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雨水降臨，滋潤了俄亥俄州、印第安納州和密歇根州又一豐收的中西部玉米作物的春苗。雨水也將磷從農田中沖刷到小溪中、河流中。水流流入五大湖中最淺的湖泊——伊利湖，該湖平均深度僅為 18 米，而在其西部邊緣則更淺。所有這些磷不僅僅有助於農作物生長。當它到達湖泊時，它會促進鮮綠色藻類墊的生長，使湖水變成豌豆湯的顏色。這種微囊藻藍藻帶有毒素，至少有 80 種不同的毒素，被稱為微囊藻毒素。當淺水將藻類爆發輸送到正確的進水管道時，像托萊多這樣的整個城市就會面臨無水可用的境地。
密歇根大學格雷厄姆環境可持續發展研究所所長、有害藻類爆發專家、環境工程師唐·斯卡維亞說：“大多數水處理廠都在監測毒素。當這種情況發生時，可選項是處理它——非常昂貴——或者關閉。”
據美國環境保護署稱，這種危險的爆發正變得越來越普遍，影響到所有 50 個州。就在去年，托萊多附近的一個鎮區不得不因類似的藻類爆發而關閉供水。 這種爆發不僅限於淡水。在近海，類似的藻類爆發造成了死亡區；消耗死亡藻類的微生物用盡了水中所有可用的氧氣，殺死了行動緩慢和固著的海生物。 這種死亡區不僅在美國沿海和內陸水域，而且在全世界都在增加。密西西比河口每年的海洋死亡區覆蓋面積大約相當於康涅狄格州的大小，在 2013 年達到馬薩諸塞州的規模。像關閉托萊多飲用水供應的那種淡水爆發，每年給美國造成數億美元的損失，並且也發生在巴西和中國等國家。
更溫暖的夏季氣溫、更強勁的暴雨和更長的生長季——所有這些條件預計都會隨著氣候變化持續而加強——只會使這些藍藻（地球上最古老的生命之一）的生存條件更加適宜。近年來，藻類爆發的時間越來越早，持續時間越來越長。伊利湖的生態系統變化也可能加劇了這個問題。斯卡維亞指出：“伊利湖中的斑馬貽貝和 Quagga 貽貝也可能很重要，因為它們不吃微囊藻屬物種，從而促進了它們的生長，而不是其他物種。”
關閉托萊多供水的藻類爆發才剛剛開始，儘管自來水現在又可以飲用了。它將持續到秋季，可能在 9 月份達到頂峰。這種爆發不僅限於伊利湖：類似的爆發也發生在密歇根湖的綠灣和休倫湖的薩吉諾灣。
微囊藻毒素非常危險——在小劑量下比強效農藥 DDT、神經毒性汞甚至劇毒氰化物更有效。它會導致人類肝損傷，以及嘔吐、腹瀉和腹痛。它的近親，類毒素，會毒害中樞神經系統。處理方法需要新增化學物質和碳來過濾掉毒素。飲用水不能簡單地煮沸來殺死藻類，因為這會使藍藻細胞破裂，釋放出更多的毒素進入水中。
伊利湖周圍的各州認為他們已經透過消除洗滌劑中的磷酸鹽解決了藻類爆發問題，這些磷酸鹽曾經透過汙水處理廠進入伊利湖。這些措施將磷的排放量從每年近 30,000 公噸減少到略高於 10,000 公噸。但國際聯合委員會 (IJC) 的政策顧問戴維·登普西解釋說：“農業實踐的變化導致徑流增加。”該獨立機構於 1909 年由加拿大和美國成立，旨在處理像五大湖這樣的共享水域；它釋出了一份關於此主題的報告，“伊利湖的均衡飲食：減少磷負荷和有害藻類爆發”，（pdf）於 2 月釋出。“在某種程度上，這抵消了透過減少洗滌劑中的磷所取得的改進，”他補充道。
減少來自農場的磷將比清理汙水處理廠更具挑戰性，這是 1972 年美國清潔水法案的要求。到目前為止，只實施了自願性計劃來對抗徑流。IJC 負責處理五大湖磷汙染的工作組負責人拉傑什·貝揚基瓦爾說：“這些還不夠。伊利湖盆地的農田每英畝向該湖輸送近 640 克磷，或佔目前進入水中的磷的 60% 以上。因此，2011 年伊利湖出現了有記錄以來規模最大的藻類爆發。加劇問題的是，來自動物養殖場的糞便以及來自布法羅、克利夫蘭和底特律等城市的處理過的汙水中的營養物質。
減少農場徑流的基本思路很簡單：在適當的時間，以有針對性的方式，只施用適量的肥料，使其對作物產生最大的好處，並最大限度地減少簡單地隨雨水流失的可能性。根據 IJC 等機構的說法，這意味著不再在秋季、冬季或早春施用肥料，為生長季節準備田地。樹葉和溼地的緩衝帶也有助於過濾掉磷，但由於近年來玉米價格上漲，這種邊緣土地越來越多地被用於種植更多的玉米，這要歸功於聯邦政府強制要求從玉米中生產乙醇作為汽車燃料。“最重要的事情是減少農業徑流，”貝揚基瓦爾說。“預防勝於治療。”