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雨水降临，滋润了俄亥俄州、印第安纳州和密歇根州又一丰收的中西部玉米作物的春苗。雨水也将磷从农田中冲刷到小溪中、河流中。水流流入五大湖中最浅的湖泊——伊利湖，该湖平均深度仅为 18 米，而在其西部边缘则更浅。所有这些磷不仅仅有助于农作物生长。当它到达湖泊时，它会促进鲜绿色藻类垫的生长，使湖水变成豌豆汤的颜色。这种微囊藻蓝藻带有毒素，至少有 80 种不同的毒素，被称为微囊藻毒素。当浅水将藻类爆发输送到正确的进水管道时，像托莱多这样的整个城市就会面临无水可用的境地。
密歇根大学格雷厄姆环境可持续发展研究所所长、有害藻类爆发专家、环境工程师唐·斯卡维亚说：“大多数水处理厂都在监测毒素。当这种情况发生时，可选项是处理它——非常昂贵——或者关闭。”
据美国环境保护署称，这种危险的爆发正变得越来越普遍，影响到所有 50 个州。就在去年，托莱多附近的一个镇区不得不因类似的藻类爆发而关闭供水。 这种爆发不仅限于淡水。在近海，类似的藻类爆发造成了死亡区；消耗死亡藻类的微生物用尽了水中所有可用的氧气，杀死了行动缓慢和固着的海生物。 这种死亡区不仅在美国沿海和内陆水域，而且在全世界都在增加。密西西比河口每年的海洋死亡区覆盖面积大约相当于康涅狄格州的大小，在 2013 年达到马萨诸塞州的规模。像关闭托莱多饮用水供应的那种淡水爆发，每年给美国造成数亿美元的损失，并且也发生在巴西和中国等国家。
更温暖的夏季气温、更强劲的暴雨和更长的生长季——所有这些条件预计都会随着气候变化持续而加强——只会使这些蓝藻（地球上最古老的生命之一）的生存条件更加适宜。近年来，藻类爆发的时间越来越早，持续时间越来越长。伊利湖的生态系统变化也可能加剧了这个问题。斯卡维亚指出：“伊利湖中的斑马贻贝和 Quagga 贻贝也可能很重要，因为它们不吃微囊藻属物种，从而促进了它们的生长，而不是其他物种。”
关闭托莱多供水的藻类爆发才刚刚开始，尽管自来水现在又可以饮用了。它将持续到秋季，可能在 9 月份达到顶峰。这种爆发不仅限于伊利湖：类似的爆发也发生在密歇根湖的绿湾和休伦湖的萨吉诺湾。
微囊藻毒素非常危险——在小剂量下比强效农药 DDT、神经毒性汞甚至剧毒氰化物更有效。它会导致人类肝损伤，以及呕吐、腹泻和腹痛。它的近亲，类毒素，会毒害中枢神经系统。处理方法需要添加化学物质和碳来过滤掉毒素。饮用水不能简单地煮沸来杀死藻类，因为这会使蓝藻细胞破裂，释放出更多的毒素进入水中。
伊利湖周围的各州认为他们已经通过消除洗涤剂中的磷酸盐解决了藻类爆发问题，这些磷酸盐曾经通过污水处理厂进入伊利湖。这些措施将磷的排放量从每年近 30,000 公吨减少到略高于 10,000 公吨。但国际联合委员会 (IJC) 的政策顾问戴维·登普西解释说：“农业实践的变化导致径流增加。”该独立机构于 1909 年由加拿大和美国成立，旨在处理像五大湖这样的共享水域；它发布了一份关于此主题的报告，“伊利湖的均衡饮食：减少磷负荷和有害藻类爆发”，（pdf）于 2 月发布。“在某种程度上，这抵消了通过减少洗涤剂中的磷所取得的改进，”他补充道。
减少来自农场的磷将比清理污水处理厂更具挑战性，这是 1972 年美国清洁水法案的要求。到目前为止，只实施了自愿性计划来对抗径流。IJC 负责处理五大湖磷污染的工作组负责人拉杰什·贝扬基瓦尔说：“这些还不够。伊利湖盆地的农田每英亩向该湖输送近 640 克磷，或占目前进入水中的磷的 60% 以上。因此，2011 年伊利湖出现了有记录以来规模最大的藻类爆发。加剧问题的是，来自动物养殖场的粪便以及来自布法罗、克利夫兰和底特律等城市的处理过的污水中的营养物质。
减少农场径流的基本思路很简单：在适当的时间，以有针对性的方式，只施用适量的肥料，使其对作物产生最大的好处，并最大限度地减少简单地随雨水流失的可能性。根据 IJC 等机构的说法，这意味着不再在秋季、冬季或早春施用肥料，为生长季节准备田地。树叶和湿地的缓冲带也有助于过滤掉磷，但由于近年来玉米价格上涨，这种边缘土地越来越多地被用于种植更多的玉米，这要归功于联邦政府强制要求从玉米中生产乙醇作为汽车燃料。“最重要的事情是减少农业径流，”贝扬基瓦尔说。“预防胜于治疗。”