肖貞林

我國是一個多湖泊國家，湖泊在我國社會經(jīng)濟發(fā)展中占據(jù)了十分重要的地位。然而，隨著我國經(jīng)濟的大跨步向前，流域人類活動對我國湖泊產(chǎn)生了巨大影響。目前，我國多個大中型湖泊不僅水質(zhì)惡化，其生態(tài)系統(tǒng)也發(fā)生了明顯退化，有毒藍藻水華暴發(fā)頻繁，飲用水源安全受到嚴重威脅，生態(tài)服務功能已經(jīng)喪失或正在喪失過程中，我國已成為全球湖泊環(huán)境問題最為突出的國家之一。

我國自20世紀70年代起開始關(guān)注湖泊保護治理問題，經(jīng)過多年努力，雖然部分湖泊或部分水域水環(huán)境質(zhì)量有所改善，但我國湖泊水污染與富營養(yǎng)化的總體形勢依然嚴峻，尤其是藍藻水華的問題更是令人撓頭。作為國內(nèi)最早啟動藻類病毒科研工作的科研者，湖北工業(yè)大學土木建筑與環(huán)境學院教授趙以軍已經(jīng)緊盯藍藻水華問題多年。經(jīng)過深入探索與系統(tǒng)研究，他在國內(nèi)首次分離和報道了藍藻病毒（噬藻體），并最早提出了微生物防治有害藻類水華的思路和方法。趙以軍將藍藻水華形象地比喻為“水域癌癥”，而他要做的就是“用藥治病”，還湖泊河流以健康。

投身科研，守護湖泊健康

“洪湖水呀浪呀嘛浪打浪啊，洪湖岸邊是呀嘛是家鄉(xiāng)啊，清早船兒去呀去撒網(wǎng)，晚上回來魚滿艙。四處野鴨和菱藕啊，秋收滿畈稻谷香，人人都說天堂美，怎比我洪湖魚米鄉(xiāng)……”幾十年前，一首旋律優(yōu)美的《洪湖水浪打浪》讓全國人民知道了洪湖這個“魚米之鄉(xiāng)”。而正如歌曲里所唱一樣，那時的洪湖的確物產(chǎn)豐饒，景色宜人，堪稱“人間天堂”。而趙以軍就是在這樣的自然環(huán)境中成長起來的。

洪湖的原生態(tài)美景除了給予趙以軍感官上的享受外，還讓他對水域之美有著一份“情有獨鐘”，這也注定了他今后與湖泊生態(tài)學研究的結(jié)緣。1982年，趙以軍進入武漢大學生物系進行本科學習。武漢大學坐落在東湖湖畔。20世紀70年代中期，東湖就開始由“草型湖泊”向“藻型湖泊”轉(zhuǎn)變，到80年代中后期，東湖富營養(yǎng)化問題更加嚴重。在大學學習期間，趙以軍已經(jīng)對生態(tài)學產(chǎn)生了很大的興趣，也常常關(guān)注湖泊的一些生態(tài)問題，尤其關(guān)注東湖的情況。東湖的生態(tài)破壞讓趙以軍感到痛心疾首之外，也讓他開始思索自己的科研方向。

1989年，趙以軍遠赴莫斯科大學攻讀水生生物學專業(yè)博士，于1995年取得博士學位（Ph.D）。在莫斯科期間，他參與了貝加爾湖、莫斯科河、白海—波羅的海等流域的考察和研究工作，為他回國后的科研工作奠定了良好的基礎。從莫斯科回國后，趙以軍回到中國科學院水生生物研究所進行博士后工作，跟隨劉永定教授從事與滇池藍藻相關(guān)的研究工作。中國科學院水生生物研究所是國內(nèi)從事湖泊生態(tài)學的專業(yè)科研單位，也是歷史悠久、在國內(nèi)具有先進科技水平和良好口碑的生態(tài)研究機構(gòu)。在這里，趙以軍師從劉永定教授并深入系統(tǒng)地學習了湖泊生態(tài)學尤其是湖泊富營養(yǎng)化的相關(guān)知識。他說道：“我在跟劉老師交流過程中，得知他在水域生態(tài)領域的貢獻，也感受到了從事這一領域的榮譽感，所以對湖泊生態(tài)學就更有興趣了，這也堅定了我走這條路的決心。”

團隊碩士畢業(yè)生、團隊評委及校外評委的合影。

20世紀90年代初期，滇池水質(zhì)還可滿足周邊民眾下水游泳、戲水等需求，但在幾年短暫的時間里，滇池污染程度迅速加劇，暴發(fā)了嚴重的藍藻水華，引起了國家與當?shù)卣母叨汝P(guān)注，下定決心對滇池開展大力整治。趙以軍回國時，正值滇池污染治理啟動之時，在劉永定教授的指導下，他考察了整個滇池的藍藻污染情況后，完成了與滇池藍藻資源化利用相關(guān)的科研報告。

1997年，趙以軍自中國科學院水生生物研究所博士后出站后，在華中師范大學校長的邀請下入職華中師范大學，成為該校最年輕的教授之一。此后，他還先后擔任華中師范大學生命科學學院副院長、科技處處長，水利部-中國科學院水工程生態(tài)研究所副總工程師、首席研究員。2012年，他入職湖北工業(yè)大學，牽頭組建了資源與環(huán)境工程學院并擔任院長，如今是河湖生態(tài)修復及藻類利用湖北省重點實驗室主任。

從事科研工作至今，趙以軍先后承擔科研項目20余項，包括主持“十一五”水專項課題、國家“十三五”重點研發(fā)計劃課題、6項國家自然科學基金和10余項教育部、省市科技資助項目，發(fā)表SCI等學術(shù)論文與著作70余篇（部）。他不但在國內(nèi)首次分離和報道了藍藻病毒（噬藻體），還最早提出了微生物防治藻類“水華”的思路和方法，開發(fā)出了高效溶藻菌劑及控藻技術(shù)?？蒲谐晒趪摇笆濉惫リP(guān)計劃專項“滇池入湖河流水環(huán)境治理技術(shù)與工程示范項目”中開展了應用示范，為首例應用微生物技術(shù)治理“水華”的現(xiàn)場試驗。

“其實，國內(nèi)70%左右的湖泊都有富營養(yǎng)化問題。雖然外部的各種環(huán)境條件是引發(fā)藻類暴發(fā)的重要因素，但是藻類自身的內(nèi)因還沒得到解釋。內(nèi)因如藻細胞本身是否具備某種‘開關(guān)’，它一旦被激發(fā)，藻細胞會超常規(guī)地、異常地加速增殖。外因諸如氮磷、水溫、光照、水文等條件只是通過內(nèi)因起的作用。盡管當前‘應急性’殺藻控藻手段已經(jīng)開始展現(xiàn)出效果，但是反彈現(xiàn)象也很常見，因此揭示內(nèi)因這個基礎問題應引起足夠的重視?！壁w以軍說。

肩擔重任，守護洱海之美

大理之美，美在洱海；洱海之美，美在清澈。長期以來，洱海一直是文藝者的“天堂”，是無數(shù)人向往的“詩和遠方”。然而，近些年來，隨著旅游業(yè)的發(fā)展以及受人為活動的影響，洱海的生態(tài)環(huán)境開始遭到破壞與污染。2017年，網(wǎng)上流傳的一段洱海藍藻的視頻，引起了社會各界的關(guān)注。至此，人們似乎才意識到在文藝的面紗之下，是一個已經(jīng)病了的洱海。

早在20世紀90年代，洱海就曾遭遇過水質(zhì)惡化的問題。l996年和1998年，洱海兩次暴發(fā)全湖性的“藍藻”危機，水體透明度由3m～5m下降到0.4m～1.5m。2003年和2013年，洱海再次出現(xiàn)藍藻大面積暴發(fā)和聚集。盡管，自1996年起，大理就開始投入人力物力對洱海進行保護，但保護速度卻跟不上經(jīng)濟社會發(fā)展速度。進入21世紀以后，洱海開始由中-富營養(yǎng)向富營養(yǎng)化轉(zhuǎn)變。對此，趙以軍認為應重新審視社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，形成富營養(yǎng)化初期湖泊治理的全新理念，在全流域尺度上實施社會經(jīng)濟結(jié)構(gòu)優(yōu)化與調(diào)整，構(gòu)建流域特色的洱海生態(tài)文明體系，最終實現(xiàn)洱海富營養(yǎng)化的防治。

2009年，趙以軍承擔了國家“水專項”（國家水體污染控制與治理科技重大專項）課題“洱海全流域清水方案和社會經(jīng)濟友好模式研究”。項目以構(gòu)建洱海湖泊水環(huán)境承載力模型，編制洱海流域主要污染物容量總量控制方案；建立服務于生態(tài)文明流域發(fā)展的社會經(jīng)濟結(jié)構(gòu)體系構(gòu)建技術(shù)；編制洱海全流域水污染控制與清水方案；制定洱海流域的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整規(guī)劃，開展綜合政策示范為總目標。圍繞項目目標，趙以軍團隊對全流域污染源、入湖污染負荷與社會經(jīng)濟現(xiàn)狀進行了調(diào)查與解析，并撰寫了《流域產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀調(diào)查與診斷報告》和《洱海流域農(nóng)田面源污染調(diào)查報告》，還初步構(gòu)建了洱海水動力及水質(zhì)模型。

除此之外，趙以軍率領課題組制定了洱海流域產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整減排總體規(guī)劃，規(guī)劃思路為“離湖發(fā)展，臨山增容；生態(tài)優(yōu)先，漸次調(diào)優(yōu)；截流減負，控源保增”。依據(jù)社會經(jīng)濟發(fā)展的圈層理論，在流域水污染綜合防治四片七區(qū)基礎上，采用紅線、黃線、藍線和綠線，劃分流域產(chǎn)業(yè)發(fā)展四類功能控制亞區(qū)，即紅色區(qū)域的禁止發(fā)展亞區(qū)、黃色區(qū)域的限制發(fā)展亞區(qū)、藍色區(qū)域的優(yōu)化發(fā)展亞區(qū)和綠色區(qū)域的綜合發(fā)展亞區(qū)。該總體規(guī)劃對洱海的保護與治理，以及在國內(nèi)較早開展流域生態(tài)文明建設，起到了積極的推動作用。

潛精研思，探尋水癌內(nèi)因

2019年3月，中央電視臺《兩會特別報道》的《美麗中國·春色滿成》欄目直播了東湖的景象，在1分41秒的直播中，初春東湖的美景如一幅山水畫卷在鏡頭前緩緩展開，令鏡頭外的觀眾贊嘆不已。如今的東湖已經(jīng)不僅僅是休閑度假之地、武漢人的“金名片”，它更是國家的一張人文生態(tài)名片。

重點研發(fā)會議合影

然而，曾經(jīng)的東湖是一個典型的富營養(yǎng)化城中湖。東湖湖面面積達33km2，由6個子湖構(gòu)成，既有獨立性又互相貫通，各湖的營養(yǎng)水平不盡相同，富營養(yǎng)化程度由低至高，除了局部水體為Ⅲ類外，其他依次為Ⅳ類、Ⅴ類和劣Ⅴ類。2014年，趙以軍第6次獲批國家自然科學基金項目“富營養(yǎng)化湖泊中浮游病毒控制藻類生產(chǎn)力和調(diào)節(jié)細菌死亡率的生態(tài)功能研究”，該項目以東湖為研究對象，開展微生物生態(tài)學的創(chuàng)新性研究，首次對浮游病毒在東湖生態(tài)系統(tǒng)中的生態(tài)學意義進行了闡述，并由此展開了對我國富營養(yǎng)化進程中浮游病毒生態(tài)學功能的深層次探索。

“當時，東湖也在積極地截污控源，湖泊內(nèi)負荷的水平基本保持不變，東湖處于生態(tài)上相對的穩(wěn)定狀態(tài)，因此是研究富營養(yǎng)化進程中浮游病毒生態(tài)學的理想湖泊或‘天然實驗室’。”趙以軍在報道了我國首株噬藻體的基礎上，又將藻類病毒方向擴大至浮游病毒領域，率先開展了浮游病毒調(diào)節(jié)藍藻和細菌種群與群落的生態(tài)學功能研究，以東湖的幾個子湖為研究對象，系統(tǒng)性地安排了浮游病毒生態(tài)功能的研究方案，包括富營養(yǎng)化進程中浮游病毒的豐度、遺傳多樣性以及感染率，溶原性感染率及介導的基因水平傳遞效率，富營養(yǎng)化湖泊中特定基因噬藻體的分布、遺傳多樣性及對水華藍藻種群的影響等，并結(jié)合實驗室研究和模型水池研究，首次將噬藻體-宿主系統(tǒng)放大到試驗水池中，模擬研究噬藻體對初級生產(chǎn)力的控制水平與作用機制等?！瓣U述噬藻體-宿主關(guān)系是探尋藍藻水華消長規(guī)律的一條重要途徑”，趙以軍說。

“微生物生態(tài)學是湖泊生態(tài)學的重要組成部分，對于富營養(yǎng)化湖泊則更是不可或缺的研究內(nèi)容”，趙以軍說，“湖泊微生物生態(tài)學主要研究浮游病毒與浮游細菌、浮游植物的相互關(guān)系，闡述它們的系統(tǒng)進化和分子聯(lián)系，并構(gòu)建新型的‘微生物食物環(huán)’，這是傳統(tǒng)的湖泊生態(tài)學理論中欠缺的部分，具有開創(chuàng)性的研究意義。研究富營養(yǎng)化湖泊微生物生態(tài)學的意義還在于，藻類生長與暴發(fā)受到浮游病毒和浮游細菌的調(diào)控影響”。

2016年，趙以軍率領團隊又承擔了國家重點研發(fā)計劃課題“河道型水庫富營養(yǎng)化機理與綜合調(diào)控技術(shù)研究”，對我國河道型水庫水體富營養(yǎng)化及水華問題，通過野外監(jiān)測、室內(nèi)外物理模擬實驗及數(shù)值分析等手段進行了深入探索。團隊研究了復雜水動力背景下河道型水庫水體富營養(yǎng)化及水華生消機理和規(guī)律，明確了決定水華生消的關(guān)鍵性生態(tài)動力過程，突破水庫立體生態(tài)養(yǎng)殖凈水技術(shù)、水面自動高效控藻及清漂技術(shù)和原位水力整流調(diào)控控藻技術(shù)，形成一套基于長效治本、短期治標、應急處置“三位一體”的大型河道型水庫水環(huán)境治理控藻系列裝備與技術(shù)。課題提出并實施的水污染防治思路對我國水利水電事業(yè)的可持續(xù)性發(fā)展具有重要的促進作用。

課題完成后將能夠極大豐富河道型水庫的水體富營養(yǎng)化調(diào)控理論機理和促進技術(shù)研發(fā)的多元化發(fā)展，為防控庫區(qū)藻類水華提供安全保障，促進我國水利水電事業(yè)的可持續(xù)性發(fā)展，并將對水源地水質(zhì)、流域的生態(tài)環(huán)境和社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展產(chǎn)生重大的影響?！澳壳埃椖窟M展順利，多個裝備已經(jīng)提前完成了任務指標。在未來，相關(guān)裝備和產(chǎn)品的培育預示了廣闊的產(chǎn)業(yè)市場化前景，經(jīng)濟效益和環(huán)境效益將十分顯著?！?/p>

趙以軍從事湖泊生態(tài)學研究是緣分注定，興趣所驅(qū)。他除了是一位在湖泊生態(tài)學領域不斷進取的科研者，也是一位在教學崗位上默默耕耘的師者。從1997年晉升教授至今，他已經(jīng)培養(yǎng)該領域的研究生逾百人，多人已經(jīng)成長為領域精英。趙以軍說道：“我們所從事的是一項綠色的事業(yè)，是對我們的后代有益的事情。所以，我希望我的學生可以踏踏實實地在這條路上走下去，取得更多成就，為國家、為人民做更多貢獻。”