全球变暖背景下，淡水生态系统溶解氧持续下降已成为威胁水生生物多样性与地球系统稳定的关键问题。欧美研究表明，过去数十年间温带湖泊与河流正经历普遍脱氧。然而，大规模水环境治理能否有效逆转这一趋势？

    中国科学院南京地理与湖泊研究所张运林、周永强研究员等联合国内外多家机构，通过分析我国972条河流和354个湖泊站点长达18年（2005–2022年）的月尺度监测数据，揭示通过有效的有机质和污废水管理不仅可在亚大陆尺度上逆转淡水脱氧，甚至能以超预期的速度恢复水体溶解氧水平，克服气候变暖带来的负面影响。

    该研究近日发表于Nature Geoscience，揭示了我国过去二十年大规模环境治理投入影响下，河湖等地表水溶解氧与氧饱和度均显著上升，而生化需氧量（BOD）、化学需氧量（COD）、总氮、总磷及氨氮则同步下降（图1）。这一变化与逐年递增的污水处理基础设施投入紧密相关。

    研究发现，2005–2022年间，我国河流与湖泊表层水温以平均每十年1.2℃的速率显著上升，超过全球湖泊平均升温水平（0.34℃/十年）（图2）。然而，与欧美普遍脱氧趋势截然不同，56.5%的河流和34.7%的湖泊DO浓度显著上升，平均增幅分别达每十年0.93 mg/L和0.38 mg/L；DO饱和度同步增加，河流与湖泊分别为每十年10.7%和4.5%。低氧（DO ≤ 2 mg/L）事件从2005–2010年间的170次骤降至2017–2022年间的25次（图3）。在剔除水温升高导致的溶解度下降影响后，79.5%的河流与68.3%的湖泊呈现更显著的真实DO增加（图2；图3），表明水质管理的正面效益已完全抵消气候变暖的负面影响。

    研究通过机器学习模型解析驱动因子，结果显示BOD和氨氮等耗氧指标下降是DO回升的最强预测因子，解释力高于水温变化。2005–2022年间，河流与湖泊BOD分别平均下降2.8 mg/L和0.65 mg/L。这直接反映了环境基础设施投资的实际成效，即污水处理厂从427座增至2894座，管网从0.14×10⁶ km扩至0.91×10⁶ km，处理率从34.3%跃升至98.1%。值得注意的是，DO回升未伴随叶绿素a同步增加，表明其源于有机污染削减后微生物耗氧下降，而非藻类光合作用。

    不同水体类型对治理响应存在差异。河流尤其是源头小河（Strahler 1–3级）恢复速率显著快于湖泊，因其换水周期短、内源蓄积少。湖泊因沉积物释放和历史污染，恢复相对滞缓。冬季DO恢复速率（每十年1.13 mg/L）显著高于夏季（每十年0.55 mg/L），因冬季DO主要受再曝气和微生物耗氧调控，更能直接反映有机污染削减成效。

    空间分析表明，环境投资增幅最大的省份正是DO回升最显著、污染下降最剧烈的区域。污水处理量与DO水平呈正相关，与污染指标呈负相关，即使人口持续增长，只要处理能力扩张快于污染产生，DO仍能稳步回升。当前恢复较慢或仍存在低氧风险的区域主要集中在华北平原、长江及珠江流域的部分农业面源污染区。全球高排放情景下，本世纪末强降水可能增加30%–50%，引发的径流携带大量有机质及氨氮入河，可能诱发突发脱氧冲击。

    研究呼吁未来管理应从达标转向低氧风险管控，将相关生态指标纳入常规监测。上述研究为全球应对河湖脱氧提供了中国方案的有力证据，即只要坚持科学、持续的环境治理与投入，人类完全有能力逆转由气候变化和发展引发的水环境退化。

图1. 我国河流与湖泊溶解氧DO与氧饱和度DO%sat时空分布格局

图2. 水温升高的抵消效应与真实DO恢复，揭示水温以平均每十年1.2℃速率上升对DO溶解度产生的抑制作用，以及剔除该效应后真实DO增加速率，证实有机质和污废水管理能够有效抵消气候变暖对DO的负面效应

图3. 低氧（DO ≤ 2 mg/L）与缺氧（DO ≤ 0.5 mg/L）事件的空间迁移及治理成效，对比2005–2010年（治理前）和2017–2022年（治理后）低氧/缺氧事件的空间分布变化，并给出若无治理措施的情景预测，直观呈现有机质和污废水管理在遏制缺氧蔓延中的决定性作用

    上述研究成果近期发表在《自然·地球科学》（Nature Geoscience）上。中国科学院南京地理与湖泊研究所周永强研究员为论文第一作者和通讯作者，张运林研究员与加拿大里贾纳大学Peter R. Leavitt教授为共同通讯作者。

    文章信息：Yongqiang Zhou*, Jinling Wang, Lei Zhou, Yinjun Zhang, Jianming Deng, Wei Zhi, Yunlin Zhang*, Boqiang Qin, Fengchang Wu, R. Iestyn Woolway, Stephen F. Jane, Kevin C. Rose, Erik Jeppesen, David P. Hamilton, Marguerite A. Xenopoulos & Peter R. Leavitt* (2026). Widespread deoxygenation of freshwater ecosystems regularly reversed by nutrient management, Nature Geoscience, DOI: 10.1038/s41561-026-02024-y.