卫星遥感揭示过去40年全国河流水质时空变化
近日, 等单位科研人员在国际权威期刊Water Research和Journal of Cleaner Production发表全国河流水质参数遥感的阶段性成果。论文第一作者为 “湖泊与流域水安全”重点实验室的2023级硕士研究生严诺霄,通讯作者为段洪涛研究员课题组的刘东副研究员。研究揭示了1984-2023年全国河流有机污染(化学需氧量,COD)和无机浑浊度指标时空变化的区域分异格局。
研究发现,中国河流水体有机污染和浊度时空变化呈现明显的区域分异特征。COD浓度高值主要分布在东北地区,而浊度则表现“东南高、西北低”的空间分布格局(图1-2):东北松花江和辽河流域的平均COD浓度(3.56 ± 1.11 mg/L)明显高于西部内陆河流域(1.29 ± 0.46 mg/L),而胡焕庸线东南侧河流平均浊度(32.50 ± 9.74 NTU)明显高于西北地区(22.80 ± 10.27 NTU)。同样,COD浓度和浊度时间变化也呈区域分异特征(图3-4):以800 mm等年降水量线为界,西北84.25%河流COD浓度呈增长趋势,而东南56.62%河流COD浓度表现下降;而河流浊度时间变化以胡焕庸线为界:东南侧河流浊度平均增加0.12 NTU/年,而西北侧降低-0.10 NTU/年。影响因子定量计算结果表明:人类活动对河流COD浓度空间分布相对贡献为82.27%,而气候因素则对浊度空间分布相对贡献达到90.85%,但河流COD浓度和浊度时间变化受人类活动与自然变化协同作用的双重驱动。
基于Landsat虚拟星座数据,研究首次构建了全国尺度河流水质参数的遥感算法,重构了近40年来全国河流有机污染和浊度指标的时空数据,并揭示了其时空变化的区域分异特征,为河流水环境监管提供技术支撑和数据支持。
研究得到国家自然科学基金委、重点研发计划、中国科学院青促会等联合资助。
论文链接:https://doi.org/10.1016/j.watres.2025.123210 ,https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2025.145001
图1 1984-2023年中国河流平均COD浓度空间分布
图2 1984-2023年中国河流平均浊度空间分布
图3 1984-2023年中国河流COD浓度时间变化
图4 1984-2023年中国河流浊度时间变化