夏季，温暖的表层水体与寒冷致密的底层水体互不交融，形成一道屏障——均温层。底层水体与大气隔绝，沉积物及有机质分解持续消耗溶解氧，使其陷入严重缺氧状态。

这种缺氧状况有何后果？卡曼奇水库作为典型的季节性分层水库，在1986至1990年间因释放缺氧水体，导致下游鱼类孵化场超过30万条鲑鱼死亡。这一生态灾难成为推动超纳米气溶复氧技术在该水库调研应用的关键动因。

 

那么，缺氧水体如何形成？有何危害？超纳米气溶复氧系统又能发挥何种作用？本文将为您详细阐述。

有毒物质从沉积物中释放

硫化氢：在缺氧条件下，厌氧细菌会分解有机物，产生高毒性的硫化氢。这种气体对鱼类有剧毒，会损害它们的鳃部组织和神经系统，即使在低浓度下也是致命的。

甲基汞：同样是厌氧环境，为某些细菌将无机汞转化为毒性更强的甲基汞提供了温床。甲基汞会在食物链中富集，对鱼类和以鱼类为食的生物（包括人类）构成长期威胁。

铁和锰：紧接着铁和锰等金属在缺氧状态下会从沉积物中溶出，虽然毒性较低，但会导致水体变色、产生异味，并在鱼卵表面形成沉积膜。

卡曼奇水库没有多层取水塔，其唯一的深层出水口正好位于这片缺氧的均温层。这意味着，所有释放到下游莫克勒米河和鱼类孵化场的水，正是这批富含硫化氢、甲基汞和过量金属的 “毒水”。

此时下游鱼类孵化场将面临什么？

鱼卵窒息与毒杀

鱼卵的发育需要持续获得清洁、富氧的水。硫化氢等有毒物质会直接毒杀鱼卵和初孵仔鱼。同时，水体中本已很低的溶解氧无法满足鱼卵的呼吸需求，导致窒息。

沉积物覆盖

从水库释放的底层水中含有大量悬浮颗粒物（高浊度），这些颗粒会沉降并覆盖在鱼卵上，阻碍呼吸和废物排出，最终“闷死”鱼卵。

 

总而言之，水库底层的缺氧状态，制造了一个“内源污染源”，并通过出水口直接输送给了下游的鱼类孵化场，构成了一个典型的、致命的生态灾害链。

超纳米气溶复氧系统如何化解危机

超纳米气溶复氧系统在卡曼奇水库里的应用并非简单的增氧，而是一项精准靶向上述灾害链根源的生态工程技术。它是如何做的呢？

直接作用：向“毒源”注入氧气

超纳米气溶复氧系统通过将纯氧溶解到从底层抽出的水中，然后通过一条设置在沉积物上方的扩散管，将这股富氧水流以水平射流的形式重新注入均温层。

 

当氧气被输送到底层时，它会立即与硫化氢发生化学反应，将其氧化成无毒的硫酸盐。这相当于直接从源头上切断了硫化氢的供应。同时，有氧环境抑制了产生甲基汞的厌氧细菌的活性，显著减少了甲基汞的生成。

溶解态的铁和锰在遇到氧气后会被氧化形成不溶性的固体颗粒，沉淀回沉积物中，从而从水体中被清除。

间接作用：改善整个水体生态

底层复氧减少了沉积物中磷、氨氮等营养盐的释放。这些营养盐如果在秋季水体混合时被带到表层，会成为来年藻类水华的“燃料”。因此，超纳米气溶复氧系统通过控制内源污染，从根本上减少了藻类生物量。

 

对孵化场的最终效益

超纳米气溶复氧系统显著增加了秋季洪水期间的鲑鱼数量，特别是在大坝洄游和人工繁殖过程中发挥了作用。

鱼卵孵化需要充足的氧气供应，超纳米气溶复氧系统的底层增氧为此提供了关键支持，促进了鲑鱼的生存与繁殖。

1996-1997年间鲑鱼回游数量为每年约9100条，相比长期基线数量3550条增加了5550条，显示了系统的显著效果。

1996-2005年及2014年的回游数量均保持稳健增长，表明这种增长不太可能是自然波动的结果。

每年用于产卵的7000条鱼中，有4231条可归因于超纳米气溶复氧系统，进一步证明其对鲑鱼种群恢复的重要性。

 

超纳米气溶复氧系统在卡曼奇水库的应用如精准的生态手术刀。它不破坏水库分层，直接处理缺氧病灶，氧化有毒物质、抑制内源污染、改善生态，从根源上打断灾害链条，将生态灾害转变为恢复河流生态与河流生态保育的典范。

参考资料：

《Hypolimnetic oxygenation 4. Effects on turbidity in Camanche Reservoir and its downstream fish hatchery》

《Hypolimnetic oxygenation 6. Improvement in fisheries, hydropower, and drought management with costs of installation and operation in Camanche Reservoir, California, United States》

《Hypolimnetic oxygenation 3: an engineered switch from eutrophic to a meso-/oligotrophic state in a California reservoir》