野火威胁水质的时间可长达火灾发生后八年

一项新研究于6月23日发表在《自然-通讯：地球与环境》（Nature Communications Earth & Environment）杂志上，该研究分析了美国西部500多个流域的水质，是首个针对野火后水质的大规模评估。

该研究由科罗拉多大学博尔德分校环境科学合作研究所（CIRES）的科学家领导。

“我们试图观察整个美国西部野火后水质的显著趋势，以帮助为水资源管理策略提供信息，从而为野火影响做好准备，”主要作者、前科罗拉多大学博尔德分校及西部水资源评估项目博士生卡莉·布鲁克（Carli Brucker）说道。

结果显示，有机碳、磷、氮和沉积物等污染物可在火灾发生后长达八年内使水质恶化。水资源管理者可以利用这些数据来规划未来，并在野火发生时做出适当响应。

CIRES研究员兼西部水资源评估中心主任本·利夫内（Ben Livneh）是这项研究的首席研究员和合著者。他的大部分研究专注于大陆尺度的水文学或水资源供应。当他意识到可以采用相同方法来理解水质的大尺度趋势时，他兴奋地测试了该方法。

“已经有大量工作，例如国家气候评估和国际气候变化专门委员会，讨论了全球水资源供应的变化，”土木、环境与建筑工程系副教授利夫内说。“但是这些评估指出了在大陆尺度背景下水质评估方面的空白，而像我这样的物理水文学研究者思考大陆尺度的挑战已有一段时间。”

研究人员早已知道，火灾灰烬和土壤破坏会导致水质下降。然而，过去的研究很大程度上仅限于州和市级研究——城市和城镇在大型火灾后测试当地溪流和河流的水质。

在这项新研究中，团队分析了来自500个站点的超过10万个水样：一半来自被烧毁的流域，一半来自未被烧毁的流域。他们测量了每个样品的有机碳、氮、磷、沉积物含量以及浑浊度（混浊程度）。

为了解野火驱动的影响，团队建立了数据驱动模型，以测量每个流域在野火前后污染物的变化程度。最后一步，他们汇总数据以找出每个野火前后年份在受火灾流域的平均值，然后将这些数据与未受火灾流域进行比较。

结果显示，流域在野火后的恢复时间比先前研究发现的时间更长。有机碳、磷和浑浊度在灾后第一至五年内显著升高。氮和沉积物在灾后长达八年内显示出显著增加。野火驱动的影响在森林覆盖率更高的地区更为严重。

“可能需要两年，甚至长达八年时间，影响才会完全显现，”利夫内说。“有时可能是延迟效应，这意味着影响并非全部立即发生，或者有时需要一场足够大的风暴来调动残留的污染物。”

研究中的每个流域受到的影响各不相同。这可能与火灾发生的地点有关——靠近河流的火灾会比上游的火灾影响更严重。不同的土壤、植被和天气也会改变每个流域的影响，使得未来规划变得困难。

“沉积速率存在巨大的变异性，”现为顾问的布鲁克说。“一些溪流在野火后完全没有沉积物，而另一些的沉积物量高达原来的2000倍。”

尽管各流域存在差异，但该研究提供了具体数字，为整个美国西部的水资源管理者提供了洞见。研究人员希望这些结果能为未来的规划工作提供更好指导，以增强应对野火的恢复能力。

“我希望提供具体数字对水资源管理者非常有影响力，”布鲁克说。“你不能仅凭普遍担忧来资助恢复力改进项目。水资源管理者需要真实的数字进行规划，而这正是我们所提供的，”布鲁克说。