科学探索|河口海藻养殖场可显著降低氮浓度并防止环境污染河口海藻养殖场可显著降低氮

在 7 月出版的《自然通讯生物学》期刊上，特拉维夫大学和加州大学伯克利分校的研究团队提出了一个新模型，即在河口建立的海藻养殖场能够显著降低氮浓度，并防止河口与海洋环境受到污染。作为研究的一部分，其在距离公海数百米的亚历山大河河口位置，搭建了一座大型的石莼（Ulva sp）海藻农场模型。

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石莼是一种绿色大型藻类（图自：Meiron Zollmann）
之所以选择亚历山大河，是因为来自上游田地与城镇的氮污染物都会通过它排入地中海。而实验选用的模型数据，则是在持续两年多的受控栽培研究期间收集的。
研究人员解释称：氮肥是农业所必须的一种肥料，但它也有一些附加的环境代价。因为氮会在海洋中随机扩散，并对各种生态系统造成破坏。

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研究配图 - 1：模型描述示意图
正因如此，包括地中海在内的许多地区，都需要严格遵循相关国际公约。而为了降低水体中的氮浓度，各地政府都承担了高额的治理成本。
好消息是，在波特环境与地球科学学院的 Alexander Golberg 教授与特拉维夫大学工程学院教授 Alexander Liberzon 的联合监督下，博士生 Meiron Zollmann 带领完成了这项新研究。

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研究配图 - 2：模拟产量、固氮与最终环境氮水平的敏感性图示
此外加州大学伯克利分校机械工程学院的 Boris RUbinsky 教授也参与了这项研究合作，相关论文已经发表在 7 月出版的《自然通讯生物学》（Nature Communications Biology）期刊上。
在题为《集约化大型藻类培养与海洋固氮的多尺度建模》一文中，Golberg 教授解释称 —— 这项实验旨在研究水产养殖的基本过程、同时兼顾固氮新技术的开发。

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研究配图 - 3：海藻养殖场年均产量 / 固氮量的对比
【科学探索|河口海藻养殖场可显著降低氮浓度并防止环境污染】研究团队称，他们正在开发与海中培养海藻的技术，以抵消污染并提取蛋白质和淀粉等物质，为陆地农业生产提供海洋替代品。
结果表明，若参照该模型在河口处养殖海藻，可有效达到生物中和固氮（防扩散）以符合环保标准的效果。

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研究配图 - 4：14 天养殖期内，不同季节的氮动态。
更棒的是，通过这种方式，研究人员实际上打造出了一套具有显著生态和经济价值的“天然净化设施”，因为海藻本身也是一种能够供人类消费使用的生物质资源。
研究人员补充道，数学模型可预测海藻农场的产量，并将海藻产量和化学成分与河口的的氮浓度联系起来。

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研究配图 - 5：氮动态沿 14 天培养期的模拟值
对于政府机构来说，这套模型还使得他们能够预估海洋水产养殖的影响，以及大型海藻养殖场的最终产品。
在数学理论的支撑下，我们得以对大型农场进行调节，并尽最大限度地提升环境效益，比如蛋白质的需求量。