我國科學家在流域環境水文過程模擬方面取得進展

近日，中國科學院地理科學與資源研究所研究員張永勇與合作者在流域有機碳和塑料來源解析與輸移過程模擬方面取得新進展。相關研究成果連續發表于國際學術期刊Water Research。

環境水文過程模擬是流域水循環及其伴生過程耦合機制研究的難點之一，也是污染溯源和防控等水環境管理的關鍵技術手段。受物質形態和來源多樣、與水文過程耦合機制不清等影響，流域尺度水文過程驅動的物質流失和輸移過程模擬仍有待完善和發展，特別是有機碳和新型污染物等。研究人員基于團隊已開發的流域水循環系統模型HEQM，在流域環境水文過程模擬方面取得新進展。

流域尺度碳源解析與輸出通量估算是全球碳循環研究及碳中和管理的核心科學問題。針對水文驅動的土壤—河流有機碳流失與遷移機制不清等問題，他們拓展了HEQM模型水碳循環耦合功能，解析了流域尺度有機碳的主要來源和輸移途徑，實現了三大突破；一是整合了土壤碳礦化—固定、坡面流失和河流代謝等關鍵過程耦合；二是區分了難降解顆粒有機碳、易降解顆粒有機碳和溶解有機碳，定量解析了大氣沉降與土壤流失的貢獻；三是發現了河流代謝與沉降過程對不同形態碳素動態轉化的主導作用。這些為流域水—碳耦合機制挖掘、碳排放管理等提供科學依據和有效量化工具。

塑料污染已成為全球性環境問題，直接影響陸地和海洋生態系統。目前相關研究主要是通過建立廢棄物產生量與經濟社會發展的經驗關系對塑料總量進行集總式估算，對塑料的來源、輸移機制及其空間異質性探索仍需加強。該本研究綜合考慮經濟活動和水文氣象過程驅動，實現了分布式流域多源塑料產生和輸移估算，并在木蘭溪流域進行驗證。研究人員表示，該模型主要特色是全面考慮城市和農村固體廢棄物、城市廢污水、農村生活污水、不透水表面和農業地膜等多種塑料來源，精細化模擬了塑料隨水文氣象過程在坡面—河流的輸移過程。

相關論文鏈接：

https://doi.org/10.1016/j.watres.2025.123545

https://doi.org/10.1016/j.watres.2024.121863