東北地理所在水體富營(yíng)養(yǎng)化評(píng)價(jià)方法研究方面取得新進(jìn)展
精準(zhǔn)的水體富營(yíng)養(yǎng)化評(píng)價(jià)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(yíng)養(yǎng)化問(wèn)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(yíng)養(yǎng)化評(píng)價(jià)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(píng)價(jià)方法的權(quán)重受限于區(qū)域的差異而難以精準(zhǔn)確定，評(píng)價(jià)模型的所需數(shù)據(jù)量較大，過(guò)程迭代復(fù)雜，模型的模糊性容易被忽略而導(dǎo)致計(jì)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(píng)價(jià)模擬的模糊性增強(qiáng)。
針對(duì)以上不足和問(wèn)題，中國(guó)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(gè)采樣點(diǎn)構(gòu)建了MCS-RP-TOPSIS-GSA綜合評(píng)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(guò)隸屬函數(shù)（最優(yōu)系數(shù)P=1.15）實(shí)現(xiàn)富營(yíng)養(yǎng)化等級(jí)劃分，構(gòu)建了區(qū)域水體富營(yíng)養(yǎng)化評(píng)價(jià)指標(biāo)Qi，模型精度顯著高于傳統(tǒng)TLI模型（圖1）。評(píng)價(jià)了多水體類型的富營(yíng)養(yǎng)化對(duì)比框架，系統(tǒng)分析多好尺度驅(qū)動(dòng)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(kù)的富營(yíng)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(yíng)養(yǎng)化的主要敏感因子。此外，基于480個(gè)全季節(jié)穆棱-興凱湖流域逐月水質(zhì)數(shù)據(jù)，采用機(jī)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(píng)估的不確定性，構(gòu)建改建的WQI模型來(lái)評(píng)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(dòng)因素即夏-秋季以人類活動(dòng)（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(dòng)對(duì)水質(zhì)的耦合影響。
圖1 MCS-RP-TOPSIS-GSA綜合評(píng)估模型流程框架圖
圖2 改進(jìn)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(yíng)養(yǎng)化評(píng)價(jià)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(guó)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(xiàng)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(guó)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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