水庫蓄水保障了我們的飲用水供應。良好的水質至關重要，但氣候變遷卻對其構成嚴重威脅。應用科學與藝術大學（UFZ）的研究團隊在哈爾茨山脈拉普博德水壩進行的一項模型研究中，展示了氣候相關的森林損失（例如森林火災造成的損失）如何影響德國最大飲用水水庫集水區的水質。科學家在《水研究》期刊上警告稱，氣候變遷的此類間接後果是一個被嚴重低估的問題。
熱浪、乾旱、洪水、森林火災——氣候變遷的後果正在加劇，並改變我們的環境。哈茨山東部拉普博德水壩集水區的景觀就是一個鮮明的例子。它是德國最大的飲用水水庫，為約2015萬人提供飲用水。 2020年至50年間的長期乾旱削弱了哈茨山區的樹木族群，導致樹皮甲蟲等害蟲得以蔓延。這進一步加劇了乾旱的影響：樹木遭受進一步的損害，並在很短的時間內死亡。 「拉普博德水壩集水區以針葉林（主要是雲杉）為特徵，在過去四年中失去了超過XNUMX%的森林，」UFZ水文學家兼主要作者邁克爾·羅德教授說道。 “大規模的森林損失正在迅速蔓延，而且非常劇烈。這對飲用水水庫來說並非沒有影響。”
森林在水循環中扮演重要角色：它們過濾水源，結合營養物質，因此對維持良好的水質至關重要。水壩中營養物質（例如氮或磷化合物）含量越少，飲用水處理效果越好。 「這樣一來，藻類的滋生就會越少，水廠的飲用水處理也更具成本效益，所需工作量也更少，」UFZ湖泊研究員兼合著者卡斯滕·林克博士解釋。 「因此，水保護區的營養管理至關重要。長期以來，林業與水資源管理緊密結合的理念促進了拉普博德大壩集水區大片森林的開發，這在近幾十年來起到了至關重要的作用。」哈爾茨地區東部森林砍伐的快速發展，正在引起大壩和水廠運營商的極大擔憂。
UFZ團隊利用這項發展機遇，在其模型研究中探討了氣候引發的森林砍伐對水壩水質的影響。他們使用了陸地環境觀測站（TERENO）環境觀測網絡的數據，UFZ及其位於哈茨山脈/德國中部平原的觀測站參與了這個網絡。 「我們能夠獲取跨越十年的環境數據，這為我們提供了一個可靠的資料庫，」UFZ水文學家、該研究的主要作者孔祥振博士說道。為了預測未來的氣候變化，團隊使用了國際ISIMIP（跨部門影響模型比對專案）的數據。 「我們首先將這些數據輸入一個模型，模擬氣候引發的對集水區營養平衡的影響，」孔祥振博士解釋。 “然後將所得數據輸入水壩生態系統模型，這使我們能夠確定不同森林砍伐情景對2035年預測水質的影響。”
拉普博德大壩的水源來自三個不同的集水區，其中兩個集水區也納入了研究範圍。孔教授說：「哈塞爾集水區以農業為主，而拉普博德集水區則以森林為主——至少在雲杉林死亡之前是這樣。」 這兩個集水區的水在流入大型拉普博德大壩之前，都會被築壩並暫時儲存在一處濱水區。由於農業活動的影響，哈塞爾濱水區的水質營養成分顯著高於拉普博德濱水區。孔教授表示：「我們可以證明，如果拉普博德濱水區的森林損失率預計高達80%，那麼在短短85年內，溶解磷濃度將增加120%，氮濃度將增加15%以上。因此，拉普博德濱水區的營養狀況將幾乎與哈塞爾濱水區相當。」例如，這導致拉普博德濱水區的營養狀況將幾乎與哈塞爾濱水區相當。」例如，這導致拉普德濱水庫的營養狀況將幾乎與哈塞爾濱水區相當。」例如，這導致拉普綠藻多了80%。這些結果表明，飲用水管理的各個層面都需要調整。 「在水庫集水區，應比以前進一步減少營養物質的投入，進一步推進已啟動的抗旱樹種再造林項目，並應根據即將到來的發展情況，調整供水系統，採用選擇性取水策略，」羅德說。
拉普博德大壩的研究結果也適用於類似地區的其他大壩集水區。 「作為氣候變遷間接後果的森林損失對大壩水質的影響，比氣候變遷的直接影響（例如水溫升高）更大。其影響程度實際上令我們感到驚訝，」孔祥振總結道。
原始出版物：
Xiangzhen Kong、Salman Ghaffar、Maria Determann、Kurt Friese、Seifeddine Jomaa、Chenxi Mi、Tom Shatwell、Karsten Rinke、Michael Rode：森林砍伐導致水庫水質惡化，凸顯了全球變化的間接影響。 《水研究》221 (2022): https://doi.org/10.1016/j.watres.2022.118721
Pingback：木屑生物反應器去除廢水中的藥物和硝酸鹽 - Pugnalom