日益加剧的人类活动为河口和海岸带输入过量营养物质，由此引发的水体富营养化和缺氧已成为亟待治理的环境问题。传统的治理方案主要在陆地实施，旨在从源头上减少营养物质排放。然而，陆地措施控制污染尤其是非点源污染（如大气沉降、地表径流）存在诸多技术和经济成本上的制约，这些缺陷限制了仅依靠陆地措施来控制营养盐排放的成效，因此研究人员提出一种兼具生态与经济效益的补充治理方案–养殖滤食性贝类。

    贝类（如蚝、贻贝、蛤蜊等）能够滤食水体中的浮游生物、生物碎屑等颗粒物，从而减缓富营养化。研究人员已在全球多个河口海湾评估并证明了小规模贝类养殖能有效移除水体营养物质，提出可扩大贝类养殖规模来加速治理水体富营养化问题。然而，目前对大规模贝类养殖方案的前景评估大多是将观测或模拟的小空间范围贝类养殖对营养盐的移除效率直接放大到更大的空间尺度，这种“升尺度”估算方式忽视了贝类滤食活动与河口生态系统响应之间复杂的交互作用，也未考虑贝类养殖的生态效应随养殖地点、规模、密度等发生非线性变化以及营养物质随海流的输运所产生的动态影响。此外，大规模贝类养殖方案在减缓缺氧上的效益还未见评估。

    基于此，港科大海洋动力学和模拟专项研究团队（https://odmp.ust.hk）以珠江口及其近岸海域为例，构建物理-生态-蚝养殖耦合数值模型（图1-2），研究和量化贝类养殖治理河口海岸带富营养化和缺氧的效率，探索其背后机理。珠江口受河流输入大量营养盐和陆源有机物质影响，水体富营养化严重，夏季水体底层缺氧频发。同时，珠江口蚝养殖历史悠久，目前养殖面积约140 km2，约占全国蚝养殖面积的10%（2019中国渔业统计年鉴）。因此，探索蚝养殖减缓珠江口富营养化和缺氧现象的可行性有其生态治理需求和现实基础。相关研究成果已发表于Environmental Science & Technology (https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.0c06616) 。

研究亮点

 1. 蚝养殖降低底层耗氧而减小缺氧规模：蚝滤食活动直接减少了水体耗氧有机质，同时减少了经由有机质矿化释放回水体的营养盐以及这部分营养盐被浮游植物再次利用而生成的有机质，最终降低了底泥沉积物矿化耗氧量，从而减缓底层水体缺氧（图3）。

 2. 养殖地点、密度和面积影响蚝养殖减缓缺氧的效益：蚝养殖场设置于珠江口海岸带低氧水域的上层水体时（如图2“W”、“E”位置），减缓缺氧的效益最大，且随蚝养殖密度（单位面积蚝养殖数量）增加，减缓缺氧的效益增加，但蚝的生长速率会因食物限制加强而变慢，预示着蚝养殖密度须折衷权衡其生态效益（减缓缺氧）和经济效益（蚝生长积累肉质）。在缺氧区的上游进行蚝养殖虽能移除水体营养物质，但对减缓缺氧的效益较低，且其效益会进一步随养殖密度或面积的增加而减少，这是源于蚝排泄的无机营养盐可随海流输送至下游缺氧区被浮游植物再次利用生成新的耗氧有机质。

 3. 蚝养殖vs减少河流氮磷营养盐输入对减小缺氧规模的效果：珠江口海岸带养殖10至200 km2的蚝可减小10%至78%的缺氧体积，相当于减少10%至60%的河流输入氮磷营养盐所能减小的缺氧体积。在空间分布上，蚝养殖带来的缺氧减缓效益主要集中在养殖场周边水域，对其下游缺氧现象的治理效益相对较低，而减少河流营养盐输入会更均匀地减小整个珠江口海岸带的缺氧区域。

4. 对治理河口海岸带富营养化和缺氧的启示：本研究模拟验证了蚝养殖可减轻水体富营养化，减小缺氧规模，揭示其治理效益取决于养殖地点、养殖密度和面积，且与该生态系统的水动力环流和生物地球化学特征紧密相关，在优化养殖方案来治理水体富营养化和缺氧时须综合考虑以上因素。