慣行農業×暴雨×暖化 各地藻華暴發 | 台灣環境資訊協會-環境資訊中心

慣行農業×暴雨×暖化 各地藻華暴發

2014年09月11日
作者:Eifion Rees(倫敦自由撰稿人)

藻華在淡水和海水中均有可能發生,即便有時藻華並未產生有毒物質,但仍對環境造成危害。 圖片來源: Daniel Ramirez

8月底,美國伊利湖爆發大規模藻華,水面被數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,也能夠使人們的現代生活陷入停滯。

伊利湖兩座水處理廠發現,由於藍藻(又稱為藍綠藻)氾濫,湖水中微囊藻毒素含量超標,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象。但是,由於人類活動對環境的影響,藻類的數量、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鍵因素。

藻華在淡水和海水中均有可能發生。雖然有時藻華並未產生有毒物質,但仍會帶來重大危害。隨著藻類不斷繁殖,覆蓋區域逐漸增大,會形成若干「死亡區域」,遮擋住陽光並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、並在細菌作用下開始分解的過程也會消耗水中更多的氧氣。

不只漁業損失 藻華波及當地經濟

來自澳洲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,全球有害藻華爆發的強度、頻率以及分佈範圍均在增加。」

「造成這種現象的一個主要原因是,隨著全球科學意識的增強,人們的監測手段和監管力度也在不斷地增加。在一些國家,例如中國,水體優養化及水產養殖行業對沿海水域的不斷利用都可能是藻華爆發的主要原因。」

去年7月,中國爆發了有史以來最大規模的藻華事件。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波及到了其他領域。旅遊業、漁業、房地產市場以及當地經濟都受到了影響。

相關專家認為,山東和江蘇兩省之所以每年都會爆發藻華,主要原因是自2005年開始,兩省開始發展海藻養殖。他們認為,由於養殖海藻的木筏上藻類繁殖迅速,農民將這些藻類移除至公共水域,使得公共水域藻類蔓延。

暴雨將化肥沖進河道……

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。科學期刊《 公共科學圖書館·綜合》即將發表的一份新的報告認為,氣候變化只會使藻華現象更加嚴重。

該報告作者之一傑夫·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模富化試驗」。「大量的CO2進入水生系統……會使全球富營養水體的藻華現象愈演愈烈。水資源管理者和決策者不得不做好準備,應對氣候變化引起的水質惡化。」

不斷變化的氣候模式也會產生其他影響。目前,暴風雨及非季節性暴雨愈加頻發,將大量含有過量化肥的表層土壤沖進水道。化肥中的磷和氮元素在土壤中能夠促進植物生長,在水系中也能發揮同樣的作用。目前,托萊多爆發大規模藻華的最有可能的誘因就是伊利湖周圍7萬戶農民耕種導致的富營養物質流失。同時,集約型畜牧業進一步導致土壤流失,加劇了這一現象。

此外,由於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,藻華對這些地區造成的影響也會持續好幾年。

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,防止牧場發生土壤流失;在農業用地周圍植樹造林,用以吸收養分,防止水土流失。

海水中爆發的有害藻華(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後,吸收了留存在這些較小生物中的有毒物質,導致自身死亡。人類食用受到污染的貝類後也會導致癱瘓和死亡;牡蠣、貽貝等濾食性動物能夠更快地吸收有毒物質。在一次有害藻華(HABs)後,佛羅里達州的海草受到有毒物質的污染,導致276隻海牛在食用後死亡。

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,所謂的「赤潮」問題越來越嚴重。近年來,由於多次爆發有害藻華(HABs),阿聯酋(UAE)相關部門開始建造人工珊瑚礁,試圖修復遭到嚴重破壞的海洋環境。阿聯酋(UAE)城市化和工業化的快速發展是藻華頻發以及毒性增強的主要原因。空前繁榮的沿海開發造成水土流失和嚴重的污染,使得本就脆弱的海洋生態系統更加不堪一擊。

壓艙水散播藻類 海水升溫提供適宜環境

繁忙的海上交通也是導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。「在澳洲,一些從未出現此類問題的地區最近也出現了藻華:有些與船舶壓載水中攜帶的入侵藻類有關,另一些則是氣候因素導致的藻類蔓延,」哈雷格拉夫說道。

1994年,一場「黑潮」過後,1500公噸魚類和60公噸岩蝦被沖上南非西部聖赫勒拿灣海岸。最初是一場由溝鞭藻類叉狀角藻和海洋原甲藻引發的赤潮,但是由於大規模的赤潮使得水中溶解氧的含量過低,導致厭氧菌開始生成硫化氫,從而引發黑潮。

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的生長蔓延,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。

減緩氣候變遷 避免河川優養化

來自斯旺西大學水產研究中心的凱文·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藻類生物量生產、生物能和溫室氣體減排等技術,減少西北歐地區CO2的排放以及對不可持續能源的依賴。

凱文·弗林教授認為,隨著人口的不斷增加,人類活動對環境影響的不斷加劇,藻華現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的控制藻華的發生。

「(它們)是優養化(主要來自於農業,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複雜產物。」因此,凱文·弗林教授說道,有「確切……的理由預測,將來淡水和海洋系統藻華現象發生的頻率會不斷增加。」