為什么藻華頻發(fā)？

文/伊菲恩·雷斯 譯/程冠飛 編輯/吳冠宇

2014年8月5日，江蘇無(wú)錫，無(wú)錫的母親河——梁溪河上覆蓋了一層綠油油的藍(lán)藻。 攝影/東方/東方IC

由于人類(lèi)活動(dòng)對(duì)環(huán)境的影響，藻類(lèi)的數(shù)量、尺寸及潛在的毒性都在不斷地增加。而氣候變化、農(nóng)業(yè)污染及水產(chǎn)養(yǎng)殖成為其頻發(fā)的主要原因。其中，氣候變化和多變的氣候模式是影響藻類(lèi)尺寸及蔓延的關(guān)鍵因素。

美國(guó)伊利湖爆發(fā)大規(guī)模藻華，水面被數(shù)十億單細(xì)胞藻類(lèi)所覆蓋。這為俄亥俄州托萊多市的居民敲響了警鐘:即使是最微小的生物，也能夠使人們的現(xiàn)代生活陷入停滯。

伊利湖兩座水處理廠發(fā)現(xiàn)，由于藍(lán)藻(又稱(chēng)為藍(lán)綠藻)泛濫，湖水中微囊藻毒素含量超標(biāo)，達(dá)到危險(xiǎn)級(jí)別。該市高達(dá)50萬(wàn)人接到警告，不得飲用自來(lái)水。

伊利湖一直以來(lái)都被藻華問(wèn)題困擾。2011年，伊利湖爆發(fā)了最大的一次藻華危機(jī)，2.5萬(wàn)平方公里的湖面上，約1/5的面積都被藍(lán)綠藻覆蓋。

一般水體中藻類(lèi)的含量較低，同時(shí)藻華也是一種自然現(xiàn)象。但是，由于人類(lèi)活動(dòng)對(duì)環(huán)境的影響，藻類(lèi)的數(shù)量、尺寸及潛在的毒性都在不斷地增加。其中，氣候變化和多變的氣候模式是影響藻類(lèi)尺寸及蔓延的關(guān)鍵因素。

藻華在淡水和海水中均有可能發(fā)生。雖然有時(shí)藻華并未產(chǎn)生有毒物質(zhì)，但仍會(huì)帶來(lái)重大危害。隨著藻類(lèi)不斷繁殖，覆蓋區(qū)域逐漸增大，會(huì)形成若干“死亡區(qū)域”，遮擋住陽(yáng)光并不斷地吸收水中的氧氣，從而使得水下生物無(wú)法存活。而藻類(lèi)大量死亡、腐爛，并在細(xì)菌作用下開(kāi)始分解的過(guò)程也會(huì)消耗水中更多的氧氣。

來(lái)自澳大利亞海洋和南極研究所的古斯塔夫·哈雷格拉夫教授表示:“有明顯跡象表明，全球有害藻華爆發(fā)的強(qiáng)度、頻率以及分布范圍均在增加?！?/p>

“造成這種現(xiàn)象的一個(gè)主要原因是，隨著全球科學(xué)意識(shí)的增強(qiáng)，人們的監(jiān)測(cè)手段和監(jiān)管力度也在不斷地增加。在一些國(guó)家，例如中國(guó)，水體富營(yíng)養(yǎng)化及水產(chǎn)養(yǎng)殖行業(yè)對(duì)沿海水域的不斷利用都可能是藻華爆發(fā)的主要原因。”

去年7月，中國(guó)爆發(fā)了有史以來(lái)最大規(guī)模的藻華事件。大量無(wú)毒滸苔覆蓋了青島(中國(guó)東部城市)黃海海域3萬(wàn)平方公里的海面。藻華造成的影響已經(jīng)波及到了其他領(lǐng)域。旅游業(yè)、漁業(yè)、房地產(chǎn)市場(chǎng)以及當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)都受到了影響。

2014年9月8日，浙江省杭州市，環(huán)衛(wèi)工人在杭州護(hù)城河上清理藍(lán)藻。 攝影/龍巍/東方IC

相關(guān)專(zhuān)家認(rèn)為，山東和江蘇兩省之所以每年都會(huì)爆發(fā)藻華，主要原因是自2005年開(kāi)始，兩省開(kāi)始發(fā)展海藻養(yǎng)殖。他們認(rèn)為，由于養(yǎng)殖海藻的木筏上藻類(lèi)繁殖迅速，農(nóng)民將這些藻類(lèi)移除至公共水域，使得公共水域藻類(lèi)蔓延。

從智利到菲律賓，幾乎海岸線(xiàn)上的每一個(gè)國(guó)家都被藻華問(wèn)題困擾。科學(xué)期刊《公共科學(xué)圖書(shū)館·綜合》即將發(fā)表的一份新的報(bào)告認(rèn)為，氣候變化只會(huì)使藻華現(xiàn)象更加嚴(yán)重。

該報(bào)告作者之一杰夫·胡伊斯曼表示，實(shí)際上，不斷增加的大氣二氧化碳濃度是“一場(chǎng)史無(wú)前例的大規(guī)模富化試驗(yàn)”。“大量的CO2進(jìn)入水生系統(tǒng)……會(huì)使全球富營(yíng)養(yǎng)水體的藻華現(xiàn)象愈演愈烈。水資源管理者和決策者不得不做好準(zhǔn)備，應(yīng)對(duì)氣候變化引起的水質(zhì)惡化?！?/p>

不斷變化的氣候模式也會(huì)產(chǎn)生其他影響。目前，暴風(fēng)雨及非季節(jié)性暴雨愈加頻發(fā)，將大量含有過(guò)量化肥的表層土壤沖進(jìn)水道?；手械牧缀偷卦谕寥乐心軌虼龠M(jìn)植物生長(zhǎng)，在水系中也能發(fā)揮同樣的作用。目前，托萊多爆發(fā)大規(guī)模藻華的最有可能的誘因就是伊利湖周?chē)?萬(wàn)戶(hù)農(nóng)民耕種導(dǎo)致的富營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)流失。同時(shí)，集約型畜牧業(yè)進(jìn)一步導(dǎo)致土壤流失，加劇了這一現(xiàn)象。

此外，由于化肥中的磷元素會(huì)殘留在土壤中，這也就意味著任何限制化肥使用的措施對(duì)解決藻華問(wèn)題都不會(huì)立竿見(jiàn)影。即使禁用化肥，藻華對(duì)這些地區(qū)造成的影響也會(huì)持續(xù)好幾年。

解決化肥流失問(wèn)題的方法包括:確保牲畜遠(yuǎn)離水道;定期進(jìn)行游牧，防止牧場(chǎng)發(fā)生土壤流失;在農(nóng)業(yè)用地周?chē)矘?shù)造林，用以吸收養(yǎng)分，防止水土流失。

海水中爆發(fā)的有害藻華(HABs)能夠影響整個(gè)食物鏈。腰鞭毛藻和芬地灣亞歷山大藻等有毒單細(xì)胞藻類(lèi)或浮游植物會(huì)被一些較小的生物攝入。魚(yú)類(lèi)、鳥(niǎo)類(lèi)和海洋哺乳動(dòng)物在攝食這些較小生物后，吸收了留存在這些較小生物中的有毒物質(zhì)，導(dǎo)致自身死亡。人類(lèi)食用受到污染的貝類(lèi)后也會(huì)導(dǎo)致癱瘓和死亡;牡蠣、貽貝等濾食性動(dòng)物能夠更快地吸收有毒物質(zhì)。在一次有害藻華(HABs)后，佛羅里達(dá)州的海草受到有毒物質(zhì)的污染，導(dǎo)致276只海牛在食用后死亡。

2014年4月28日，太湖的藍(lán)藻。 攝影/宋榮成/東方IC

這些浮游植物(通常為溝鞭藻類(lèi))色素沉著的方式各異，但在波斯灣地區(qū)，所謂的“赤潮”問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)重。近年來(lái)，由于多次爆發(fā)有害藻華(HABs)，阿聯(lián)酋(UAE)相關(guān)部門(mén)開(kāi)始建造人工珊瑚礁，試圖修復(fù)遭到嚴(yán)重破壞的海洋環(huán)境。阿聯(lián)酋(UAE)城市化和工業(yè)化的快速發(fā)展是藻華頻發(fā)以及毒性增強(qiáng)的主要原因?？涨胺睒s的沿海開(kāi)發(fā)造成水土流失和嚴(yán)重的污染，使得本就脆弱的海洋生態(tài)系統(tǒng)更加不堪一擊。

繁忙的海上交通也是導(dǎo)致藻類(lèi)入侵和蔓延的原因之一。藻類(lèi)可以隨著壓載艙進(jìn)出的水和泥沙傳播至各地?！霸诎拇罄麃?，一些從未出現(xiàn)此類(lèi)問(wèn)題的地區(qū)最近也出現(xiàn)了藻華:有些與船舶壓載水中攜帶的入侵藻類(lèi)有關(guān)，另一些則是氣候因素導(dǎo)致的藻類(lèi)蔓延?！惫赘窭蛘f(shuō)道。

1994年，一場(chǎng)“黑潮”過(guò)后，1500公噸魚(yú)類(lèi)和60公噸巖蝦被沖上南非西部圣赫勒拿灣海岸。最初是一場(chǎng)由溝鞭藻類(lèi)叉狀角藻和海洋原甲藻引發(fā)的赤潮，但是大規(guī)模的赤潮使得水中溶解氧的含量過(guò)低，導(dǎo)致厭氧菌開(kāi)始生成硫化氫，從而引發(fā)黑潮。

氣候變化使大氣二氧化碳含量增加，促進(jìn)了藻類(lèi)的大量繁殖。同時(shí)，氣候變化還造成水體溫度升高，為包括藍(lán)綠藻在內(nèi)的藻類(lèi)大量增殖提供了適宜的溫度。藻類(lèi)在溫度較高的水體中能夠更加快速地生長(zhǎng)蔓延，從而更快地浮到水面。一旦藻類(lèi)浮到水面，它們就能吸收陽(yáng)光，使得水體溫度進(jìn)一步升高。

來(lái)自斯旺西大學(xué)水產(chǎn)研究中心的凱文·弗林教授是藻類(lèi)生物能源計(jì)劃(EnAlgae project)的核心人物。該計(jì)劃旨在通過(guò)開(kāi)發(fā)藻類(lèi)生物量生產(chǎn)、生物能和溫室氣體減排等技術(shù)，減少西北歐地區(qū)CO2的排放以及對(duì)不可持續(xù)能源的依賴(lài)。

凱文·弗林教授認(rèn)為，隨著人口的不斷增加，人類(lèi)活動(dòng)對(duì)環(huán)境影響的不斷加劇，藻華現(xiàn)象未來(lái)可能更加普遍。目前，他正在研究藻類(lèi)生長(zhǎng)以及以藻類(lèi)為生的浮游生物的生長(zhǎng)模式，來(lái)幫助人們了解如何更好地控制藻華的發(fā)生。

“(它們)是富營(yíng)養(yǎng)化(主要來(lái)自于農(nóng)業(yè)，用來(lái)滿(mǎn)足人類(lèi)不斷增加的糧食需求)、降雨模式變化和溫度升高的復(fù)雜產(chǎn)物?！币虼?，凱文·弗林教授說(shuō)道，“將來(lái)淡水和海洋系統(tǒng)藻華現(xiàn)象發(fā)生的頻率會(huì)不斷增加?！?/p>