ giám sát quan trọng ở Bắc Mỹ, nơi có vấn đề nghiêm trọng về hoa tảo độc hại. Để hiểu rõ hơn về nguyên nhân gây ra sự sinh sản lớn của tảo trong hồ, các nhà nghiên cứu từ Đại học Nam California ở Los Angeles và Viện nghiên cứu nước ven biển Nam California (SCCWRP) đã chọn các sản phẩm mang thương hiệu Celemer YSI, có thể theo dõi dữ liệu như độ sâu của hồ, chất lượng nước và nhiệt độ nước để cung cấp cho các nhà nghiên cứu dữ liệu về hoa tảo có độ phân giải cao.

Mặc dù thực vật tảo là nguồn gốc của sự sống xanh trên Trái đất và chúng giải phóng khoảng 50% oxy trong khí quyển, nhưng khi những loài tảo này phát triển không kiểm soát được, những bông hoa tảo có hại hình thành, gây ra mối đe dọa nghiêm trọng đối với chất lượng nước trên bề mặt. Từ ảnh hưởng đến hương vị và mùi của nước uống, đến việc tạo ra các độc tố có thể gây bệnh cho động vật và con người, tác động của tảo nở hoa có hại rất rộng.

Có rất nhiều loại tảo sẽ sản sinh độc tố, mỗi loại tảo đều có thể thích ứng với điều kiện môi trường khác nhau, sức sống vô cùng ngoan cường. Nguyên nhân gây ra hoa tảo có hại, chẳng hạn như quá nhiều chất dinh dưỡng trong nước, đặc biệt là nitơ và phốt pho. Ngoài ra, nhiệt độ tăng do biến đổi khí hậu cũng tạo điều kiện cho tảo phát triển sản xuất độc tố.

Gặp nhiều thách thức trong việc nghiên cứu hoa tảo có hại ở hồ Clear.

Clear Lake là một trong những hồ nước ngọt lớn nhất ở California với diện tích 27,4 km2. Nó khoảng 2,5 triệu năm tuổi và là một trong những hồ lâu đời nhất ở Bắc Mỹ. Hoa tảo độc hại là một trong những mối quan tâm hàng đầu của cộng đồng hồ Clear, vì có 18 công ty nước uống sử dụng hồ làm nguồn cung cấp nước cho hơn 40.000 cư dân.

Các nhà khoa học biết rằng sự xuất hiện của hoa tảo có hại ở đây có thể là kết quả của nhiệt độ và sự giàu dinh dưỡng, đó là khi phân bón chứa các yếu tố dinh dưỡng chảy vào hồ, dẫn đến sự phát triển quá mức của thực vật và tảo. Các nhà nghiên cứu muốn có hiểu biết sâu sắc về tảo hoa, nhưng bất đắc dĩ các mẫu rời rạc cung cấp dữ liệu có hạn, hơn nữa hồ Clear gồm ba nhánh hồ, đặc điểm khác nhau, tình huống tương đối phức tạp.

Mặc dù các mẫu rời rạc cung cấp thông tin quan trọng về hồ ở một vị trí cụ thể, tại một thời điểm cụ thể, các nhà nghiên cứu cũng cần hiểu cấu trúc vật lý của hồ và những thay đổi ở độ sâu nước khác nhau (cột nước) ảnh hưởng đến hoa tảo như thế nào.

Sử dụng công nghệ tiên tiến để bắt đầu nghiên cứu mới

Một dự án nghiên cứu gần đây được thực hiện tại hồ Clear nhằm giải quyết một số thách thức này bằng cách sử dụng công nghệ YSI của Celemer. Một trong những mục tiêu chính là liên kết dữ liệu mới về cột nước và các thông số môi trường với các dữ liệu khác được thu thập từ các mẫu nước rời rạc.

Tiến sĩ David Caron, một nhà nghiên cứu tại Đại học Nam California, cho biết: "Nếu chúng ta có thể kết nối những thông tin khác nhau này thông qua không gian và thời gian, chúng ta sẽ có được thông tin trực tiếp về sự thay thế của các loài và sự tương tác dinh dưỡng giữa các sinh vật phù du trong hồ Clear".

Với diện tích lớn như vậy, không dễ để kết nối tất cả dữ liệu của toàn bộ hồ, nhưng điều này lại rất quan trọng để hiểu các quá trình sinh học dẫn đến tảo nở và độc tố. Nghiên cứu cũng nhằm giúp các nhà nghiên cứu xác định nơi thu thập các mẫu rời rạc, một quá trình tốn kém hơn.

Các nhà nghiên cứu đã hợp tác với Celemer để lập bản đồ hoa tảo độc hại của hồ bằng cách sử dụng giải pháp tích hợp YSI để tạo ra bản đồ độ phân giải cao về chất lượng nước, dòng chảy và độ sâu của nước. Nền tảng EXO được áp dụng đồng thời YSI, là một hệ thống giám sát chất lượng nước thông minh, ứng dụng thực địa.

Nghiên cứu hồ nước từ hai quy mô khác nhau

Các nhà nghiên cứu đã tiến hành nghiên cứu để theo dõi hồ từ hai quy mô không gian khác nhau. Thang đo đầu tiên được thực hiện dọc theo trục chính của ba nhánh hồ của hồ Clear để nắm bắt các đặc điểm tổng thể của hồ. Quy mô thứ hai là lập bản đồ độ phân giải cao của một phần của Vịnh Fork ở Lower Lake với mục đích cung cấp cái nhìn chi tiết về sự phân bố của tảo xanh lục (cyanobacteria) và độc tố của chúng.

Được trang bị trong quá trình nghiên cứuMáy dò YSI EXO1, với cảm biến để đo độ dẫn/nhiệt độ, tổng số tảo, oxy hòa tan và pH. Dữ liệu khảo sát thu được có thể được sử dụng để xây dựng bản đồ cột nước 2D khi tàu di chuyển theo chiều dọc ở các độ sâu khác nhau.

Tìm hiểu thêm về Clear Lake

Các giải pháp được cung cấp bởi thương hiệu YSI của Celemer, cho phép các nhà nghiên cứu hiểu rõ hơn về cấu trúc cột nước của hồ, có thể đưa ra các giả thuyết có thể kiểm chứng được về các yếu tố góp phần vào sự xuất hiện của tảo nở hoa có hại trong hồ.

Dữ liệu thu được trên toàn hồ cũng cung cấp thông tin quan trọng về vị trí và cách sử dụng các nguồn lực hạn chế để chọn các điểm lấy mẫu. Nhiệm vụ sau đó là thêm dữ liệu này vào bộ dữ liệu để hiểu thêm về mối quan hệ giữa chất lượng nước và hoa tảo hồ Clear.