文章信息
通讯单位：中国科学院南京地理与湖泊研究所
亮点
• 研究了1980s-2010s年中国湖泊有机污染状况。
• 中国湖泊有机污染水平呈北高南低的趋势。
• 富营养化和盐碱化是影响有机污染的关键因素。
• 1980s-2010s间富营养化加剧了湖泊有机污染。
• 湖泊扩张对盐湖有机污染具有稀释效应。
研究背景
在过去几十年中，全球湖泊在人类活动增加和气候变暖的压力下发生了变化。湖泊中的藻类大量繁殖变得更加普遍。1980s-2010s期间，全球8.8%的湖泊藻类暴发风险增加。此外，许多湖泊（79.38%）的水量也有所增加，其中一个水量增加的热点地区位于我国青藏高原。对中国长江沿岸富营养化湖泊的卫星监测显示，随着藻类繁殖和水量变化，溶解有机碳（DOC）和颗粒有机碳（POC）浓度在不同季节有明显波动。在这些背景下，湖泊有机污染在全球变化背景下应随时间变化，了解其长期变化可为改善湖泊水质提供有价值见解。
中国地域辽阔，有数千个湖泊受到各种人为和自然因素影响，而且1980s-2010s期间许多湖泊的各种影响因素发生了明显变化。因此，本研究试图调查这一时期中国湖泊有机污染的时空变化及其潜在影响因素，具体目标包括：揭示中国湖泊有机污染的空间格局，确定1980s-2010s有机污染的变化情况，以及评估不同驱动因素的影响。由于1980s缺乏有机碳浓度数据，本研究使用化学需氧量（COD）指示有机污染水平，研究对理解和控制湖泊有机污染具有重要价值。
结果
中国湖泊环境差异：东南部湖泊富营养化程度高，如2010s部分湖区Chl-a、TN和TP 浓度高；西北部湖泊富营养化程度低但盐碱化程度高，水电导率高，与降水和气温分布有关。
湖泊COD浓度时空变化：实测COD浓度总体北高南低，与纬度呈正相关，1980s-2010s多数湖泊COD浓度增加，部分湖泊因人为污染和气候变化出现COD浓度和面积变化。
COD与环境因素关系：2010s年代，COD浓度与水电导率和富营养化水平密切相关，盐碱湖COD浓度高于淡水湖且与水电导率呈线性相关，富营养化水平越高COD浓度越高，1980s年代COD浓度与这些因素相关性不显著。
讨论
水富营养化：人类活动导致的水富营养化使中国湖泊COD浓度升高，空间上主要影响东部湖区，时间上随人口密度增加，湖泊营养物质浓度上升，藻类繁殖和废水排放使多个典型湖泊COD或DOC浓度增加。
湖泊扩张：盐碱湖有机物积累与水蒸发有关，与水电导率相关，但1980s-2010s西北部盐碱湖因降水和冰川融化扩张，湖水淡化，如青海湖COD浓度下降，扩张稀释了外源/陆地有机物质，对自源有色溶解性有机物（CDOM）成分影响不同。
流域特征：流域特征如归一化植被指数（NDVI）、气温、土壤有机碳含量（SOC）和降水增加，可能通过增加河流有机物质输入加剧湖泊有机污染。
2 用COD指示有机污染的局限性
本研究用COD反映湖泊有机污染时空变化，但COD测量存在局限性，仅反映可被高锰酸钾还原的有机物含量，不同有机物对高锰酸钾消耗率不同，建议仅用其指示湖泊有机污染整体空间分布特征和特定湖泊有机污染时间变化。
作者介绍
刘东，博士，副研究员，中国科学院南京地理与湖泊研究所。研究方向为水环境遥感，主要研究兴趣包括湖泊碳储量、河流碳输运和水环境遥感等。以第一/通讯作者在Nature子刊等发表文章近50篇，含中科院一区论文20篇；授权发明专利7项；登记软件著作权22项；参与出版专著2部；主持国家自然科学基金等项目10余项；荣获中科院青促会会员、浙江省科技进步一等奖和青年海星学者等荣誉；研究成果被人民日报、新华社和中科院等百余家新闻媒体报道；兼任地球环境学报等青年编委，RSE、WR和湖泊科学等20余个国内外期刊审稿人。
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