東北地理所在水體富營養化評價方法研究方面取得新進展
精準的水體富營養化評價是水環境治理的前提和基礎。東北黑土區作為全球重要的糧食產區和濕地集中區，其地表水富營養化問題兼具農業污染與氣候敏感特征，如何構建區域尺度和流域-湖泊尺度的精準富營養化評價方法成為限制區域/流域水環境治理的關鍵。傳統的水質評價方法的權重受限于區域的差異而難以精準確定，評價模型的所需數據量較大，過程迭代復雜，模型的模糊性容易被忽略而導致計算誤差，流域和湖泊磷指標的限制標準的差異化也導致流域水質評價模擬的模糊性增強。
針對以上不足和問題，中國科學院東北地理與農業生態研究所科研人員基于121個采樣點構建了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致的不確定性，重新分配指標權重，最終通過隸屬函數（最優系數P=1.15）實現富營養化等級劃分，構建了區域水體富營養化評價指標Qi，模型精度顯著高于傳統TLI模型（圖1）。評價了多水體類型的富營養化對比框架，系統分析多好尺度驅動因素的耦合作用。結果表明中西部區域水質低于東部地區，深水湖庫的富營養化狀態優于淺水湖泊優于河流，TN、TP和CODMn是影響東北黑土區地表水富營養化的主要敏感因子。此外，基于480個全季節穆棱-興凱湖流域逐月水質數據，采用機器學習篩選關鍵指標，采用8種聚合函數優化出最優函數，結合ROC方法分配指標權重，降低評估的不確定性，構建改建的WQI模型來評估湖泊-流域的水質狀態（圖2）。結合結構方程模型（SEM），首次明確不同季節水質惡化的主導驅動因素即夏-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模型構建流程圖
該研究構建了適用于東北黑土區地表水和穆棱-興凱湖流域水體富營養化評價模型，為區域/流域水環境管控和治理提供技術支撐。研究成果發表在國際期刊Ecological Indicators上，由碩士聯合培養趙子越（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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吉公網安備22017302000214號
