河口海藻养殖场可显著降低氮浓度并防止环境污染

石莼是一种绿色大型藻类（图自：Meiron Zollmann）

之所以选择亚历山大河，是因为来自上游田地与城镇的氮污染物都会通过它排入地中海。而实验选用的模型数据，则是在持续两年多的受控栽培研究期间收集的。

研究人员解释称：氮肥是农业所必须的一种肥料，但它也有一些附加的环境代价。因为氮会在海洋中随机扩散，并对各种生态系统造成破坏。

研究配图 – 1：模型描述示意图

正因如此，包括地中海在内的许多地区，都需要严格遵循相关国际公约。而为了降低水体中的氮浓度，各地政府都承担了高额的治理成本。

好消息是，在波特环境与地球科学学院的 Alexander Golberg 教授与特拉维夫大学工程学院教授 Alexander Liberzon 的联合监督下，博士生 Meiron Zollmann 带领完成了这项新研究。

研究配图 – 2：模拟产量、固氮与最终环境氮水平的敏感性图示

此外加州大学伯克利分校机械工程学院的 Boris RUbinsky 教授也参与了这项研究合作，相关论文已经发表在 7 月出版的《自然通讯生物学》（Nature Communications Biology）期刊上。

在题为《集约化大型藻类培养与海洋固氮的多尺度建模》一文中，Golberg 教授解释称 —— 这项实验旨在研究水产养殖的基本过程、同时兼顾固氮新技术的开发。

研究配图 – 3：海藻养殖场年均产量 / 固氮量的对比

研究团队称，他们正在开发与海中培养海藻的技术，以抵消污染并提取蛋白质和淀粉等物质，为陆地农业生产提供海洋替代品。

结果表明，若参照该模型在河口处养殖海藻，可有效达到生物中和固氮（防扩散）以符合环保标准的效果。

研究配图 – 4：14 天养殖期内，不同季节的氮动态。

更棒的是，通过这种方式，研究人员实际上打造出了一套具有显著生态和经济价值的“天然净化设施”，因为海藻本身也是一种能够供人类消费使用的生物质资源。

研究人员补充道，数学模型可预测海藻农场的产量，并将海藻产量和化学成分与河口的的氮浓度联系起来。

研究配图 – 5：氮动态沿 14 天培养期的模拟值

对于政府机构来说，这套模型还使得他们能够预估海洋水产养殖的影响，以及大型海藻养殖场的最终产品。

在数学理论的支撑下，我们得以对大型农场进行调节，并尽最大限度地提升环境效益，比如蛋白质的需求量。

研究配图 – 6：农场在稀释环境中的 100 个链式反应

Liberzon 教授表示：随着整个世界向着绿色能源迈进，海藻有望成为一个重要的来源。但在此之前，从未有一个农场对此提出过科学的技术验证。

虽然尚不知晓一座巨大的海藻农场会对海洋环境产生怎样的影响，但此举仍算得上是从屋外菜园向无尽的工业化农场过渡。

研究配图 – 7：研究方法流程图

这套研究模型已经提供了一些答案，同时向决策者们证明了这样的固氮农场是环保且有利可图的。此外我们可以想象得更加长远，比如如何更好地提升绿色能源的利用率。