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來源：中國科學報 作者：袁一雪 

湖庫藻類水華（以下簡稱藻華）是淡水水體中藻類大量繁殖，并在水面形成一層藍綠色或有惡臭的浮沫的現象。藻華暴發會引發水質惡化與生態系統退化，甚至威脅飲用水安全。

藻華主要因為水體中氮磷等營養物質過剩而引發，同時受氣候因素影響。因此，氮磷削減是藻華防控的關鍵，但氣候變化可能削弱其效果。為了分區域明晰氮磷削減與氣候變化對藻華的協同影響，中國科學院南京地理與湖泊研究所研究員黃佳聰、高俊峰與國內外多個團隊合作，對我國四大湖區97個重要湖庫展開研究，揭示了藻華對氣候變化與氮磷削減的區域差異化響應規律，并預測了氮磷削減的藻華緩解效果。研究成果于近日發表在國際知名期刊（Water Research）上，碩士研究生張帥為論文第一作者。

創新算法解決大尺度模型參數本地化難題

“藻華是在特定氣溫與氮磷條件下產生的環境問題，而陸域氮磷削減可降低湖泊氮磷濃度，抑制藻類過度繁殖，從而控制藻華?！闭撐耐ㄓ嵶髡唿S佳聰在接受《中國科學報》采訪時解釋說，“然而，氣候變暖會加速藻類生長，如溫度每升高10℃，藻類繁殖速率增長近1.8倍，進而削弱甚至抵消氮磷削減的藻華控制效果。不僅是溫度，極端降雨會增加陸域輸入湖泊的氮磷量，而極端干旱導致湖泊水量不足，也不利于藻華控制?！?/p>

一直以來，受限于湖庫模型大尺度應用的困難，全國尺度湖庫藻華的響應關系解析與未來趨勢預測研究較為薄弱。此次，研究人員自主研發適用于全國湖庫的藻華風險預測模型，跨區域選擇我國五大湖區中藻華問題較為突出的東部平原湖區、云貴高原湖區、蒙新湖區和東北平原山地湖區開展研究工作。“我們開發了模型智能聯合調參算法，即聯合層次貝葉斯優化算法。該算法可智能配置模型在不同區域推廣應用的參數，解決了大尺度模型的參數本地化難題，實現了從‘適用單一湖泊’到‘全國湖泊可用’的突破?！秉S佳聰表示。

揭示湖庫氮磷與氣候變化對藻華的影響

氮磷削減與氣候變化對藻華的協同影響。  受訪者供圖

研究發現，2005~2022年間，湖庫水體磷與藻類生物量呈相反變化趨勢，80.5%湖庫出現總磷含量下降的現象，但其中61.8%湖庫中的藻類生物量卻在增加。這一現象在低緯地區尤為明顯。

數據顯示，盡管營養削減未能完全抵消氣候變化對我國湖庫藻華的加劇效應，但也顯著降低了湖庫藻華風險。其中，蒙新湖區藻華風險降幅最大，高達52.5%。據介紹，之所以蒙新湖區的顯著風險降幅最大，是源于其獨特的“低溫—低營養鹽”本底條件。“一方面，該區域湖泊磷本底濃度相對較低，削減后更容易達到抑制藻類生長的閾值；另一方面，高緯度低溫環境可抑制藻類生長，在未來升溫條件下，其絕對溫度仍低于藻華暴發的臨界閾值。”

同時，此次研究還顯示，氣候變化大幅減少了東部與云貴湖區的中高風險藻華的湖庫數量。“未來，四大湖區熱力環境及藻華發展趨勢也明顯不同。高緯度的蒙新湖區與東北湖區水溫較低，氣候變暖也無法很好滿足藻類生長需求，藻華增幅相對較小。而低緯度的云貴高原與東部平原湖區水溫較高，藻華增幅則更大?！秉S佳聰介紹道。

為保護湖泊提供科學依據

“湖泊在安全供水、防洪抗旱、維系區域生態平衡等方面發揮著不可替代的作用，是區域經濟可持續發展的重要支撐，同時也是保障國家水安全的重要戰略資源?！秉S佳聰說，“此次研究從全國尺度評估了氣候變化與氮磷削減共同作用下的湖泊藻華風險，為優先保護湖泊確定與未來水質目標制定提供科學依據，助力實現‘精準治污、科學治污’目標?！?/p>

黃佳聰指出，未來氣候變暖與氮磷削減共同決定藻華趨勢，氣候變暖將導致湖庫藻華風險進一步升高，東部和云貴湖區尤為明顯，需更嚴格營養閾值（總磷<20μg/L）應對氣候變化，高緯地區湖庫在營養閾值（總磷<50μg/L）下能有效防止藻華風險升高。

此次研究得到國家自然科學基金優青項目與面上項目、江蘇省碳達峰碳中和科技創新專項、NIGLAS自主部署項目等聯合資助。

相關論文信息：https://doi.org/10.1016/j.watres.2025.123307