地下水是全球重要的饮用水源和工农业用水来源,尤其在中国北方地区,地下水承载了三分之二的饮用水供给。然而,随着过去几十年的经济快速发展和气候变化,中国面临着严峻的地下水水质危机。由于地下水监测站点分布不均,目前对全国尺度地下水水质的长时序时空演变格局及其驱动机制的认识仍十分有限,这制约了水资源的有效管理和对未来水安全挑战的应对。
针对这一问题,我室尧一骏研究员团队基于搜集的近两千篇历史调查文献数据,结合自然环境和社会经济等多源因子,利用机器学习模型重建并预测了1980年至2100年中国地下水劣五类水质(Poor Groundwater Quality, PGQ)概率的逐年时空分布图谱。研究发现,1980年至2020年间,中国地下水水质呈现明显的恶化趋势,劣五类水质区域比例从1980年的17.3%攀升至2000年的30.1%,并进一步增至2020年的40.8%;受影响的人口比例也相应由6.8%激增至36.0%。研究定量解析了驱动水质变化的因素,指出农业排放是导致地下水水质恶化的首要因素(贡献了10.7%的面积比例增长),其次是地下水开采(5.6%)和工业排放(5.3%)。未来情景模拟显示,到2050年,在不同的社会经济发展路径和气候情景下,中国劣五类水质区域比例预计将在37.9%至48.3%之间波动。研究结果凸显了采取积极有效的水资源管理和保护措施的紧迫性,以遏制地下水水质恶化趋势,保障国家水安全。
相关研究成果在线发表在Nature Communications上,南京土壤研究所博士研究生周青、河海大学张江江教授和河海大学博士研究生张舒佑为论文共同第一作者,佐治亚理工学院罗剑教授和南京土壤研究所尧一骏研究员为共同通讯作者。该研究得到国家重点研发计划(2020YFC1807002, 2021YFC1809103, 2022YFD1700104)和国家自然科学基金(42077140, 41991335)、江苏省自然科学基金(BK20231461)以及气候变化背景下中国生物多样性保护项目(CHN-2152, 18/0015等项目的资助。
论文链接:https://www.nature.com/articles/s41467-025-57853-z

中国劣质地下水的可能性及其影响人口的时空格局