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中国科学院精密测量院张亮研究员团队NC|恢复小微水体改善中国河湖水质

生态环境科学  · 公众号  ·  · 2025-01-23 08:53

正文

文章信息

第一作者: 沈王政

通讯作者:张亮 研究员,Nandita Basu 教授

通讯单位:中国科学院精密测量院,加拿大滑铁卢大学

https://doi.org/10.1038/s41467-024-55714-9

亮点

1 995-2015 年间全国水体总面积变化较为稳定,但小微水体经历了快速流失, 且主要发生在高氮输入的农业区

恢复相同面积情况下,优先恢复小微水体能更好的削减流域氮负荷。

研究进展

内陆水体在削减氮负荷、保护下游水域方面发挥着重要作用。近年来,气候变化、人口增长和农业集约化不仅增加了流域氮输入,还改变了内陆水体的分布;然而,氮输入与内陆水体动态之间的相互作用及其对水质的具体影响,仍不清晰。

为此,这项研究对我国1995年至2015年的流域氮输入和水体变化进行了分析,发现我国水体总面积变化较为稳定,但是水体数量却经历了快速下降,这种下降主要是小微水体的快速流失所导致。不同规模水体在数量和面积变化上呈现出显著差异,其中,大型水体的数量和面积变化较为稳定,甚至有所增加;而小微水体(面积<10 4.5 m 2 ,约3.2公顷)的则显著减少(图1a-c),且主要发生在高氮输入的农业区。

图1 1995年至2015年我国水体变化。(a)全国内陆水体面积和数量变化,(b)不同规模的水体数量变化,(c)不同规模的水体面积变化,(d)水体理论分布(虚线)与潜在流失量(灰色部分)

进一步利用水体潜在流失量(图1d)、水体氮汇模型(Shen et al.,2023, Water Research ,239,120054)和氮盈余(Shen et al.,2024, Geography and Sustainability ,5,33-40),开展了水体恢复情景模拟分析,评估了当前和恢复情景下全国水体的氮削减潜能(图2)。2015年,全国水体氮汇潜能约为986千吨;假设恢复全国水体面积的7%:若恢复小微水体,则能额外削减21%的氮负荷,而恢复大型水体只能带来5%的额外氮负荷削减。要达到与恢复小微水体同等氮负荷削减的效果,则需要新建设约800个污水处理厂。因此,在恢复相同的水体面积情况下,恢复小微水体比大型水体能产生更多的氮削减效益,减少潜在经济损失。

这项研究强调了小微水体保护与恢复的重要性。小微水体不仅在全球水文和生物地球化学循环中发挥着关键作用,更在水质改善方面做出了显著贡献,恢复小微水体成为一种既经济又环保的有效解决方案,能够有效减轻现有污水处理设施的负担。

图2 当前和恢复情景下的湿地氮汇潜能。(a)2015年流域尺度单位面积氮汇潜能,(b)大型水体和小微水体氮汇潜能对比,(c)不同水体恢复情景模拟下的流域氮汇潜能
论文来源:

Shen, W., Zhang, L., Ury, E., Li, S., Xia, B., Basu, N. Restoring small water bodies to improve lake and river water quality in China. Nature Communications, 2025, 16, 294. https://doi.org/10.1038/s41467-024-55714-9

作者介绍

中国科学院精密测量院博士后 沈王政 为论文的第一作者, 张亮 研究员和加拿大滑铁卢大学 Nandita Basu 教授为论文的通讯作者,共同作者包括中国科学院精密测量院 李思思 副研究员、博士生 夏必青 和美国环保协会 Emily Ury 博士。

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