伊利湖是北美五大湖中最浅的，有毒藻类大量繁殖对伊利湖来说并不是什么新鲜事。事实上，托莱多的40万居民在2014年被告知不要饮用来自伊利湖的饮用水，因为在丑陋的蓝绿色湖水中发现了微囊藻毒素，微囊藻毒素是藻类大量繁殖的有毒产物。
为了控制伊利湖的藻类繁殖，阿克伦大学的一个研究小组正在开发一种设备，该设备使用浅层地下土壤光谱技术来帮助确定导致有害藻类繁殖的养分径流的来源，这些径流近年来一直困扰着伊利湖。这项技术能够提供详细的地图，帮助人们限制土地径流（排水沟和覆盖作物）中有害的营养物质水平，从而使下游水体的水更清洁。
S4小组成员和阿克伦大学的博士生Lamalani sivers（右）和Afrin Lopa（左）在克利夫兰举行的伊利哈克竞赛的最后一场活动中展示了他们小组的项目。
该项目是克利夫兰水联盟伊利Hack 2.0的一部分，这是一项创新挑战，旨在加速伊利湖最紧迫问题的技术解决方案。在6月20日于克利夫兰举行的Erie Hack的最后一场比赛中，这个名为S4（浅层地下土壤光谱的缩写）的团队是向评审团展示其创新成果的九支团队之一。该小组由化学名誉教授戴维·佩里（David Perry）博士领导；以及地球科学副教授琳达·巴雷特博士。S4于6月5日在底特律举行的地区半决赛中晋级，但没有赢得决赛。
S4的设备由一个插入土壤的探针组成，它记录土壤反射的可见光和红外波长的光量，这些光被转换成吸收光谱。光谱可以帮助确定土壤中各种不同成分的化学成分，如磷和氮。在一个区域的多个位置插入探针后，该设备提供组件的3D地图。现场分析加快了绘制地图的过程，而无需将样本送到实验室。
S4设备使用浅层地下土壤光谱技术来帮助查明导致有害藻类大量繁殖的营养物径流的来源。这项技术能够提供详细的地图，帮助人们限制土地径流（排水沟和覆盖作物）中有害的营养物质水平，从而使下游水体的水更清洁。
巴雷特说：“由于农田径流中的磷是伊利湖有害藻类大量繁殖的已知因素。”“我们设想使用我们的设备来绘制源头土壤的磷含量，特别是在农田周围和排水沟周围种植的缓冲区。通过了解营养物质的来源，土地管理者可以改变他们的做法，从源头上消除营养物质。”
更广泛的应用
该装置可用于其他湖泊或水体，在这些地区，来自周围地区的富含营养的径流对水体构成了威胁。虽然我们知道农业是营养物质的来源，但更详细地了解问题所在将是有帮助的，这样就可以做出改变，从源头上消除问题。
在更高的水平上，S4设备可以发现土壤中数千种化学物质中的任何一种，因此S4技术可以用于各种各样的应用，例如环境废物或任何留下化学痕迹的东西。
S4组成员包括博士生Afrin Lopa（化学）和Lamalani sivers（综合生物科学）；以及S4移动实验室有限责任公司的首席执行官克里斯·马特尼，该公司成立的目的是将这项技术商业化。虽然不是伊利哈克团队的一员，但人类学和古典研究教授蒂姆·马特尼博士参与了S4移动实验室。该公司目前正在申请专利。
S4移动实验室由几年前成立的UA工作组演变而来，该工作组致力于应用浅层地下土壤光谱来发现土壤中的考古特征。私人投资者为该公司提供了适度的启动资金。此前，该团队通过UA的I-Corps项目获得了美国国家科学基金会的资助，用于开发寻找秘密人类埋葬（即谋杀受害者）的应用程序。
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