朱廣偉：還清澈于湖泊

本刊記者 石芳芳

在古今中外的文人眼中，湖泊總是寧靜、清澈與浪漫的化身。許多浪漫的故事發生在湖畔，許多幽美的曲子贊頌著湖泊。在現實生活中，湖泊是人們生活用水的主要來源之一，然而在環境問題日益突出的今天，湖泊也逐漸失去往日的澄澈。

為了尋回那片昔日的碧藍與寧靜，中國科學院南京地理與湖泊研究所水文與水動力研究室副主任朱廣偉及其研究團隊在湖泊科學的道路上奮力求索著，湖泊是他的戰場，還清澈于湖泊是他事業的夢想。因為有了像他一樣的科學家，湖泊與人類的和諧相處多了些保障。

科技為眼 監測太湖

太湖是中國五大淡水湖之一，自古以來便是知名的游覽勝地，同時更是當地人民的生命之水。

如今，已平靜與天空對望了數千年的太湖，卻被藍藻水華以及其生態災害困擾著。形成災害的藍藻種屬為微囊藻。每年夏天太湖藍藻瘋長，大量漂浮在湖面，覆蓋范圍可達幾百平方公里甚至上千平方公里，嚴重威脅湖泊生態系統健康和城市飲用水安全。朱廣偉說：“藍藻水華由于上浮過程快，隨風移動快，受短期強風浪擾動的影響很大，常規采樣監測方法很難捕捉到其變化規律，而高頻自動監測技術卻能在其中發揮重要的作用。”

高頻監測是如何用于湖泊生態監測的呢？

高頻自動監測技術是基于水質傳感器探測技術與信息傳輸技術為一體的水生態高頻感知技術。隨著生態系統參數傳感器技術、通訊技術和大型計算技術的發展，復雜多變的生態系統過程監測成為可能，大大拓展了生態學家對復雜生態過程的認知能力。高頻監測技術在湖泊生態系統研究中的應用，始于2004年美國威斯康辛大學鱒魚湖生態站和臺灣鴛鴦湖的探索，及在其基礎上成立的全球湖泊生態觀測網絡（GLEON）。而GLEON在成立之初，就把朱廣偉所在的太湖湖泊生態系統研究站作為重點觀測站之一。

太湖湖泊生態系統研究站位于無錫太湖之濱，成立于1988年，隸屬于中國生態系統觀測網絡（CERN）。作為我國第三大淡水湖泊，又地處我國人口密度大、經濟發展快的長三角中心，強烈的水動力擾動作用與富營養化過程交織在一起，使得太湖成為國際淺水湖沼學研究的熱點。而太湖湖泊生態系統研究站長期從事大型淺水湖泊的觀測方法、水動力過程的生態效應及藍藻水華過程等湖沼學研究，在國際上也頗有影響力，這是GLEON將太湖站作為重點站點之一的原因。

朱廣偉等人根據藍藻水華上浮過程與水動力過程和溫度分層過程密切關聯的特征，以及藍藻水華的生長和腐爛過程對水體溶解氧水平影響強烈的規律，基于GLEON的推動，于2007年10月在太湖觀測平臺上建立了第一套太湖生態高頻自動監測系統。該系統將溫度鏈、分層葉綠素和溶解氧、氣象系統等整合在一起，對太湖的溫度分層、藻類葉綠素含量、濁度、溶解氧、pH等實施10分鐘1次的高頻監測。該系統也成為后期太湖水質高頻監測網設計的工作基礎。

2007年無錫貢湖水廠暴發飲用水供水危機事件之后，為提升我國在藍藻水華及其災害監控的能力，2008年中國科學院投資4000萬元設立了“富營養化水體監測和預警技術研究與系統集成”項目，以太湖為例，開發湖泊藍藻水華的監測和災害預警技術。隨后，在“十二五”水專項太湖項目“太湖‘湖泛’與水華災害應急處置技術研究及工程示范”中，又設立了“太湖湖泛預測模型技術及湖泛災害預警平臺與示范”子課題。而朱廣偉就是這些課題中高頻自動監測技術研發方面的主要負責人。

2008年～2010年，在中國科學院重大項目等的資助下，朱廣偉及其課題組先后在太湖湖體設立了11套高頻自動監測平臺，覆蓋了西北太湖主要水華易發區，為太湖藍藻水華的準確預測預警和地方飲用水安排保障提供了監測基礎。

2010年10月，第11屆GLEON會議在太湖召開。來自世界5大洲20多個國家的100多名會員共聚太湖站，探討太湖高頻自動監測技術方面取得的經驗，分享朱廣偉等太湖站科研工作者長期觀測研究所積累的大型淺水湖泊藍藻水華機制與控制對策研究成果。

科研再出發

監測只是認知生態系統規律的第一步。揭示生態系統演替規律，滿足國家湖泊治理的實際需求，還需要有更深入的探索與研究。2008年，朱廣偉開始參與“973”項目“藍藻水華暴發對湖泊生源要素循環的影響及其生態環境效應”課題的研究。這次他所瞄準的是藍藻水華過程與大型湖泊水土界面營養鹽交換的耦合作用。他認為，太湖的藍藻水華問題自上世紀80年代開始惡化，20多年來變得越來越嚴重。從上世紀80年代的每年發生幾十平方公里，到現在的數百平方公里，從早期的夏季發生，到現在的持續時間可以從4月至12月，一年中的大多數時間都比較嚴重。藍藻水華問題愈演愈烈的原因，除了與入湖河流營養鹽污染負荷增高有關外，還與藍藻水華生態系統對水環境的反作用、系統自維持作用有密切關系。藍藻水華生態系統是如何加快水體營養鹽循環速率、加快藍藻水華的發生頻率的？這些問題對認識藍藻水華災害的機制本身，以及制定控制策略都有重要作用。

抓住大型淺水湖泊水動力擾動作用頻繁而強烈的特征，朱廣偉課題組采用水華腐爛過程的室內模擬、原位模擬、現場高頻監測和臺風過程觀測等手段，認知藍藻水華形成過程、腐爛分解過程對水—沉積物界面氮、磷的遷移轉化過程的影響，發現沉積物屬性能夠影響藍藻水華的營養鹽效應，重污染沉積物在水華堆積、腐爛過程中，同時釋放氮、磷等營養鹽，加劇藍藻水華的災害，而清潔沉積物則在其中承擔了營養鹽的匯，降低藍藻水華的生態影響。該研究成果對于評估湖泊沉積物的疏浚必要性有參考價值。

積累科研的厚度

在科研的領域，沒有“孤膽英雄”，唯有形成聚力才能使科研長久地發展下去。朱廣偉深諳此道，長期以來一直積極參與籌建湖泊生態系統動力學研究團隊。除了為團隊建設出力、忙于自己的科研工作之外，朱廣偉還不斷拓展著自己的科研視野。他與美國北卡大學海洋研究所有害藍藻生態學家Hans Paerl教授、田納西大學微生物系有毒藻類分子生態學家Steven Wilhelm教授、紐約州立大學森林與環境學院藻毒素分析專家Gregory Boyer教授、新西蘭Waikato大學湖泊修復專家David Hamilton教授、芬蘭皮海湖研究所Anne Venten?博士、赫爾辛基大學環境學院Leena Nurminen博士等保持著長期合作關系。

目前，在中國科學院國際合作重點項目的資助下，他正在開展太湖、芬蘭皮海湖湖泊富營養化對氣候變化的響應對比研究。在美國基金委項目的資助下，他與Hans Paerl教授等正在開展太湖有害藍藻受人類活動和氣候變化雙重影響的規律研究。他認為：“搞基礎研究，必須走出去，請進來，加強國際合作。自然科學規律研究沒有國界，特別是生態環境領域，西方國家已經積累了大量經驗，但我們巨大的人口和經濟發展壓力卻是全世界獨一無二的。合作共贏是加快科學規律認知，更快解決我們生態問題的一條捷徑。”

朱廣偉還十分注重培養研究生的國際合作能力和科研興趣。“研究生是最有活力的研究力量，在國際合作中成長快、干勁足、創新成果產出多。研究生經過五六年的成長，很快就會成為該領域的領軍人物，而教授的成長空間相對有限。因此，不能只把國際合作和交流的主體局限于已經成名成家的教授，而是提倡教授牽線、研究生紡織，教授指路、研究生探索的國際合作交流模式。”

中國科學院院長白春禮在視察太湖站時，欣然題下了“面向國家需求、發展湖泊科學”幾個字。這幾個字概括了朱廣偉和其團隊長期以來一直在做的，以及未來還要繼續的事業。并不是每個人都擁有改變世界的力量，然而當許多抱有信仰執著攀行的人們聚力推動時，這種改變卻有可能發生。朱廣偉正在自己的領域里努力著，他相信終有一日，“上下天光，一碧萬頃”的和諧美景將出現在每一片水澤處，這便是他科研的意義。