Изменения качества речной воды в Китае с 1980 года: последствия устойчивого развития для управления

npj Чистая вода, том 6, Артикул: 45 (2023) Цитировать эту статью

863 Доступа

Подробности о метриках

Деятельность человека и изменение климата угрожают качеству воды в реках Китая. Мы смоделировали ежемесячные концентрации общего речного азота (TN), аммиачного азота (NH3-N), общего фосфора (TP) и химической потребности в кислороде (CODMn) в 613 суб-водоразделах 10 крупнейших речных бассейнов страны в течение 1980 г. Период –2050 г. на основе набора данных мониторинга за 16 лет (2003–2018 гг.) с использованием суммирующих моделей машинного обучения. Результаты показали, что качество воды заметно улучшилось, за исключением концентрации TN, что, вероятно, связано с отсутствием целевых показателей и системы оценки TN. Количественный анализ показал, что антропогенные факторы были основным фактором контроля по сравнению с климатическими и географическими факторами для концентраций TN, TP и NH3-N. На основе всех 17 целей устойчивого развития (ЦУР), касающихся качества воды в Китае, водные ресурсы, водная среда, водная экология и водная безопасность должны рассматриваться коллективно для достижения улучшения экологического состояния рек Китая.

Реки являются важными каналами миграции и транспорта веществ между сушей и озерами или океанами, обеспечивая обильные ресурсы пресной воды для питьевой воды, орошения, аквакультуры, судоходства и производства электроэнергии1,2. Однако речные экосистемы испытывают повсеместное ухудшение и находятся под глобальной угрозой из-за антропогенной деятельности и изменения климата3,4. Глобальное исследование показало, что почти 80% (4,8 миллиарда) населения мира (на 2000 год) проживает в районах с высокой степенью угрозы (>75%) водной безопасности человека5. Хуже того, одна треть населения мира не имеет доступа к безопасной питьевой воде6. Перед лицом текущих проблем крайне важно диагностировать угрозы качеству речной воды в широком диапазоне временных и пространственных масштабов, устранять их основные причины и ограничивать угрозы, исходящие от источника, для защиты речных ресурсов пресной воды5.

Реки Китая серьезно ухудшили качество воды из-за неоспоримого давления экономического развития на окружающую среду после реформы и открытости Китая в 19787 году. Было подтверждено, что загрязнение воды в Китае является основной причиной 40 миллиардов кубических метров нехватки воды в Китае. Китай в год8. Повышенное поступление антропогенных питательных веществ является важной причиной снижения качества воды в реках Китая. По оценкам многомасштабных моделей, общее количество растворенного азота (TDN) и общего растворенного фосфора (TDP) в реках Китая в 2012 году составило 28 Тг и 3 Тг соответственно9. Более того, избыточные питательные вещества из рек переносились в озера и океан, что приводило к частым цветениям и красным приливам, ставя под угрозу здоровье человека и водных организмов, а также экосистемные услуги10. К счастью, качество внутренних вод по всему Китаю заметно улучшилось или поддерживалось на благоприятном уровне по всей стране в период с 2003 по 2017 год, что объясняется сокращением сброса питательных веществ11,12. В 2022 году национальное исследование 3641 места отбора проб в реках, озерах и водохранилищах по всему Китаю показало, что 12,1% мест отбора проб имели качество воды ниже класса III согласно Китайскому стандарту экологического качества поверхностных вод (GB3838-2002), а 0,7% мест отбора проб имели качество воды ниже класса III. % площадок имели более тяжелое состояние, хуже, чем класс V13. За последние четыре десятилетия, прошедшие после реформ и открытости, на фоне баланса экономического развития и защиты окружающей среды, крайне важно определить модели качества воды и основные механизмы в реках Китая, чтобы предоставить справочные материалы и информацию для защиты качества речной воды в Китае. развивающиеся страны7.

Несколько исследований были посвящены закономерностям качества воды в реках Китая и связанным с ними факторам, таким как количественная оценка поступления N и P в китайские реки из разных источников в различных масштабах9, круговорот питательных веществ в речных системах, включая источники, трансформацию и поток14,15, а также пространственные характеристики качества воды и критические ковариаты ухудшения состояния рек12,16,17,18. Однако до сих пор существуют пробелы в понимании пространственно-временных изменений и основного механизма качества воды в реках Китая за последние четыре десятилетия. Во-первых, отсутствие данных долгосрочного и регулярного общенационального мониторинга является основным препятствием в изучении воздействия на качество речной воды, поскольку прослеживаемые и доступные данные мониторинга относятся только к 2003 году12,19. Во-вторых, идентификация движущих механизмов изменения качества речной воды зависит от временного и пространственного разрешения факторных моделей и объясняющих переменных (включая природно-географические характеристики, социально-экономические показатели, данные о землепользовании и метеорологические факторы)12,17. Наконец, сложно преодолеть препятствия на пути научных исследований и управленческих приложений, а также применить понимание исторических изменений качества речной воды и движущих механизмов для будущего управления качеством воды и достижения целей устойчивого развития (ЦУР)7,10.