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為什麽城市及周邊湖泊水質越來越差?

2021-11-11科學

題中提到了「越來越」,在此首先需要提到一個概念: 穩態轉換。

在湖泊生態系中,穩態轉換的含義可以理解為隨著某一環境因子的逐步變化,生態系最初以緩慢、小振幅的形式變化,在達到某一個臨界點之後,生態系的狀態會發生躍遷,湖泊由清水態向濁水態、草型湖向藻型湖轉變(如,營養鹽達到下圖藍線右端點會直接垂直向上躍遷)。

但如果湖泊得到有效治理,營養鹽含量逐漸降低,則 營養鹽需要降低到比發生躍遷的營養鹽濃度更低的水平,湖泊才能從濁水態恢復到清水態 (如圖中紅色線條左端點對應的營養鹽濃度比發生穩態轉換的營養鹽濃度更低)。

湖泊穩態轉換

如今大多數城中湖都是封閉的湖泊,在 人為活動的幹擾下(生活汙水排放、農業面源汙染等)營養鹽不斷輸入,但湖泊與外界無水文交換,無法稀釋營養鹽,因而使得城中湖逐漸富營養化,浮遊藻類大量繁殖使得水體透明度降低。 本人曾調查過武漢市38個湖泊(大多為封閉狀態)的水質,結果顯示湖泊營養鹽含量與其距城市中心的距離呈負相關關系(Liang et al., 2020)。相對來說, 城郊的湖泊由於流域內人口較少,受到人為幹擾程度弱,水質相對於城中湖更好 。這也證實了人為的營養鹽輸入對湖泊生態環境具有明顯的影響。

若湖泊要恢復到曾經的清水態,則需要透過治理,降低湖泊的營養鹽含量。 這不僅僅是簡單給湖泊換水就可以實作 由於湖泊沈積物中也吸附大量顆粒態的磷,還可能涉及底泥的疏浚、種植水生植被以吸收外源營養鹽等 ,給湖泊徹徹底底「換血」,才能讓湖泊恢復到清水態。

參考文獻:

Liang Jia, Huang Chunling, Stevenson Mark, et al. 2020. Changes in summer diatom composition and water quality in urban lakes within a metropolitan area in central China. International Review of Hydrobiology , 105: 94-105.