WR｜1980s-2010s中國湖泊富營養化加劇了有機污染
文章信息
通訊單位：中國科學院南京地理與湖泊研究所
亮點
• 研究了1980s-2010s年中國湖泊有機污染狀況。
• 中國湖泊有機污染水平呈北高南低的趨勢。
• 富營養化和鹽堿化是影響有機污染的關鍵因素。
• 1980s-2010s間富營養化加劇了湖泊有機污染。
• 湖泊擴張對鹽湖有機污染具有稀釋效應。
研究背景
在過去幾十年中，全球湖泊在人類活動增加和氣候變暖的壓力下發生了變化。湖泊中的藻類大量繁殖變得更加普遍。1980s-2010s期間，全球8.8%的湖泊藻類暴發風險增加。此外，許多湖泊（79.38%）的水量也有所增加，其中一個水量增加的熱點地區位于我國青藏高原。對中國長江沿岸富營養化湖泊的衛星監測顯示，隨著藻類繁殖和水量變化，溶解有機碳（DOC）和顆粒有機碳（POC）濃度在不同季節有明顯波動。在這些背景下，湖泊有機污染在全球變化背景下應隨時間變化，了解其長期變化可為改善湖泊水質提供有價值見解。
中國地域遼闊，有數千個湖泊受到各種人為和自然因素影響，而且1980s-2010s期間許多湖泊的各種影響因素發生了明顯變化。因此，本研究試圖調查這一時期中國湖泊有機污染的時空變化及其潛在影響因素，具體目標包括：揭示中國湖泊有機污染的空間格局，確定1980s-2010s有機污染的變化情況，以及評估不同驅動因素的影響。由于1980s缺乏有機碳濃度數據，本研究使用化學需氧量（COD）指示有機污染水平，研究對理解和控制湖泊有機污染具有重要價值。
結果
中國湖泊環境差異：東南部湖泊富營養化程度高，如2010s部分湖區Chl-a、TN和TP 濃度高；西北部湖泊富營養化程度低但鹽堿化程度高，水電導率高，與降水和氣溫分布有關。
湖泊COD濃度時空變化：實測COD濃度總體北高南低，與緯度呈正相關，1980s-2010s多數湖泊COD濃度增加，部分湖泊因人為污染和氣候變化出現COD濃度和面積變化。
COD與環境因素關系：2010s年代，COD濃度與水電導率和富營養化水平密切相關，鹽堿湖COD濃度高于淡水湖且與水電導率呈線性相關，富營養化水平越高COD濃度越高，1980s年代COD濃度與這些因素相關性不顯著。
討論
水富營養化：人類活動導致的水富營養化使中國湖泊COD濃度升高，空間上主要影響東部湖區，時間上隨人口密度增加，湖泊營養物質濃度上升，藻類繁殖和廢水排放使多個典型湖泊COD或DOC濃度增加。
湖泊擴張：鹽堿湖有機物積累與水蒸發有關，與水電導率相關，但1980s-2010s西北部鹽堿湖因降水和冰川融化擴張，湖水淡化，如青海湖COD濃度下降，擴張稀釋了外源/陸地有機物質，對自源有色溶解性有機物（CDOM）成分影響不同。
流域特征：流域特征如歸一化植被指數（NDVI）、氣溫、土壤有機碳含量（SOC）和降水增加，可能通過增加河流有機物質輸入加劇湖泊有機污染。
2 用COD指示有機污染的局限性
本研究用COD反映湖泊有機污染時空變化，但COD測量存在局限性，僅反映可被高錳酸鉀還原的有機物含量，不同有機物對高錳酸鉀消耗率不同，建議僅用其指示湖泊有機污染整體空間分布特征和特定湖泊有機污染時間變化。
作者介紹
劉東，博士，副研究員，中國科學院南京地理與湖泊研究所。研究方向為水環境遙感，主要研究興趣包括湖泊碳儲量、河流碳輸運和水環境遙感等。以第一/通訊作者在Nature子刊等發表文章近50篇，含中科院一區論文20篇；授權發明專利7項；登記軟件著作權22項；參與出版專著2部；主持國家自然科學基金等項目10余項；榮獲中科院青促會會員、浙江省科技進步一等獎和青年海星學者等榮譽；研究成果被人民日報、新華社和中科院等百余家新聞媒體報道；兼任地球環境學報等青年編委，RSE、WR和湖泊科學等20余個國內外期刊審稿人。
