在2011年夏秋兩季，一股綠色的藍綠藻潮覆蓋了伊利湖西部盆地的230平方英里。這種藻類“大量繁殖”使水中毒素，使水生生物窒息缺氧，給俄亥俄州托萊多市的水處理廠造成負擔，並威脅到俄亥俄州價值115億美元的旅遊業。
就規模和濃度而言，這次藻類大量繁殖打破了伊利湖的記錄。一篇發表在《美國國家科學院院刊》上的論文中，一組科學家表示，由於氣候變化，這些藻類大量繁殖在下個世紀可能會成為常態。
這次藻類大量繁殖始於2011年7月15日。研究小組負責人，現在在卡內基科學研究所全球生態學系擔任環境科學家的安娜·米卡拉克說，到9月份，很明顯這是有記錄以來最大的一次。
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米卡拉克說：“很明顯，這與我們以往見過的任何情況都不同。”當高濃度的營養物質（如氮和磷）進入水道並長時間停留時，就會產生藻類大量繁殖。俗稱藍綠藻的藍藻，以磷和氮的河流為食，這些河流通常來自植物肥料、糞便、汙水、商業洗滌劑和工業廢物。
水迴圈不暢和溫暖的氣溫會促使藍藻在營養豐富的水域中茁壯成長。2011年，異常嚴重的春雨將大量磷肥衝入伊利湖西部盆地。米卡拉克說，那個夏天，來自莫米河支流的水沒有像往常一樣與底特律河的水混合，導致水迴圈不良。富含營養的水沒有流出西部盆地，藻類得以大量繁殖。
科學家們透過測量水中藍藻的體積以及美國宇航局的衛星影像，確定了藻類大量繁殖的創紀錄影響。研究人員使用12種氣候變化模型得出結論，該地區強降水，加上該地區變暖和風速減弱，將意味著該地區藻類大量繁殖會更多。
在2011年的藻類大量繁殖期間，對肝臟有毒的微囊藻藍藻的體積達到世界衛生組織指導方針的224倍。隨著藻類大量繁殖變得更加普遍，預計會增加影響神經系統的魚腥藻毒素。藻類還會堵塞船用發動機並阻礙捕魚。
大沼澤的耕作
俄亥俄州的印第安原住民將現在的俄亥俄州西北部和密歇根州東南部地區稱為“大黑沼澤”——一片沼澤溼地。早期的拓荒者能夠疏浚土地，將其變成今天富饒的生產區。俄亥俄州環境委員會農業專案主任喬·洛根說，玉米和大豆在該地區占主導地位，近年來這兩種商品的價格居高不下，鼓勵農民繼續播種更多的行。
洛根說：“農民有強烈的經濟利益來最大限度地提高生產力。”
洛根說，在田地表面之下，是穿孔管道網路，它們將土壤中多餘的水抽出並送到富含磷的湖泊中。
在1970年代之前，伊利湖西部盆地的磷徑流主要來自市政汙水和工業，1969年在俄亥俄州蒂芬的海德堡大學創立國家水質研究中心的戴維·貝克說。他說，到1980年，農業徑流中的磷幾乎是市政來源的兩倍。
模式也發生了變化。雖然市政汙染源的排放量在全年趨於穩定，但農業徑流在春季隨著雨水使河流和小溪膨脹而急劇增加。
自1990年代以來，溶解磷從農業徑流中大幅增加，在1981年至2008年間，農業磷與市政磷的比例為3比1。
貝克說：“自1975年我們開始監測以來，2011年的春季負荷是我們見過的最大的。”這種增長破壞了透過與加拿大達成的協議以及對《大湖水質協議》的修正案來減少市政磷的成功。
具有諷刺意味的是，免耕農業，一種旨在透過不降低土壤質量來改善環境的做法，反而有助於將氮輸送到湖中。磷肥在土壤表面上，而不是被挖入土壤中。
俄亥俄州正在制定監管肥料的法案
密歇根大學的大氣科學家、該研究的合著者艾莉森·施泰納說，研究藻類大量繁殖和氣候變化的專案是在有記錄的藻類大量繁殖之前進行的。
施泰納說：“我們確實做好了充分的準備來解決這個問題的綜合性質。”該小組包括一位地理空間統計學家、一位水徑流建模師和研究土地利用變化的經濟學家。
米卡拉克說，儘管伊利湖水域的未來黯淡，但仍有空間找到互惠互利的解決方案來緩解這個問題。雨水沖刷磷不僅對湖泊不利，而且對農民來說也是浪費金錢，因此減少徑流的努力將有助於環境和農業經濟。
洛根說，俄亥俄州的州機構也在尋求立法解決方案，以更好地控制農業徑流。一項法案草案已經起草，該法案將修改農業汙染法，授權自然資源部部長指定某些“受災”流域，這將需要實施流域管理計劃。它還將要求使用肥料的農民獲得州農業部的認證。
施泰納認為，儘管大部分磷徑流來自農田，但減少肥料並不是解決這個問題的最佳方案。
她說：“我認為這是一個容易得出的結論。” “但問題比這複雜得多。”
施泰納說，需要做的是更好地向農民傳達降雨變化的資訊，並更好地瞭解適應措施。
卡內基研究所的米卡拉克對此表示贊同。
米卡拉克說：“其中一個重要資訊是，這是一個複雜的系統。” “過於短視地只關注一個因素顯然不是全部情況。”
經環境與能源出版有限責任公司許可，轉載自《氣候連線》。www.eenews.net，202-628-6500