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换个角度研究水

2018-10-08

请允许小编以文艺的方式来讲述一个科学家团队攻克三峡库区蓝藻水华难题的故事。

先从故事主人公蔡庆华工作那会儿开始说起吧。1984年夏,武汉东湖畔,刚刚从武汉大学数学系毕业的蔡庆华,来到一墙之隔的中科院水生生物研究所报到。蔡庆华刚到水生所的年月,经济效益似乎比生态保护要受重视得多。时任所长的伍献文院士曾跟新进所的员工讲过一个故事:当年修建葛洲坝时,各方为是否需要修建鱼道争执不下,最终决定不修,以节省3000万元的投资。

蔡庆华开始的工作是三峡移民问题,主要任务是教宜昌县移民示范区的移民通过养鱼富起来。蔡庆华利用移民研究的机会,开始对香溪河进行调查。香溪河是三峡大坝上游第一条主要支流。它发源于神农架,流经湖北兴山县和秭归县,在秭归香溪镇注入长江。香溪河全长97.3公里,流域面积3099平方公里,是三峡库区8条流域面积超过3000平方公里的支流之一。

 三峡水库蓄水到175米之后,香溪河将成为库区一部分,回水区最远达到距离河口40公里处。如果要观察大坝蓄水对支流生态系统的影响,这条河的位置很理想。它够大,是三峡湖北库区最大的支流,也够复杂,从源头到河口的海拔高差超过3千米,生态多样。

建立香溪河生态站

1999年,蔡庆华在香溪河建立了我国唯一一家开展河流(水库)生态系统生态学和流域生态学研究的野外台站。他认为数据积累是构建流域生态环境保护科学理论和技术体系的基础性工作,也是生态修复的必经之路。自此开展了连续19年的监测,19年对了解一条河的生态系统而言还远远不够,尽管这可能已经是中国科学家对一条河所做的最长时间的监测。

为了理解三峡生态系统,蔡庆华、他的同事和学生们已经进行了连续19年的观测和记录。每天三次,他们驾驶着一只铁皮小船,到位于河弯处里的取样点采集水样、记录数据,乘面包车或渔船在另一些采样点进行每周、每个月、每个季度或每年一次的采样。这些采样点分布在神农架幽暗的森林和水电站林立鳞次栉比的香溪河上,分布在钢筋水泥的公路桥梁和古老的、晃悠悠的吊桥下,分布在垃圾遍地的城镇旁边,并从那里向香溪河汇入长江的河口地区延伸,一直延伸到距离三峡大坝所在的三斗坪只有一公里远的水库湖面上。

从香溪河口至库尾50多公里,分布着20多个取样点。一次例行的月采,每一处采样点,取3个断面采集藻类,5个断面采集动物。他们掀起石头,小心翼翼地用一个圆形瓶盖扣住底栖生物附着的地方,刷掉其他部分,然后把瓶盖下的部分刷进水盆,统计其形态和数量。或是用索伯网采集水底底栖生物。这需要穿着橡胶长裤站到深水中。

破解三峡库区蓝藻水华难题

2003年6月三峡水库蓄水之后,部分支流库湾多次暴发严重的藻类水华。2008年6月,蓝藻水华大规模暴发。“三峡地区春夏季节的温度、光照和营养条件都适合藻类大量繁殖,以前因长江干支流水流较急,浮游生物无法聚集,水库蓄水后水流变缓,水库淹没的土壤养分释放出来,再加上周边污染物排放,藻类水华就发生了”蔡庆华介绍,在香溪河库湾的多年观测和模拟研究发现,如果三峡水库水位每天下降30—50厘米,就可以有效抑制藻类水华。

这种以水位调度来减缓库湾富营养化问题的方法逐渐被三峡集团认可并采用,并在此基础上调整成“人工潮汐”方案——白天藻类光合作用活跃时,增加下泄流量、加大支流和库区水体交换、增加对藻类繁殖的扰动,夜晚则减少下泄流量蓄水发电。研究表明,坝前水位降低50厘米,香溪河、大宁河和乌江河口水位也会有明显变化,可以有效抑制藻类水华。2010年成功实现175米试验性蓄水后,三峡水库有了足够调蓄空间,库区很少再发生大规模藻类水华。

时间也是一条河流。蔡庆华带领的团队为后来的学者能够溯流而上留下地标。数据必须积累够久够多,才能有效地帮助人们理解一个流域生态系统。这个系统不但包含了世界上最大的水库和支流的关系,还包括水体和陆地的关系。

来源:《人民日报》 2018-08-17 14版

编辑:郝晓伟

 

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