近50年的水质监测结果显示，已从“受关注的大湖地区”名单中移除的该区域在水质方面有所改善，但仍面临一些挑战

《Journal of Great Lakes Research》：Nearly 50 years of water quality monitoring shows improvements and remaining challenges for a delisted Great Lakes Area of Concern

塞文松湾（Great Lakes）近50年水质变化研究，基于1973-2020年多站点数据，应用GAMM、PCA等方法分析总磷、叶绿素a、透明度及水温趋势。结果显示总磷和叶绿素a显著下降，透明度增加，水温整体上升，但存在站点特异性差异。治理措施有效缓解富营养化，但气候变化可能加剧藻类生长，需针对性管理策略。

　　Severn Sound，位于休伦湖，是加拿大一侧的一个特殊区域，其历史和生态变化反映了人类活动、自然因素以及全球环境变化对水体质量的深远影响。作为一个曾经被列为“关注区域”（Area of Concern, AOC）的水体，Severn Sound在1987年因富营养化和栖息地丧失而被识别为AOC，但在2003年成功移除该标签，成为九个被移除的AOC之一。这一转变不仅标志着生态恢复的成就，也为研究长期水体质量变化提供了宝贵的机会。研究者利用了自1973年以来的连续水体质量数据，结合多种统计方法，揭示了不同采样点之间水体质量的差异以及时间上的变化趋势。

Severn Sound的面积约为130平方公里，属于休伦湖东南部的乔治亚湾区域。由于其相对较浅的水深（3至20米）以及来自农业和城市径流的大量输入，该区域对富营养化和栖息地退化特别敏感。水文流域支持约11万人的常住人口和约30万人的季节性人口，其中农田占据了约270平方公里的面积。自然覆盖在流域中占据主导地位，但农业和城市发展也占据了相当大的比例，成为营养物质输入的主要来源。自1960年代中期以来，该地区经历了严重的藻类生长问题，这影响了鱼类栖息地和休闲活动，如游泳。1987年，根据加拿大与美国之间的《大湖水质协定》（GLWQA），Severn Sound被列为AOC，并被指定为六个有益使用损害（BUIs）之一，包括富营养化、鱼类和野生动物种群退化、栖息地损失、限制鱼类和野生动物的消费、美学退化以及限制疏浚活动。

为了解决这些问题，制定了一项修复行动计划（RAP），旨在改善污水处理厂效率、升级私人污水处理系统、减少暴雨径流输入、缓解农业污染源、减少侵蚀源、限制来自海洋活动的营养和污染物输入、保护和改善鱼类和野生动物，并防止污染。其中，减少营养物质是核心措施，特别是磷，被认为是主要的营养问题。研究显示，从流域到污水处理厂的总磷负荷估计为每年约15,000公斤，而来自污水处理厂的磷负荷为11,000公斤，私人系统为6,000公斤，暴雨径流为4,000公斤。这些措施的实施带来了显著的改善，最终使Severn Sound在2003年成为第二个被移除AOC标签的区域。

然而，水体质量的变化并不总是直接由这些修复措施引起。研究发现，某些水体质量参数的变化可能与外来物种的引入有关，特别是贝类（如贻贝）的影响。这些物种在1990年代初首次出现在休伦湖，它们通过高效的过滤作用显著降低了水体中的浮游植物生物量，并提高了水体透明度。尽管这些变化在1990年代初已经显现，但由于缺乏连续的长期调查数据，研究人员只能推测这些物种对水体质量变化的贡献。此外，气候变化的影响也逐渐显现，水温的上升可能促进有害藻类的生长，尤其是在像P1这样的采样点，其较高的营养物质含量和水温使其更容易受到气候变化的负面影响。

研究团队使用了多种统计方法，包括广义可加混合模型（GAMM），来分析1973年至2020年间四个海湾的水体质量变化。这些方法帮助识别了不同时间点的变化模式，例如营养物质减少措施实施前后的变化，以及外来物种入侵前后的影响。研究发现，不同采样点之间存在显著的水体质量差异，这可能是由于水文形态和流域特征的不同所导致。例如，P1站点的水体质量变化更为显著，这可能与其靠近近岸区域、水深较浅以及周边存在多个污水处理厂有关。这些污水处理厂的升级改造显著减少了营养物质的排放，从而影响了P1的水体质量变化趋势。

研究还发现，尽管总体上营养物质负荷有所减少，但某些参数如总氮（TN）和总硝酸盐与亚硝酸盐（TNN）却呈现出上升趋势。这可能与农业用地的使用方式变化有关，例如行作物面积的增加，以及污水处理厂对氮的去除效率。然而，值得注意的是，尽管氮磷比值显示氮的限制作用较为罕见，但生物可利用的氮形式（如TNN）的增加可能影响藻类群落的组成，特别是可能导致产生微囊藻毒素的微囊藻（Microcystis aeruginosa）种群的增加。这种趋势对水体生态系统的健康构成了潜在威胁，尤其是在P1这样的高营养负荷区域。

水温的变化同样值得关注。尽管总体趋势显示水温有所上升，但不同采样点的水温变化并不一致。P1站点的水温上升尤为明显，这可能与其与开放水域的混合程度较低有关，使其更容易受到空气温度变化的影响。然而，水温的增加也可能促进有害藻类的生长，尤其是在某些区域，如P1，其较高的营养物质和水温使得藻类繁殖的条件更为有利。这种现象不仅影响水体的生态健康，还可能对水质管理提出新的挑战。

研究还发现，尽管长期的水体质量监测计划提供了丰富的数据，但某些参数（如氯ophyll a）的数据收集在2008年后中断，这限制了对这些变化的全面分析。因此，未来的监测工作需要考虑数据的连续性，以更准确地评估水体质量的变化趋势。此外，研究强调了在不同区域实施针对性管理策略的重要性，因为即使地理位置相近，各个海湾的水体质量状况也存在显著差异。这种差异可能源于水文特征、人类活动强度以及自然环境的变化。

总之，Severn Sound的案例表明，长期水体质量监测和综合管理措施对于改善水体生态系统至关重要。虽然富营养化问题已经得到缓解，但气候变化带来的水温上升可能再次引发藻类繁殖问题。因此，未来的研究和管理应更加关注这些变化，以确保水体质量的持续改善和生态系统的稳定。此外，监测和数据收集的持续性对于理解水体质量的动态变化和评估管理措施的有效性同样重要。通过这些努力，可以更好地保护和管理这一重要的水体生态系统。