《Fire Ecology》：Post-wildfire changes to water quality: a review with implications for harmful algal blooms and reservoir resiliency
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野火对城市和自然生态系统造成严重破坏，且预计在未来气候条件下将进一步加剧。野火有可能对下游水库的健康产生长期影响。本研究旨在整合全球范围内关于野火对水库水质影响的现有文献，特别关注其对有害藻华（Harmful Algal Blooms, HABs）的影响。总体
野火对城市和自然生态系统造成严重破坏，且预计在未来气候条件下将进一步加剧。野火有可能对下游水库的健康产生长期影响。本研究旨在整合全球范围内关于野火对水库水质影响的现有文献，特别关注其对有害藻华（Harmful Algal Blooms, HABs）的影响。总体目的是全面理解野火对水生健康的影响，并识别出水库精准管理所需的关键研究空白。由于野火后流域条件的变化（主要是温度、光照和营养盐动态），受火灾影响的水体在火灾后的数月至数年内更容易发生藻华，森林地区的记录显示，受火灾水道中的藻类含量可达未燃烧区域的5至71倍，而模拟的森林水库其叶绿素a（chlorophyll-a）峰值可达模拟未燃烧对照组的3倍。藻类的变化主要归因于土壤性质的改变、营养盐负荷的增加以及由周围植被燃烧导致的光照可用性和温度的升高。影响藻类的因素可以是短期的，例如烟尘引起的光照限制以及大量营养盐和金属的涌入，也可以是长期的，例如冠层覆盖度的变化、沉积物中的遗留营养盐、周边径流以及沉积物化学性质。这些外部变化可通过改变藻华的发生时间、范围和群落组成来影响有害藻华。目前仍需要对营养盐和藻类动态进行更长期的研究，因为大多数研究仅限于监测野火发生后立即出现的藻类情况。至关重要的是，水库管理者需要预测水生生态系统如何应对更高频率和更严重的野火，以及他们的管理策略将如何进行相应调整。
本文主体部分系统梳理了野火对河流与溪流水质的多方面影响，并将其与下游水库的有害藻华（HABs）风险联系起来。以下按原文章节结构进行总结：
野火对河流与溪流水质的改变
支流河流与溪流的行为对水库系统的水化学有显著影响。流经火烧土壤的支流会向水库引入额外的营养盐负荷、颗粒有机物（POM）和溶解有机物（DOM），从而改变水库的化学性质和群落组成。受火灾影响的支流中氧气和金属的波动可能损害河流和水库鱼类的健康。河流动态的变化已被证明可引发下游水库的蓝藻水华。
营养盐
许多水库通常属于磷限制或氮限制系统，藻类对营养盐脉冲有响应，因此理解野火如何影响支流及周边流域的营养盐动态至关重要。野火主要通过两种方式改变营养盐输入：短期的大气灰烬沉降和长期的周围沉积物性质变化。灰烬成分因燃烧温度、持续时间和生态系统类型而异，主要由碳、氮、磷、钙、钾、铝、镁和铁等元素构成。对有害藻华最关键的营养盐通常是磷酸盐、硝酸盐或铵盐。火灾后河流中这些营养盐负荷增加已有充分记录。灰烬可通过大气传输或水力冲刷进入水体。火灾后河流营养盐的即时增加主要归因于烟尘和灰烬的大气输入，这种效应通常在数周至数月内恢复到背景浓度。值得注意的是，烟尘可传播数百至数千公里，影响未燃烧流域的水质。此外，由土壤性质改变、侵蚀加剧和雨水冲刷导致的营养盐（尤其是磷酸盐）输入也具有重要意义。火灾增加了土壤中可利用磷和氮的负荷。平均而言，接收水体中磷恢复到火灾前状态所需时间略长于氮，这是由于磷在土壤中的固持作用。这意味着磷限制系统可能更容易受到野火营养盐变化的长期影响。据报道，河流中磷酸盐向下游的输出量可增至基础负荷的0.3至5倍，并可持续数年。若火灾后伴随风暴，则悬浮固体、总氮和总磷浓度会显著升高。过量的营养盐输入是诱发或加剧有害藻华的最大贡献者之一。虽然来自烟尘和灰烬的大气营养盐存在时间短暂，但已与下游藻华相关联。研究表明，浅水系统对火灾后的有害藻华最为敏感。来自燃烧流域的持续性磷酸盐负荷对藻类生长有强烈影响，并可能储存在水库沉积物中，进一步加剧营养盐积累。进入系统的优势营养盐类型的变化也会影响生长的藻类种类。一项水库水质建模研究显示，模拟森林水库在火灾后叶绿素a峰值增加了3倍，且高叶绿素a水平的持续时间延长。
颗粒与溶解有机物
颗粒有机物（POM）和溶解有机物（DOM）在水库的光照可用性和营养盐循环中发挥关键作用。流经燃烧区的河流其POM浓度通常升高至未燃烧水平的3至4倍。POM输出的变化与水文学因素（主要是流量）相关性更强，而非燃烧严重程度。火灾后河流中DOM浓度的变化不一致，有的研究显示增加，有的则显示减少。野火还会改变从燃烧流域输出到河流的陆源DOM的化学组成，包括芳香族DOM增加、类富里酸、类色氨酸和类酪氨酸化合物比例上升、生物可利用性降低以及黑碳丰度增加。DOM化学组成的改变程度与燃烧严重程度相关。DOM变化在水体中的持续时间从不足一年到长达16年不等。过量DOM的输入直接影响光照可用性，减少湖泊的初级生产力。光照损失可能导致藻类和植物大量死亡，通过分解引入额外营养盐，一旦光照条件改善可能引发更大规模的藻华。此外，有机物的降解会释放有害藻毒素并消耗溶解氧，对鱼类和其他水生生物有害。DOM/POM化学组成的改变可能影响火灾后的藻类动态，某些组成成分已知可影响群落组成，使特定藻类物种繁盛而抑制其他物种。这表明野火引起的DOM改变可能导致藻类优势种的转变。
溶解氧
火灾期间河流溶解氧（DO）浓度迅速下降，最快可在灰烬输入后10分钟内观察到耗尽现象，但这些效应通常较为短暂，几天内即可恢复。DO的短期下降归因于光照限制导致的初级生产力下降、直接的POM/DOM输入以及微生物响应的变化。DO耗竭的程度与河流中燃烧严重程度相对应。轻度至中度火灾通常导致DO水平比背景值降低10-20%，而灾难性火灾则可能出现短期DO降至0 mg/L的情况。藻类生长与湖泊DO之间存在强关系，DO常被用作藻华发生或营养状态的指标。藻类影响DO水平，在藻华初期DO增加，衰亡后降低。然而，DO的变化也能影响藻类行为。例如，DO耗竭会导致藻类（通常是健康物种）大量死亡，进而释放大量营养盐，这些营养盐可被能在缺氧条件下生长的快速繁殖的有害藻类利用。缺氧可改变底栖物种的群落组成，并对鱼类造成压力、异常生长和疾病易感性增加，甚至导致大规模鱼类死亡。在氧气引发的鱼类死亡事件后的年份，蓝藻密度据报道会增加，这可能是由于鱼类分解释放了额外营养盐。
痕量金属
野火可能通过径流、沉积物侵蚀、大气沉降或因pH、氧气和温度动态变化而从现有沉积物中释放等方式，将金属带入附近水道。火灾后进入河流的侵蚀沉积物和灰烬可能含有异常水平的金属，其含量因土地利用、植被、下伏地质和燃烧严重程度而异。约57%的采样溪流在火灾后金属浓度升高。较高严重程度的火灾通常比较小规模燃烧导致溪流中痕量金属浓度更高。灰烬中常见的金属包括Mn、Fe、Zn、Pb、Cu、Al、Mg、Ca和As。灰烬颜色与不同金属类型相关，且金属组成随生态区和地质条件变化。风暴可在火灾后数月内导致金属负荷升高，部分原因是侵蚀和灰烬运输增加。若同一流域存在采矿作业，则采矿废物与富含金属的灰烬混合可能向下游输送极高水平的金属。随着时间的推移，燃烧土壤中金属浓度会下降，表明对周围流域的影响可能是短期的。某些金属浓度（特别是铁、钴、铜、锰、钼和锌）已知会影响营养盐动态、藻类生长和蓝藻毒素的产生。少量重金属可促进藻类生长，但高浓度则会损伤细胞。某些藻类对过量的铜、镍和锌敏感，其中对铜最为敏感。铁（以及Fe和Al）已知会影响磷的固定，将活性较强的磷转化为较难溶的形式，从而降低磷的总有效性。一些蓝藻（如铜绿微囊藻Microcystis aeruginosa）比其他藻类更能耐受水中的镉等重金属，这可能导致火灾后水体中群落多样性降低。
