【生物環境】處處可見的藻華（algae bloom）是因為過量施肥？或者其他？

■伊利湖最近因為發生了嚴重的藻華狀態，使得位於俄亥俄州的Toledo市因為藍綠菌微囊藻（cyanobacteria ）Microcystis 所產生的毒素，市長被迫在數週前要求市民不得飲用自來水。

撰文｜葉綠舒

學過美國地理的朋友應該都知道五大湖吧！筆者當年就對五大湖印象深刻，後來才知道，原來五大湖的湖水深淺各不相同。

其中伊利湖（Lake Erie，左圖深藍色部分）是五大湖中水最淺的一個湖，平均水深只有18公尺，而西岸的水尤其淺。最近因為發生了嚴重的藻華狀態，使得位於俄亥俄州的Toledo市（位於伊利湖最西邊的尖角上）因為藍綠菌微囊藻（cyanobacteria ）Microcystis 所產生的毒素，市長被迫在數週前要求市民不得飲用自來水。

但是，這樣的狀況其實在美國發生的頻率愈來愈高。去年在Toledo市附近的一個小城也因為同樣的理由必需要求市民改喝礦泉水。

有些人可能會想：為何不能把微囊藻的毒素去掉就好了呢？原來，被微囊藻污染的水，不能經由煮沸將毒素除掉--毒素不怕熱，而微囊藻會因為加熱煮沸而死亡，釋放更多的毒素到水中；要除掉毒素必需要加入化學藥劑以及使用活性炭才能去掉毒素，整個過程非常的昂貴。因此，一旦水中的微囊藻濃度超標，除了叫大家喝礦泉水之外別無他法。

而這些微囊藻又怎麼會大量繁殖呢？原來是因為湖裡面的有機磷含量過高，使得微囊藻大量繁殖。過去，在伊利湖周邊的城市，為了解決有機磷排放的問題，已經規定洗潔精、洗衣粉等家用清潔劑不得使用含磷的產品；而這項措施使得排入伊利湖的有機磷減少了三分之二。原本以為這樣應該就可以不必再煩心藻華的問題，但是伊利湖附近的農場卻為附近的居民帶來了另一個問題：過量施肥。

原來，農場習慣在前一年的秋天、冬天或當年春天在作物尚未種植之前，先在田地裡施肥（應該是稱為基肥），這樣農作物種下去以後，就會有足夠的養分。可是這樣的施肥法，使得大部分的肥料（氮與磷）都隨著雨水流到附近的河流，以及湖泊--對於Toledo附近的居民來說，就是伊利湖。

估計農夫施放的肥料（主要是氮與磷），大約有60%都流走了；為什麼氮與磷會這麼容易流走呢？

原來，土壤顆粒的主要成分是矽酸鋁（Al2Si2O5·(OH)4），而矽酸鋁帶負電，造成陽離子容易吸附；但是植物能吸收的氮與磷的形式是硝酸根（NO3-）與磷酸根（PO4-3），這些都是帶負電的離子，當然與土壤顆粒同性相斥。於是造成氮與磷在土壤中很容易流失，而這兩種礦物質的缺乏，也是最容易影響到農作物產量的原因。

因此，農夫主要施放的肥料也以氮與磷為主。可是，放得愈多，隨著雨水流到附近的河川、湖泊的就愈多；氮與磷濃度上昇後，藻華就出現了。

事實上，伊利湖並不是唯一有藻華問題的湖泊。在美國本土50州，都有藻華的問題。包括家庭廢水中的清潔劑中的有機磷、農田施肥後隨灌溉水、雨水流出的氮與磷、牧場處理過的動物污水中的氮與磷，都使得河流與湖泊中的氮與磷濃度居高不下。

藻華如果繼續發展下去，附近的生物也會因為缺乏光線、養分、氧氣等原因而死亡，使得附近的水體成為「死亡水域」（Dead zone）。死亡水域並不只有發生在淡水水域，近海也經常發生。在美國，今年（2014）密西西比河口的死亡海域約有一萬四千平方公里，大約是康乃狄克州（Connecticut）那麼大；而去年（2013）則有麻省（Massachusetts）那麼大（大約是二萬七千平方公里）。

類似的狀況在巴西與中國也年年出現。但是，回頭看現在在美國的俄亥俄州，由於圍繞在伊利湖周圍的居民都已經改用不含磷的家用清潔劑多年，使得農場成為眾矢之的。

但是，要讓農夫改變他的習慣很不容易。在美國國家廣播電台（NPR）的一篇報導中，幾位受訪的農場場主都不認為自己有過量施肥。而且他們在過去十年也已經將肥料的使用量降低了。

是否應該對於肥料的使用，以及牧場污水的處理的技術，進行更進一步的研究呢？相信應該已經有相關的專家在進行這方面的研究，只是，在問題真正解決之前，恐怕這件事在美國，年年還有得吵。

參考文獻：8/8/2014. David Biello. Deadly Algae Are Everywhere, Thanks to Agriculture

--
本文感謝慈濟大學生命科學系 葉綠舒老師教學網站提供。