在 7 月出版的《自然通訊生物學》期刊上，特拉維夫大學和加州大學伯克利分校的研究團隊提出了一個新模型，即在河口建立的海藻養殖場能夠顯著降低氮濃度，並防止河口與海洋環境受到污染。作為研究的一部分，其在距離公海數百米的亞歷山大河河口位置，搭建了一座大型的石蓴（Ulva sp）海藻農場模型。
石蓴是一種綠色大型藻類（圖自：Meiron Zollmann）
之所以選擇亞歷山大河，是因為來自上游田地與城鎮的氮污染物都會通過它排入地中海。而實驗選用的模型數據，則是在持續兩年多的受控栽培研究期間收集的。
研究人員解釋稱：氮肥是農業所必須的一種肥料，但它也有一些附加的環境代價。因為氮會在海洋中隨機擴散，並對各種生態系統造成破壞。
研究配圖 – 1：模型描述示意圖
正因如此，包括地中海在內的許多地區，都需要嚴格遵循相關國際公約。而為了降低水體中的氮濃度，各地政府都承擔了高額的治理成本。
好消息是，在波特環境與地球科學學院的 Alexander Golberg 教授與特拉維夫大學工程學院教授 Alexander Liberzon 的聯合監督下，博士生 Meiron Zollmann 帶領完成了這項新研究。
研究配圖 – 2：模擬產量、固氮與最終環境氮水平的敏感性圖示
此外加州大學伯克利分校機械工程學院的 Boris RUbinsky 教授也參與了這項研究合作，相關論文已經發表在 7 月出版的《自然通訊生物學》（Nature Communications Biology）期刊上。
在題為《集約化大型藻類培養與海洋固氮的多尺度建模》一文中，Golberg 教授解釋稱 —— 這項實驗旨在研究水產養殖的基本過程、同時兼顧固氮新技術的開發。
研究配圖 – 3：海藻養殖場年均產量 / 固氮量的對比
研究團隊稱，他們正在開發與海中培養海藻的技術，以抵消污染並提取蛋白質和澱粉等物質，為陸地農業生產提供海洋替代品。
結果表明，若參照該模型在河口處養殖海藻，可有效達到生物中和固氮（防擴散）以符合環保標準的效果。
研究配圖 – 4：14 天養殖期內，不同季節的氮動態。
更棒的是，通過這種方式，研究人員實際上打造出了一套具有顯著生態和經濟價值的“天然凈化設施”，因為海藻本身也是一種能夠供人類消費使用的生物質資源。
研究人員補充道，數學模型可預測海藻農場的產量，並將海藻產量和化學成分與河口的的氮濃度聯繫起來。
研究配圖 – 5：氮動態沿 14 天培養期的模擬值
對於政府機構來說，這套模型還使得他們能夠預估海洋水產養殖的影響，以及大型海藻養殖場的最終產品。
在數學理論的支撐下，我們得以對大型農場進行調節，並盡最大限度地提升環境效益，比如蛋白質的需求量。
研究配圖 – 6：農場在稀釋環境中的 100 個鏈式反應
Liberzon 教授表示：隨着整個世界向著綠色能源邁進，海藻有望成為一個重要的來源。但在此之前，從未有一個農場對此提出過科學的技術驗證。
雖然尚不知曉一座巨大的海藻農場會對海洋環境產生怎樣的影響，但此舉仍算得上是從屋外菜園向無盡的工業化農場過渡。
研究配圖 – 7：研究方法流程圖
這套研究模型已經提供了一些答案，同時向決策者們證明了這樣的固氮農場是環保且有利可圖的。此外我們可以想象得更加長遠，比如如何更好地提升綠色能源的利用率。