河流盆地的硅持留:对沿海及海洋环境生物地球化学和水生食物网的深远影响

河流的拦截调蓄和河流盆地的富营养化大大地降低了溶解态硅(DSi)向黑海和波罗的海的输入。尽管流域中的人为输入可以补偿湖泊和水库中去除的N和P,但却不能补偿DSi。看来河流径流中营养物组成(DSi:N:P比)的变化是黑海浮游植物种类构成戏剧性转变的原因。在波罗的海,DSi浓度和DSi:N比从60年代以来一直在下降,表现为春天旺发的硅藻比例下降,而鞭毛藻却增加了。这对黑海和波罗的海沿海生物地球化学循环和食物网结构的影响可能是深远的,因为它表明,随着以调蓄河水为目的的水坝建设的不断增加,河流输送的DSi的下降可能正在世界范围发生。

波罗的海河流养分运输模拟:一种大尺度途径

我们首次开发了一个集水区模型,对波罗的海流域内所有105个主要集水区的陆地-海洋养分通量同时进行了模拟。对所有这些主要集水区进行一致模拟的方法,即水通量(水文模拟)和负荷功能(排放数据)的一致处理,将促进波罗的海差别巨大的子流域之间河流养分运输的比较。河流排放的热点,如维斯瓦河、奥得河、道加瓦河或丹麦海岸,可以很容易地被展示;并且这些热点及北部集水区中相对未被干扰的河流之间的比较可为决策者指明:1)要改善波罗的海环境状况,在哪里采取补救措施最有效。2)河流养分负荷可能削减的百分比是多少。验证期内实测通量与模拟通量之间的相对差异通常很小。监测水体流量和养分通量的累积偏差(即相对偏差)[∑(模拟-实测)/∑实测×100(%)]总计为径流+8.2%,可溶性无机氮-2.4%,总氮+5.1%,可溶性无机磷+13%,总磷+19%。并且,该模型认为,现存的污染负荷汇编资料中低估了总磷点源,因为在市政府的排放负荷计算中存在着矛盾。

管理选择及对海洋生态系统的影响:评估波罗的海的未来

我们使用Nest决策支持系统中的耦合模型,评估海洋生态系统对通过各种管理选择引起的外来负荷变化的反应。模型涉及所有7个主要海盆和波罗的海的整个流域。在与赫尔辛基委员会的密切合作下,开发了一系列的未来情景,来了解改善废水处理和粪肥处理、无磷洗涤剂和较低强度的土地利用和家畜的可能作用。废水处理的改善和无磷洗涤剂在整个区域的使用,将明显地减少磷的负荷,并改善海洋环境,尤其是蓝藻细菌藻华的发生。但是,波罗的海仍是富营养的,而为了减少其它影响,必须实行大量减少氮的排放。在这些情景下只能通过强烈地改变土地利用方式来实现这一点。在最后的情景中,我们把所有农田的50%变成草地,实行高效率的废水处理和在洗涤剂中禁用磷。这将会大大地减少初级生产量和缺氧底层的扩大,增加富营养化最严重的海盆水的透明度,以及从根本上消灭蓝藻细菌藻华的大规模泛滥。