在2011年夏秋两季，一股绿色的蓝绿藻潮覆盖了伊利湖西部盆地的230平方英里。这种藻类“大量繁殖”使水中毒素，使水生生物窒息缺氧，给俄亥俄州托莱多市的水处理厂造成负担，并威胁到俄亥俄州价值115亿美元的旅游业。
就规模和浓度而言，这次藻类大量繁殖打破了伊利湖的记录。一篇发表在《美国国家科学院院刊》上的论文中，一组科学家表示，由于气候变化，这些藻类大量繁殖在下个世纪可能会成为常态。
这次藻类大量繁殖始于2011年7月15日。研究小组负责人，现在在卡内基科学研究所全球生态学系担任环境科学家的安娜·米卡拉克说，到9月份，很明显这是有记录以来最大的一次。
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米卡拉克说：“很明显，这与我们以往见过的任何情况都不同。”当高浓度的营养物质（如氮和磷）进入水道并长时间停留时，就会产生藻类大量繁殖。俗称蓝绿藻的蓝藻，以磷和氮的河流为食，这些河流通常来自植物肥料、粪便、污水、商业洗涤剂和工业废物。
水循环不畅和温暖的气温会促使蓝藻在营养丰富的水域中茁壮成长。2011年，异常严重的春雨将大量磷肥冲入伊利湖西部盆地。米卡拉克说，那个夏天，来自莫米河支流的水没有像往常一样与底特律河的水混合，导致水循环不良。富含营养的水没有流出西部盆地，藻类得以大量繁殖。
科学家们通过测量水中蓝藻的体积以及美国宇航局的卫星图像，确定了藻类大量繁殖的创纪录影响。研究人员使用12种气候变化模型得出结论，该地区强降水，加上该地区变暖和风速减弱，将意味着该地区藻类大量繁殖会更多。
在2011年的藻类大量繁殖期间，对肝脏有毒的微囊藻蓝藻的体积达到世界卫生组织指导方针的224倍。随着藻类大量繁殖变得更加普遍，预计会增加影响神经系统的鱼腥藻毒素。藻类还会堵塞船用发动机并阻碍捕鱼。
大沼泽的耕作
俄亥俄州的印第安原住民将现在的俄亥俄州西北部和密歇根州东南部地区称为“大黑沼泽”——一片沼泽湿地。早期的拓荒者能够疏浚土地，将其变成今天富饶的生产区。俄亥俄州环境委员会农业项目主任乔·洛根说，玉米和大豆在该地区占主导地位，近年来这两种商品的价格居高不下，鼓励农民继续播种更多的行。
洛根说：“农民有强烈的经济利益来最大限度地提高生产力。”
洛根说，在田地表面之下，是穿孔管道网络，它们将土壤中多余的水抽出并送到富含磷的湖泊中。
在1970年代之前，伊利湖西部盆地的磷径流主要来自市政污水和工业，1969年在俄亥俄州蒂芬的海德堡大学创立国家水质研究中心的戴维·贝克说。他说，到1980年，农业径流中的磷几乎是市政来源的两倍。
模式也发生了变化。虽然市政污染源的排放量在全年趋于稳定，但农业径流在春季随着雨水使河流和小溪膨胀而急剧增加。
自1990年代以来，溶解磷从农业径流中大幅增加，在1981年至2008年间，农业磷与市政磷的比例为3比1。
贝克说：“自1975年我们开始监测以来，2011年的春季负荷是我们见过的最大的。”这种增长破坏了通过与加拿大达成的协议以及对《大湖水质协议》的修正案来减少市政磷的成功。
具有讽刺意味的是，免耕农业，一种旨在通过不降低土壤质量来改善环境的做法，反而有助于将氮输送到湖中。磷肥在土壤表面上，而不是被挖入土壤中。
俄亥俄州正在制定监管肥料的法案
密歇根大学的大气科学家、该研究的合著者艾莉森·施泰纳说，研究藻类大量繁殖和气候变化的项目是在有记录的藻类大量繁殖之前进行的。
施泰纳说：“我们确实做好了充分的准备来解决这个问题的综合性质。”该小组包括一位地理空间统计学家、一位水径流建模师和研究土地利用变化的经济学家。
米卡拉克说，尽管伊利湖水域的未来黯淡，但仍有空间找到互惠互利的解决方案来缓解这个问题。雨水冲刷磷不仅对湖泊不利，而且对农民来说也是浪费金钱，因此减少径流的努力将有助于环境和农业经济。
洛根说，俄亥俄州的州机构也在寻求立法解决方案，以更好地控制农业径流。一项法案草案已经起草，该法案将修改农业污染法，授权自然资源部部长指定某些“受灾”流域，这将需要实施流域管理计划。它还将要求使用肥料的农民获得州农业部的认证。
施泰纳认为，尽管大部分磷径流来自农田，但减少肥料并不是解决这个问题的最佳方案。
她说：“我认为这是一个容易得出的结论。” “但问题比这复杂得多。”
施泰纳说，需要做的是更好地向农民传达降雨变化的信息，并更好地了解适应措施。
卡内基研究所的米卡拉克对此表示赞同。
米卡拉克说：“其中一个重要信息是，这是一个复杂的系统。” “过于短视地只关注一个因素显然不是全部情况。”
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