東北地理所在水體富營養(yǎng)化評價方法研究方面取得新進展
精準(zhǔn)的水體富營養(yǎng)化評價是水環(huán)境治理的前提和基礎(chǔ)。東北黑土區(qū)作為全球重要的糧食產(chǎn)區(qū)和濕地集中區(qū)，其地表水富營養(yǎng)化問題兼具農(nóng)業(yè)污染與氣候敏感特征，如何構(gòu)建區(qū)域尺度和流域-湖泊尺度的精準(zhǔn)富營養(yǎng)化評價方法成為限制區(qū)域/流域水環(huán)境治理的關(guān)鍵。傳統(tǒng)的水質(zhì)評價方法的權(quán)重受限于區(qū)域的差異而難以精準(zhǔn)確定，評價模型的所需數(shù)據(jù)量較大，過程迭代復(fù)雜，模型的模糊性容易被忽略而導(dǎo)致計算誤差，流域和湖泊磷指標(biāo)的限制標(biāo)準(zhǔn)的差異化也導(dǎo)致流域水質(zhì)評價模擬的模糊性增強。
針對以上不足和問題，中國科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所科研人員基于121個采樣點構(gòu)建了MCS-RP-TOPSIS-GSA綜合評估模型，減少了采樣頻率不足與操作誤差導(dǎo)致的不確定性，重新分配指標(biāo)權(quán)重，最終通過隸屬函數(shù)（最優(yōu)系數(shù)P=1.15）實現(xiàn)富營養(yǎng)化等級劃分，構(gòu)建了區(qū)域水體富營養(yǎng)化評價指標(biāo)Qi，模型精度顯著高于傳統(tǒng)TLI模型（圖1）。評價了多水體類型的富營養(yǎng)化對比框架，系統(tǒng)分析多好尺度驅(qū)動因素的耦合作用。結(jié)果表明中西部區(qū)域水質(zhì)低于東部地區(qū)，深水湖庫的富營養(yǎng)化狀態(tài)優(yōu)于淺水湖泊優(yōu)于河流，TN、TP和CODMn是影響東北黑土區(qū)地表水富營養(yǎng)化的主要敏感因子。此外，基于480個全季節(jié)穆棱-興凱湖流域逐月水質(zhì)數(shù)據(jù)，采用機器學(xué)習(xí)篩選關(guān)鍵指標(biāo)，采用8種聚合函數(shù)優(yōu)化出最優(yōu)函數(shù)，結(jié)合ROC方法分配指標(biāo)權(quán)重，降低評估的不確定性，構(gòu)建改建的WQI模型來評估湖泊-流域的水質(zhì)狀態(tài)（圖2）。結(jié)合結(jié)構(gòu)方程模型（SEM），首次明確不同季節(jié)水質(zhì)惡化的主導(dǎo)驅(qū)動因素即夏-秋季以人類活動（灌溉面積、施肥量）為主，冬季-春季以自然因素（氣溫、降水、流量）為主，量化了自然與人類活動對水質(zhì)的耦合影響。
圖1 MCS-RP-TOPSIS-GSA綜合評估模型流程框架圖
圖2 改進的WQI模型構(gòu)建流程圖
該研究構(gòu)建了適用于東北黑土區(qū)地表水和穆棱-興凱湖流域水體富營養(yǎng)化評價模型，為區(qū)域/流域水環(huán)境管控和治理提供技術(shù)支撐。研究成果發(fā)表在國際期刊Ecological Indicators上，由碩士聯(lián)合培養(yǎng)趙子越（第一作者）、博士生倪炳波（第一作者）、劉雪梅項目副研究員（通訊作者）、鄒元春研究員（通訊作者）、姜明研究員、章光新研究員和吳燕峰副研究員等共同完成。研究工作得到國家基金委（W2412051,U23A2008,42171107,42207088）和吉林省自然科學(xué)基金（YDZJ202401475ZYTS）等的共同資助。
論文信息如下：
Zhao,Z.,Liu,X.,Wu,Y.,Qi,P.,Yu,Y.,Sun,J.,Dai,C. (2025). Risk and driving factors of surface water eutrophication in the black soil region of northeast China: a study based on a novel water quality simulation method. Ecological Indicators,178,113974.
鏈接：https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2025.113974
Ni,B.,Liu,X.,Wu,Y.,Jiang,M.,Zou,Y. (2025). A comprehensive water quality assessment for a typical river–lake watershed in Northeast China: Implications for the water management of boundary lake. Ecological Indicators,178,113942.
鏈接：https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2025.113942
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吉公網(wǎng)安備22017302000214號
