奥基乔比湖是佛罗里达州最大的湖泊，也是美国东南部第二大湖泊。在过去的二十年里，湖中出现了大量的蓝绿藻(微囊藻)，并被冲进了附近的城市河口，造成了严重的环境和公共卫生问题。
来自工业、农业和城市发展的过量营养物质——尤其是氮和磷——是世界范围内有害藻华的众所周知的原因。从历史上看，奥基乔比湖只被认为是磷的损害，导致有针对性的努力，旨在减少流域农业来源的磷径流。
现在，新的研究标志着在理解和保护这一至关重要的生态系统方面迈出了开创性的一步。佛罗里达大西洋大学海港海洋学研究所的研究人员对南佛罗里达的奥基乔比湖水道进行了第一次全面采样，该水道从东海岸的圣露西河口延伸到西海岸的卡卢萨哈奇河河口。
为了确定导致最近蓝藻繁殖的原因，研究人员在奥基乔比湖水道进行了两次研究巡航，并对这些繁殖进行了三次采样。他们测量了浮游植物中的氮同位素，以确定是否与人类排泄物或肥料有关。
这项发表在《有害藻类》杂志上的研究结果表明，与奥基乔比湖的有害藻华作斗争需要同时管理磷和氮，而人类的排泄物在影响这些微囊藻华方面发挥了作用。研究结果还强调了降雨和极端降雨事件在推动这些大规模藻华方面的重要性。
城市化的河口和基西米河的无机氮水平升高，基西米河向北延伸，穿过基西米湖链进入大奥兰多地区，其水流入奥基乔比湖。此外，奥兰多不断扩大的城市化被认为是奥基乔比湖水华越来越普遍的一个因素。
“根据我们的研究结果，只关注减少磷的策略是不够的，”资深作者、FAU港口分部的研究教授布莱恩·拉普恩特博士说。“为了解决有毒的蓝藻繁殖问题，我们需要减少氮和磷的使用。管理这两种营养物质是至关重要的，因为它们的综合影响往往导致更严重和持续的有害藻华。在圣露西河和卡卢萨哈奇河流域等城市地区，人类排泄物是这些营养物质的主要来源。”
研究结果显示，奥基乔比湖的藻类状况多年来发生了重大变化。现在湖中的氮磷比、微囊藻毒素和微囊藻细胞数量都比过去几十年要高。磷含量从20世纪70年代中期的每升50微克增加到90年代末的每升100微克以上。磷的增加支持了有害的蓝藻的生长，如Dolichospermum，它们开始与其他藻类竞争。
采样时间为2018年至2021年，巡航时间为2019年和2020年。这种方法提供了在单一时间点或特定时期内整个水道的详细、统一的条件快照，而不是孤立或零星的采样。
2004- 2005年的飓风导致了水生植...(593 chars omitted)..."text-indent: 2em;">研究人员还发现，不同地点的水条件存在显著差异，影响了藻华的扩散和强度。在帕霍基码头和珊瑚角观察到最大的水华，这些地方受到人类排泄物的严重影响。
“来自佛罗里达群岛的证据显示了类似的氮富集趋势，我们的研究表明，这种变化可能正在整个流域发生，”Lapointe说。
以前，奥基乔比湖流域的水自然地向南流经大沼泽地。然而，水管理系统的改变导致了奥基乔比湖水道的建立，它定期重新引导湖水。它向东通过C-44运河进入圣露西河口，向西通过C-43运河进入卡卢萨哈奇河和河口。
“奥基乔比湖和圣露西河口的微囊藻繁殖及其毒性受到氮水平的影响，我们的研究表明氮富集正在增加。减少氮对于控制湖泊水道和下游河口的有害藻华至关重要，”该研究的合著者、FAU港口分部的助理研究教授雷切尔·布鲁顿博士说。“考虑到基西米河上游的高氮负荷，减少这些输入应该是当务之急。虽然奥基乔比湖没有像磷一样设定氮的总最大日负荷，但圣露西和卡卢萨哈奇河口有，最近对湖泊支流的计划旨在解决氮的减少问题。”
这些水华的影响取决于流域的大小和接收水域的具体条件，如水文和化学。
“在实验室里，我们通过分析水样中微囊藻和其他浮游植物的细胞浓度和色素，测量了叶绿素a、微囊藻毒素、微囊藻和其他浮游植物的数量，”合著者、FAU港口分校副教授马尔科姆·麦克法兰博士说。“我们在研究船上的水样上使用了流式细胞术，以便对活的藻类细胞进行分析，避免因保存和储存而造成的损失。”
大型湖泊、河流、河口和沿海地区越来越多地受到这些水华的影响，令人担心有害藻华及其相关毒素的日益频繁可能进一步威胁到未来的饮用水供应、娱乐活动、旅游和渔业。
Lapointe说:“这些水华不仅影响了佛罗里达州重要的水资源，而且对公众健康、环境质量和经济福祉也有全国性的影响。”“了解这些变化有助于我们应对保护水资源的挑战，并确保全国各地社区获得清洁、安全的水。”
这项研究支持了奥基乔比湖北部改善废水处理和储水的需求，包括奥基乔比湖流域恢复项目和由南佛罗里达水管理区牵头的奥基乔比湖A水库项目。
该研究的合著者是前FAU港口分部研究工程师妮可·斯托克利。
本研究由美国国家航空航天局(NASA)水资源计划(80NSSC19K1200)资助。佛罗里达海岸和人类健康中心为这项研究提供了额外的支持，该中心是在海港分支海洋研究所基金会的资助下发展起来的。
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