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，江蘇無錫，無錫的母親河——梁溪河上覆蓋了一層綠油油的藍藻。 攝影/東方/東方IC

由于人類活動對環(huán)境的影響，藻類的數(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尺寸及蔓延的關(guān)鍵因素。

美國伊利湖爆發(fā)大規(guī)模藻華，水面被數(shù)十億單細胞藻類所覆蓋。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)，由于藍藻(又稱為藍綠藻)泛濫，湖水中微囊藻毒素含量超標(biāo)，達到危險級別。該市高達50萬人接到警告，不得飲用自來水。

伊利湖一直以來都被藻華問題困擾。2011年，伊利湖爆發(fā)了最大的一次藻華危機，2.5萬平方公里的湖面上，約1/5的面積都被藍綠藻覆蓋。

一般水體中藻類的含量較低，同時藻華也是一種自然現(xiàn)象。但是，由于人類活動對環(huán)境的影響，藻類的數(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。雖然有時藻華并未產(chǎn)生有毒物質(zhì)，但仍會帶來重大危害。隨著藻類不斷繁殖，覆蓋區(qū)域逐漸增大，會形成若干“死亡區(qū)域”，遮擋住陽光并不斷地吸收水中的氧氣，從而使得水下生物無法存活。而藻類大量死亡、腐爛，并在細菌作用下開始分解的過程也會消耗水中更多的氧氣。

來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)的強度、頻率以及分布范圍均在增加?！?/p>

“造成這種現(xiàn)象的一個主要原因是，隨著全球科學(xué)意識的增強，人們的監(jiān)測手段和監(jiān)管力度也在不斷地增加。在一些國家，例如中國，水體富營養(yǎng)化及水產(chǎn)養(yǎng)殖行業(yè)對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，中國爆發(fā)了有史以來最大規(guī)模的藻華事件。大量無毒滸苔覆蓋了青島(中國東部城市)黃海海域3萬平方公里的海面。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)市場以及當(dāng)?shù)亟?jīng)濟都受到了影響。

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

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

從智利到菲律賓，幾乎海岸線上的每一個國家都被藻華問題困擾?？茖W(xué)期刊《公共科學(xué)圖書館·綜合》即將發(fā)表的一份新的報告認為，氣候變化只會使藻華現(xiàn)象更加嚴(yán)重。

該報告作者之一杰夫·胡伊斯曼表示，實際上，不斷增加的大氣二氧化碳濃度是“一場史無前例的大規(guī)模富化試驗”?！按罅康腃O2進入水生系統(tǒng)……會使全球富營養(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)對氣候變化引起的水質(zhì)惡化?！?/p>

不斷變化的氣候模式也會產(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)，將大量含有過量化肥的表層土壤沖進水道?；手械牧缀偷卦谕寥乐心軌虼龠M植物生長，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圍7萬戶農(nóng)民耕種導(dǎo)致的富營養(yǎng)物質(zhì)流失。同時，集約型畜牧業(yè)進一步導(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殘留在土壤中，這也就意味著任何限制化肥使用的措施對解決藻華問題都不會立竿見影。即使禁用化肥，藻華對這些地區(qū)造成的影響也會持續(xù)好幾年。

解決化肥流失問題的方法包括:確保牲畜遠離水道;定期進行游牧，防止牧場發(fā)生土壤流失;在農(nóng)業(yè)用地周圍植樹造林，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)能夠影響整個食物鏈。腰鞭毛藻和芬地灣亞歷山大藻等有毒單細胞藻類或浮游植物會被一些較小的生物攝入。魚類、鳥類和海洋哺乳動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。人類食用受到污染的貝類后也會導(dǎo)致癱瘓和死亡;牡蠣、貽貝等濾食性動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，太湖的藍藻。 攝影/宋榮成/東方IC

這些浮游植物(通常為溝鞭藻類)色素沉著的方式各異，但在波斯灣地區(qū)，所謂的“赤潮”問題越來越嚴(yán)重。近年來，由于多次爆發(fā)有害藻華(HABs)，阿聯(lián)酋(UAE)相關(guān)部門開始建造人工珊瑚礁，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)以及毒性增強的主要原因?？涨胺睒s的沿海開發(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)致藻類入侵和蔓延的原因之一。藻類可以隨著壓載艙進出的水和泥沙傳播至各地?！霸诎拇罄麃?，一些從未出現(xiàn)此類問題的地區(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有關(guān)，另一些則是氣候因素導(dǎo)致的藻類蔓延?！惫赘窭蛘f道。

1994年，一場“黑潮”過后，1500公噸魚類和60公噸巖蝦被沖上南非西部圣赫勒拿灣海岸。最初是一場由溝鞭藻類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低，導(dǎo)致厭氧菌開始生成硫化氫，從而引發(fā)黑潮。

氣候變化使大氣二氧化碳含量增加，促進了藻類的大量繁殖。同時，氣候變化還造成水體溫度升高，為包括藍綠藻在內(nèi)的藻類大量增殖提供了適宜的溫度。藻類在溫度較高的水體中能夠更加快速地生長蔓延，從而更快地浮到水面。一旦藻類浮到水面，它們就能吸收陽光，使得水體溫度進一步升高。

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

凱文·弗林教授認為，隨著人口的不斷增加，人類活動對環(huán)境影響的不斷加劇，藻華現(xiàn)象未來可能更加普遍。目前，他正在研究藻類生長以及以藻類為生的浮游生物的生長模式，來幫助人們了解如何更好地控制藻華的發(fā)生。

“(它們)是富營養(yǎng)化(主要來自于農(nóng)業(yè)，用來滿足人類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。”因此，凱文·弗林教授說道，“將來淡水和海洋系統(tǒng)藻華現(xiàn)象發(fā)生的頻率會不斷增加。”