WR｜1980s-2010s中國(guó)湖泊富營(yíng)養(yǎng)化加劇了有機(jī)污染
文章信息
通訊單位：中國(guó)科學(xué)院南京地理與湖泊研究所
亮點(diǎn)
• 研究了1980s-2010s年中國(guó)湖泊有機(jī)污染狀況。
• 中國(guó)湖泊有機(jī)污染水平呈北高南低的趨勢(shì)。
• 富營(yíng)養(yǎng)化和鹽堿化是影響有機(jī)污染的關(guān)鍵因素。
• 1980s-2010s間富營(yíng)養(yǎng)化加劇了湖泊有機(jī)污染。
• 湖泊擴(kuò)張對(duì)鹽湖有機(jī)污染具有稀釋效應(yīng)。
研究背景
在過(guò)去幾十年中，全球湖泊在人類(lèi)活動(dòng)增加和氣候變暖的壓力下發(fā)生了變化。湖泊中的藻類(lèi)大量繁殖變得更加普遍。1980s-2010s期間，全球8.8%的湖泊藻類(lèi)暴發(fā)風(fēng)險(xiǎn)增加。此外，許多湖泊（79.38%）的水量也有所增加，其中一個(gè)水量增加的熱點(diǎn)地區(qū)位于我國(guó)青藏高原。對(duì)中國(guó)長(zhǎng)江沿岸富營(yíng)養(yǎng)化湖泊的衛(wèi)星監(jiān)測(cè)顯示，隨著藻類(lèi)繁殖和水量變化，溶解有機(jī)碳（DOC）和顆粒有機(jī)碳（POC）濃度在不同季節(jié)有明顯波動(dòng)。在這些背景下，湖泊有機(jī)污染在全球變化背景下應(yīng)隨時(shí)間變化，了解其長(zhǎng)期變化可為改善湖泊水質(zhì)提供有價(jià)值見(jiàn)解。
中國(guó)地域遼闊，有數(shù)千個(gè)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(fā)生了明顯變化。因此，本研究試圖調(diào)查這一時(shí)期中國(guó)湖泊有機(jī)污染的時(shí)空變化及其潛在影響因素，具體目標(biāo)包括：揭示中國(guó)湖泊有機(jī)污染的空間格局，確定1980s-2010s有機(jī)污染的變化情況，以及評(píng)估不同驅(qū)動(dòng)因素的影響。由于1980s缺乏有機(jī)碳濃度數(shù)據(jù)，本研究使用化學(xué)需氧量（COD）指示有機(jī)污染水平，研究對(duì)理解和控制湖泊有機(jī)污染具有重要價(jià)值。
結(jié)果
中國(guó)湖泊環(huán)境差異：東南部湖泊富營(yíng)養(yǎng)化程度高，如2010s部分湖區(qū)Chl-a、TN和TP 濃度高；西北部湖泊富營(yíng)養(yǎng)化程度低但鹽堿化程度高，水電導(dǎo)率高，與降水和氣溫分布有關(guān)。
湖泊COD濃度時(shí)空變化：實(shí)測(cè)COD濃度總體北高南低，與緯度呈正相關(guān)，1980s-2010s多數(shù)湖泊COD濃度增加，部分湖泊因人為污染和氣候變化出現(xiàn)COD濃度和面積變化。
COD與環(huán)境因素關(guān)系：2010s年代，COD濃度與水電導(dǎo)率和富營(yíng)養(yǎng)化水平密切相關(guān)，鹽堿湖COD濃度高于淡水湖且與水電導(dǎo)率呈線性相關(guān)，富營(yíng)養(yǎng)化水平越高COD濃度越高，1980s年代COD濃度與這些因素相關(guān)性不顯著。
討論
水富營(yíng)養(yǎng)化：人類(lèi)活動(dòng)導(dǎo)致的水富營(yíng)養(yǎng)化使中國(guó)湖泊COD濃度升高，空間上主要影響東部湖區(qū)，時(shí)間上隨人口密度增加，湖泊營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)濃度上升，藻類(lèi)繁殖和廢水排放使多個(gè)典型湖泊COD或DOC濃度增加。
湖泊擴(kuò)張：鹽堿湖有機(jī)物積累與水蒸發(fā)有關(guān)，與水電導(dǎo)率相關(guān)，但1980s-2010s西北部鹽堿湖因降水和冰川融化擴(kuò)張，湖水淡化，如青海湖COD濃度下降，擴(kuò)張稀釋了外源/陸地有機(jī)物質(zhì)，對(duì)自源有色溶解性有機(jī)物（CDOM）成分影響不同。
流域特征：流域特征如歸一化植被指數(shù)（NDVI）、氣溫、土壤有機(jī)碳含量（SOC）和降水增加，可能通過(guò)增加河流有機(jī)物質(zhì)輸入加劇湖泊有機(jī)污染。
2 用COD指示有機(jī)污染的局限性
本研究用COD反映湖泊有機(jī)污染時(shí)空變化，但COD測(cè)量存在局限性，僅反映可被高錳酸鉀還原的有機(jī)物含量，不同有機(jī)物對(duì)高錳酸鉀消耗率不同，建議僅用其指示湖泊有機(jī)污染整體空間分布特征和特定湖泊有機(jī)污染時(shí)間變化。
作者介紹
劉東，博士，副研究員，中國(guó)科學(xué)院南京地理與湖泊研究所。研究方向?yàn)樗h(huán)境遙感，主要研究興趣包括湖泊碳儲(chǔ)量、河流碳輸運(yùn)和水環(huán)境遙感等。以第一/通訊作者在Nature子刊等發(fā)表文章近50篇，含中科院一區(qū)論文20篇；授權(quán)發(fā)明專(zhuān)利7項(xiàng)；登記軟件著作權(quán)22項(xiàng)；參與出版專(zhuān)著2部；主持國(guó)家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目10余項(xiàng)；榮獲中科院青促會(huì)會(huì)員、浙江省科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)和青年海星學(xué)者等榮譽(yù)；研究成果被人民日?qǐng)?bào)、新華社和中科院等百余家新聞媒體報(bào)道；兼任地球環(huán)境學(xué)報(bào)等青年編委，RSE、WR和湖泊科學(xué)等20余個(gè)國(guó)內(nèi)外期刊審稿人。
