入侵双壳类引起的碳酸盐系统扰动威胁钙受限流域的饮用水安全

《Environmental Science & Technology》：Carbonate-System Perturbation by Invasive Bivalves Threatens Drinking-Water Security in Calcium-Limited Catchments

　　

摘要

入侵性双壳类生态系统工程师对饮用水安全构成了一种未被充分认识到的威胁。在新西兰怀卡托河，自 2023 年入侵以来，Corbicula fluminea（亚洲蚬）迅速建立种群，通过生物成因 CaCO₃ 固定（约 14 ± 14 吨天^–1（2024–2025））使溶解钙减少约 24%，低于历史基准，同时通过分解代谢 NH₄⁺/HCO₃^– 排泄使碱度升高约 15–20%。停留时间质量平衡得出流域尺度种群密度为 370 ± 323 个个体 m^–2，与独立田野调查（557 ± 435 个个体 m^–2）一致。在 20 年的水处理厂 (WTP) 运行记录中，砷去除效率随 Ca²⁺ 增加而增加，随碱度增加而降低，确定 Ca²⁺ 为主要控制因素，碱度为混凝化学的负协变量。在 2024 年长达一个月的异常期间，五个下游 WTP 的出厂水砷含量突破了 0.01 mg L^–1 的最大可接受值，监测厂的砷含量上升了 6.4 倍，尽管增加了明矾投加量，而进水砷含量保持季节性，表明在碱度背景上升的情况下，选择性 Ca²⁺ 消耗导致了混凝失效。当上游水电站水库（τ > 6 天，卡赖罗$\bar{\mathrm{a}}$湖）出现热分层和流量衰减时，会产生次要威胁，蚬类介导的沉积物缺氧将还原态 As³⁺ mobilize 至进水口。随着 C. fluminea 在全球范围内扩散，生物碳酸盐系统扰动威胁着钙限制流域的饮用水安全。