位于加利福尼亞州的克利爾湖(Clear Lake)是北美的重點(diǎn)監(jiān)控湖泊之一，這里的有害藻華問題十分嚴(yán)重。為了更好地了解導(dǎo)致湖中藻類大量繁殖的原因，來自洛杉磯南加州大學(xué)和南加州海岸水研究所(SCCWRP)的研究人員選擇了賽萊默YSI品牌的產(chǎn)品，其可監(jiān)測(cè)湖泊捕獲水深、水質(zhì)和水溫等數(shù)據(jù)，為研究人員提供高分辨率藻華數(shù)據(jù)。

雖然藻類植物是地球上綠色生命的起源，它們所釋放的氧氣占大氣含氧量的50%左右，但當(dāng)這些藻類不受控制地生長時(shí)，就會(huì)形成有害藻華，對(duì)地表水質(zhì)造成嚴(yán)重威脅。從影響飲用水的口感和氣味，到產(chǎn)生可能使動(dòng)物和人類生病的毒素，有害藻華的影響范圍很廣。

有很多種藻類植物會(huì)產(chǎn)生毒素，每種藻類都能適應(yīng)不同的環(huán)境條件，生命力十分頑強(qiáng)。造成有害藻華的原因例如水體中營養(yǎng)物質(zhì)過多，尤其是氮和磷。此外，氣候變化導(dǎo)致的溫度升高也為產(chǎn)生毒素的藻類生長提供了條件。

在研究克利爾湖有害藻華問題上，遭遇重重挑戰(zhàn)

克利爾湖是加州最大的淡水湖之一，面積達(dá)27.4平方公里。它大約有250萬年的歷史，也是北美最古老的湖泊之一。有害藻華是克利爾湖社區(qū)最為關(guān)心的問題之一，因?yàn)橛?8家飲用水公司以該湖為水源，向4萬多居民供水。

科學(xué)家們知道，這里出現(xiàn)有害藻華可能是溫度和富營養(yǎng)化的結(jié)果，富營養(yǎng)化就是含有營養(yǎng)元素的肥料流入湖中，導(dǎo)致植物和藻類過度生長。研究人員想要對(duì)藻華有深入的了解，但無奈離散樣本提供的數(shù)據(jù)有限，而且克利爾湖由三個(gè)湖叉組成，特征各異，情況比較復(fù)雜。

雖然離散樣本提供了該湖在特定位置、特定時(shí)間的重要信息，但研究人員還需要了解湖泊的物理結(jié)構(gòu)和不同水深處（水柱）的變化情況對(duì)藻華的影響。

使用創(chuàng)新技術(shù)展開新研究

最近在克利爾湖進(jìn)行的一項(xiàng)研究項(xiàng)目旨在利用賽萊默的YSI技術(shù)來解決其中的一些挑戰(zhàn)。其中的一個(gè)關(guān)鍵目標(biāo)是將有關(guān)水柱和環(huán)境參數(shù)的新數(shù)據(jù)與從離散水樣中收集到的其他數(shù)據(jù)聯(lián)系起來。

該項(xiàng)目的研究員、南加州大學(xué)的David Caron博士寫道：“如果我們能通過空間和時(shí)間將這些不同的信息聯(lián)系在一起，就能得到關(guān)于克利爾湖中浮游生物的物種演替和營養(yǎng)互作的一手信息。"

克利爾湖的面積如此之大，要將整個(gè)湖的數(shù)據(jù)全部聯(lián)系起來并不容易，但這對(duì)于了解導(dǎo)致藻華和毒素的生物過程又是至關(guān)重要的。該研究還旨在幫助研究人員先確定從哪里收集離散樣本，這個(gè)過程耗費(fèi)的成本比較大。

研究人員與賽萊默通力合作，使用YSI 綜合解決方案對(duì)湖泊的有害藻華進(jìn)行測(cè)繪，形成高分辨率的水質(zhì)、水流和水深圖。同時(shí)應(yīng)用 YSI的EXO平臺(tái), 是一種智能、野外應(yīng)用的水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

從兩個(gè)不同尺度對(duì)湖水展開研究

研究人員進(jìn)行這項(xiàng)研究是為了從兩個(gè)截然不同的空間尺度上對(duì)湖泊進(jìn)行監(jiān)測(cè)。第一個(gè)尺度是沿著克利爾湖的三個(gè)湖叉的主軸進(jìn)行，以掌握湖水的整體特征。第二個(gè)尺度是對(duì)下湖叉海灣的一部分進(jìn)行高分辨率測(cè)繪，目的是詳細(xì)了解藍(lán)綠藻（藍(lán)藻）及其毒素的分布情況。

研究過程中配備 YSI EXO1探測(cè)器, 帶有用于測(cè)量電導(dǎo)率/溫度、藻類總數(shù)、溶解氧和pH值的傳感器。當(dāng)航行器在不同深度垂直移動(dòng)時(shí)，得到的測(cè)量數(shù)據(jù)可用于構(gòu)建2D水柱圖。

對(duì)克利爾湖有了全新的了解

賽萊默旗下品牌YSI提供的解決方案，讓研究人員對(duì)該湖的水柱結(jié)構(gòu)有了更好的了解，可以就導(dǎo)致湖中出現(xiàn)有害藻華的因素提出可檢驗(yàn)的假設(shè)。

在全湖范圍內(nèi)獲得的數(shù)據(jù)還給出了關(guān)于在何處以及如何利用有限資源來選取采樣點(diǎn)的重要信息。之后的任務(wù)是將這些數(shù)據(jù)添加到數(shù)據(jù)集中，以便進(jìn)一步了解水質(zhì)與克利爾湖藻華之間的關(guān)系。