問道太湖
—記中科院太湖湖泊生態(tài)系統(tǒng)研究站
| 來源:轉(zhuǎn)載 中國科學報【字號:大 中 小】
太湖的冬季陰冷而潮濕,卻擋不住絡繹不絕的學習、考察團。江蘇省江都水利工程管理處就湖泊水生態(tài)系統(tǒng)的觀測及研究專程赴中國科學院太湖湖泊生態(tài)系統(tǒng)研究站(以下簡稱太湖站)取經(jīng)。
揚帆起航
太湖位于世界著名湖群之一 —長江中下游湖群的下游,是我國第三大淡水湖泊。流域面積3.7萬平方公里,人口密度集中。這里河網(wǎng)密布,有140 多條河流出入,水滯留時間300天左右。隨著全球氣候變化和區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展,水域生態(tài)環(huán)境急劇變化,已成為社會發(fā)展的嚴重問題。
隸屬于中國科學院南京地理與湖泊研究所(以下簡稱南京地湖所)的太湖站1987年建立。創(chuàng)建時,太湖站一無土地,二無資金;此外太湖已經(jīng)有了一個位于蘇州東山鎮(zhèn)的東太湖水體農(nóng)業(yè)試驗站。時任南京地湖所所長屠清瑛執(zhí)意堅持籌建太湖站新站址。原因有二:第一,湖泊學的基礎(chǔ)理論研究需要更加深入、扎實,需要長期的定位研究提供系統(tǒng)的科學數(shù)據(jù)支撐和環(huán)境演變規(guī)律的觀測;第二,所內(nèi)的學科發(fā)展需要一個新的生長空間,為培養(yǎng)青年人才創(chuàng)建一個基地;同時為開展國際合作研究搭建一個更好的活動平臺。
為了選擇一個能夠容納湖泊水文氣象、水生生態(tài)系統(tǒng)和湖泊沉積過程規(guī)律試驗等研究的生態(tài)站的站址,在圍繞太湖周邊一共進行了八九次實地考察后,太湖站最終定在了無錫市濱湖區(qū)吳塘村。太湖站就這樣揚帆起航了。
高南新自1988年在吳塘村開始任村長,他見證了太湖站的成長。
“他們來了以后,對我們太湖水的研究,對無錫市貢獻很大。”每天都看見科研人員下湖采樣的高南新打心眼里敬佩。
“這里的人員素質(zhì)很高。我和季江接觸最多,他既開車又開船,一點架子也沒有,什么東西都和村里商量著辦?!备吣闲滤f的季江是太湖站常務副站長。作為副站長,他不僅承擔了繁重的監(jiān)測采樣任務,還擔負著多項后勤工作,保障了太湖站的正常運行。
雖然當?shù)乩习傩找呀?jīng)滿意太湖站所做的工作,但從最初建站的屠清瑛到太湖站站長秦伯強都一致認為太湖站的生命力在于在學科發(fā)展中有一席之地—即在基礎(chǔ)研究和理論方面有所建樹。太湖站從1990年開始基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的觀測,確立了以湖泊生態(tài)環(huán)境為主的研究方向,真正進入湖沼研究基礎(chǔ)零積累階段。
“那時他們還是很有眼光的,給太湖站定位就是長期定位研究,以機理與過程為主?!鼻夭畯娬f。
當時,我國正處于改革開放初期,長江三角洲地區(qū)經(jīng)濟很活躍,但污染嚴重,水體逐漸開始出現(xiàn)富營養(yǎng)化。在相關(guān)部門還未意識到問題的時候,太湖站已經(jīng)開始積累資料,走在了前面。
“科學院的重大轉(zhuǎn)型項目給了我們2000萬元,我們圍繞四個方向做:一是從歷史的角度探尋太湖富營養(yǎng)化背景;二是太湖底泥攪動是太湖的內(nèi)源污染;三是藍藻水華問題;四是怎么實現(xiàn)控制生態(tài)恢復。”作為項目主管的秦伯強和武漢水生植物研究所研究員謝平就這四個方向還組織了專題、出版了相關(guān)文集,對太湖水污染問題做了系統(tǒng)性總結(jié)。
2007年太湖水危機爆發(fā),積累的材料被大量引用,并且在太湖生態(tài)恢復上又得以施展拳腳,太湖站在國內(nèi)國外慢慢有了影響。
“無論是管理部門還是科研單位都知道我們,無論是學科建設(shè)還是生產(chǎn)應用,我們都有了一定基礎(chǔ)?!鼻夭畯姼吲d地說。
給太湖治“病”
2007年5月底,太湖無錫流域暴發(fā)的藍藻水華,導致近百萬市民家中自來水無法飲用。成為2007年影響民生的十件大事之一,太湖水環(huán)境問題被推至焦點。
太湖站組織了物理、水生生物、地球化學、環(huán)境方面的專家深入到湖泊里面進行野外大尺度的探索性研究。
“我們每年的大事就是聯(lián)合觀測。物理學、化學、生物學專業(yè)人員一起工作,多學科交叉也成了我們所的主要工作特色?!?/span> 南京地湖所研究員朱廣偉主攻營養(yǎng)鹽的化學過程,他希望和秦伯強的水動力物理過程結(jié)合起來。
“國外理論沒有可以拿來用的。我們主要用物理、地球化學等方法。如果我們努力下去,應該能作出一些貢獻?!鼻夭畯姺浅?隙?。
目前,太湖站構(gòu)建了遙感、自動監(jiān)測和人工巡測空地一體化的監(jiān)測網(wǎng)絡,為太湖藍藻水華的預測預警提供了技術(shù)支撐,牢牢將藍藻的生長態(tài)勢掌握,并通過數(shù)據(jù)中心平臺,每周兩次向江蘇省太湖水污染防治辦公室提交《太湖水污染及藍藻預警半周報》。
目前,太湖站正在四個方面開展研究工作。
在物理湖泊學領(lǐng)域主要從事太湖平原河網(wǎng)地區(qū)的大型淺水湖泊的湖流、波浪等水動力過程的數(shù)值模擬,淺水湖泊的水下光場特征研究以及風對浪、流的影響,水下光場受風、浪、流、水華等的影響機制研究。
在湖泊界面環(huán)境化學領(lǐng)域,主要開展湖泊沉積的環(huán)境記錄、沉積物內(nèi)源污染規(guī)律、生態(tài)疏浚等工作;進行大氣污染對湖泊的貢獻、淺水湖泊對全球碳循環(huán)的貢獻等研究。
在湖泊生物生態(tài)學方向,主要從事大型淺水湖泊的生態(tài)系統(tǒng)演替規(guī)律研究、藍藻水華暴發(fā)機制研究、生態(tài)漁業(yè)研究、湖泊健康生態(tài)系統(tǒng)的評估與保護理論研究等。
在湖泊生態(tài)修復的理論與技術(shù)研究主要從事湖泊富營養(yǎng)化控制、藍藻水華防治、生態(tài)修復等方面的理論和技術(shù)研究。
湖泊科研的“服務區(qū)”
在太湖站的來訪登記本上,先后有北京大學、河海大學、南京大學、東南大學40多家研究機構(gòu)、大學的有關(guān)專家在太湖站從事科研考察和學術(shù)活動。太湖站也與20多個國家和地區(qū)的學者建立了合作關(guān)系。為什么太湖站吸引了眾多相關(guān)領(lǐng)域的專家前來呢?
在秦伯強看來,太湖站像個“服務區(qū)”,“只要是作太湖研究的,想來都可以來,我們給科研人員提供服務和便利,現(xiàn)在我們的床位也比以往多了”。
近兩年,太湖站多的不僅是床位,太湖站還擁有了一艘價值300萬元的科考船?!拔覀兲岢鲂枰凰掖鳛榭蒲性O(shè)施,3個月后中科院就批準了,最近已驗收完畢?!鼻夭畯娬f,這艘船讓科研人員“下湖”的安全指數(shù)提高了不少。
目前,太湖站擁有4000平方米的實驗室、生活和會議用房,建有標準氣象觀測場,3D高梯度觀測鐵塔和2.7萬平方米的生態(tài)圍欄實驗區(qū),配備了水化學實驗室、生物培養(yǎng)室、水動力—生態(tài)模擬實驗室,還有多普勒三維流速儀、凱氏定氮儀等各類儀器設(shè)備。
科學家們在這里能開展水體生境試驗 、大水面生態(tài)漁業(yè)試驗 、生態(tài)修復試驗、氣象與小氣候觀測。
作為國際湖泊生態(tài)觀測網(wǎng)絡的成員,太湖站已經(jīng)初步實現(xiàn)了無線、自動、高頻率水質(zhì)自動觀測。
太湖站小記
太湖站第一套無線自動觀測系統(tǒng)
從地圖上看,太湖像一位將軍,而太湖站在扼咽鎖喉處,走水路離黿頭渚不遠。太湖站新站落址梅梁灣東山處,在湖邊,沿著湖岸線蜿蜒成瘦長型月牙形概貌,與往常所見的四四方方的野外臺站概貌不同。太湖站里的公寓、會議室和餐廳在一個連體的兩棟樓里,實驗樓則被在院子的最深處。湖風濕氣厚重,公寓的墻皮掉了多半,沒掉的也泛著黃黑的霉斑。
太湖站副站長季江是南京人,黑瘦黑瘦,一口南京片兒。他是站里的常務副站長,工作內(nèi)容之一是負責科研之外的一切雜事,他也是站里野外實驗的“船老大”,由于長年在水里作業(yè),他的開船水平很高。他很自豪曾經(jīng)在海拔200多米的地方也開過船,地湖所早年作湖泊調(diào)查,他隨隊跑遍了大江南北。每天早晨吃飯的時候,季江已經(jīng)一身薄汗坐在桌邊喝粥,他定是早晨尋湖回來。有時他不在,可能是圍著湖作大圈巡視。季江的宿舍里放了不下十個雀巢速溶咖啡的空玻璃瓶,他說這是近兩年養(yǎng)成的習慣,開車開船都帶著,累了來一口提提神。他把自己獲證書的復印件拷貝給記者,他說,最自豪的事情是江蘇省長居然記得他的名字。為了太湖站的工作,平時他很少回到南京,很少顧及家里的事,即使回來,也是來去匆匆。就是女兒考大學,他也只請假10天。妻子生病也他只是抽空回家看看,安慰幾句而已。
研究人員經(jīng)常一大早就開始下湖忙活。許海博士是其中之一,湖邊作業(yè)使得他的臉和胳膊被曬得黑亮。他長期在野外發(fā)現(xiàn)很多自然現(xiàn)象,回去做機理,不斷驗證。這次他在太湖邊布置大桶實驗,起初設(shè)想很好。第一次做實驗時,風平浪靜,大桶擺得整齊又好看。他發(fā)現(xiàn)泵很小抽不上來水,就去市場買泵。很快他就接到電話,說大桶都被打翻了。他又花了5000元買了繩子,將大桶五花大綁。結(jié)果第二天一場大風浪還是將桶打翻了。
“我們的桶是在造船廠造的,湖浪把固定繩子打掉了,柱子也打彎了。”誰能想到平均深度才兩米的太湖居然有這么大的威力。
許海嘆了口氣,說自己最近比較倒霉?!拔业牟赡嗥鞯舻剿铮瑳]法干活,第二天又請人寄了過來。結(jié)果有個盆又被我掉到湖里去了。第二天桶翻了,重新借了一個;瓢、梯子又掉了,借了個鉤子結(jié)果鉤子又掉下去了。第二天一看,桶少了一個,蓋子也掉了一個。遇上一場風浪,所有的蓋子都掉下去了。我還是請了一個漁民幫我打撈?!北緛碇皇莻€小實驗,現(xiàn)在卻做成一個大工程了。
太湖站人漸漸多起來。有位女老師吸引了我的注意。她瘦高個兒又清秀,坐在角落里安靜地吃飯,有時會和身邊的學生交流幾句。她叫史小麗,在這邊布置實驗藻類觀測。每個月她會來這邊看看實驗進展。不過在她走后的第二天,太湖又起了風浪,她的實驗被打壞了4個有機玻璃桶。學生站在堤壩上大吼:“老天呀,別刮了!”隨后幾天,他們撤走了所有實驗設(shè)備,因為要拿回去重新改造。
《中國科學報》 (2015-01-05 第8版 平臺)