文| John Butcher
昆山杜克大学环境科学副教授顾传辉博士正在研究河流净化氮污染（造成“赤潮”的元凶）的能力，以期利用河流本身的自然净化潜力促进近海的生态环境保护。
顾传辉博士认为河流自身拥有改善水质的能力，而这项能力可以为人类所用。他已经开始了一项为期四年的研究，聚焦于河道沉积物中的微生物对河流氮污染水平的影响。
昆山杜克大学环境科学副教授顾传辉博士正在实地调查
顾传辉博士表示：“这项研究旨在了解河流除氮的自然潜力，通过提升这种潜力，减轻氮污染问题。”
合成肥料在农业中的使用导致氮从土壤中进入河流，随后被带到海湾和河口，引发有毒藻华，也就是常说的“赤潮”。这些藻华消耗水中氧气，阻挡水下鱼类和植物接触阳光，且这些藻类一旦死亡，会形成有毒且腐烂的绿色或红色浮渣漂浮在海面上，进一步耗尽水中氧气。
这个过程被称为 “富营养化”，现在已成为常见的生态灾害。顾传辉博士认为，藻华导致海洋生物因缺氧而死亡，从而产生了“死亡区”，并且从河口向近海海域扩散，影响了捕鱼和捕虾业。
河流去氮的自然能力可能是解决水体富营养化问题的突破口：“这项研究结果将具有非常重要的意义，它将揭示潮汐河流可以在多大程度上防止沿海海域富营养化。”
顾传辉博士的研究将聚焦于如何利用河流自然的反硝化过程来防止此类环境破坏。
有毒藻华（亦称“赤潮”）可造成严重的环境破坏
他评价道：“一条拥有河岸上大量原生植物和无渠道的天然河道的健康河流，应具有很大吸收氮的潜力，而不会把氮送往下游。”
河流去氮的原理来自于其下方和两侧的薄薄一层沉积物，它们是无数微生物的家园，而这些微生物通过反硝化作用除氮。河流水位的变化（如海洋潮汐）会驱动水流通过这层沉积物。由于缺乏氧气，沉积物中的微生物转而利用硝态氮进行呼吸，在这个过程中把硝酸盐转化为氮气。
通过这项研究，顾传辉博士希望能够更好地了解这一生态过程，包括哪些因素会影响反硝化作用程度。这项研究将提供潮汐河流在多大程度上能够防止近海水体富营养化的证据。”
目前研究处于起步阶段。聚焦于黄河三角洲地区，团队成员将在20多个试验点使用水压计（小井）测量河流和沉积物之间的水交换率。在这个过程中，他们将使用实时传感器和数据记录器测量水质，定期采集河水和沉积物样本，以量化不同时间和地点的反硝化潜力。
顾传辉博士表示：“研究至少需要收集横跨两年的数据，用于确定所选择的试验点是否是地下水及地表水相互作用和硝酸盐去除的热点或冷点区域，以及这些条件如何随时间而变化。”
顾传辉博士计划利用这些数据建模，用模型预测反硝化的热点区域和冷点区域，并据此制作一张地图。
顾传辉博士与团队成员在试验点工作，该项目目前设有20多个试验点
他表示：“研究结果将用于指导制定减轻富营养化的最佳河流管理和恢复的措施。”具体而言，研究团队可能会建议不要采取渠道化密封河床等做法，因为这些做法可能会阻止反硝化作用；同时会鼓励采取一些积极措施，如在河岸边植树、允许自然洪水进入洪泛区等，这些都会有助于促进反硝化作用。落入河流的树叶和树枝中的碳会刺激微生物更快地反硝化，而洪泛区则为这一进程提供了更广阔的作用区域。
在完成这项研究之前还有很长的路要走，但下一步已经遥遥在望。顾传辉博士希望扩大研究范围，研究地下水及地表水之间相互作用对磷、金属和微塑料等其他污染物的影响。
他表示：“这些污染物就像氮一样威胁着我们的近海海域。了解这些污染物从潮汐河流向河口的传输机制对保护近海生态环境具有重大意义。”
